高三物理二轮复习 第一部分 专题六 选考模块 第一讲 分子动理论 气体及热力学定律
高三物理二轮复习 专题六 选考部分 第1讲 分子动理论 气体及热力学定律逐题对点特训-人教版高三全册
第1讲 分子动理论 气体与热力学定律1．(2017·辽宁三校调考)(1)如下说法中正确的答案是__ACE__.A ．内能不同的物体，它们的分子平均动能可能一样B ．温度越高的物体其分子的平均速率一定越大C ．当分子间的距离减小时，分子间的斥力和引力均增大，但斥力比引力增大得快D ．温度高的物体与温度低的物体混合时一定是温度高的物体把温度传递给温度低的物体E ．某物质的摩尔质量和分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数(2)如下列图，A 端封闭有理想气体的U 形玻璃管倒插入水银槽中，玻璃管的横截面积为S ，当环境温度为T 1时，管中水银面处在M 处，M 点距水银槽中水银面的高度为h ，此时气柱由L 1、L 2、L 3三段组成，环境温度缓慢变为T 2时，管中水银面处在N 处，且M 、N 位于同一高度，大气压强为p 0，求：①气柱的长度L 3与L 1、L 2之间的关系；②试分析气体在上述过程中发生的是否为等压变化？如果是，请说明理由，如果不是，请分析指出气体压强最大时管中水银面所在的位置．解析 (1)因为物体的内能包括分子动能和分子势能，物体的内能还与物质的量有关，所以物体的内能不同，但温度可能一样，而温度是分子平均动能的标志，故温度一样，如此分子的平均动能一样，故A 正确；温度越高的物体其分子的平均动能一定越大，但分子质量不同，根据动能的表达式可知，动能大，分子的平均速率不一定大，故B 错误；当分子间的距离减小时，分子间的斥力和引力均增大，但斥力比引力增大得快，C 正确；热传递过程中传递的是能量而不是温度，D 错误；某物质的摩尔质量除以这种物质的分子质量就是一摩尔这种物质的分子数，也就是阿伏伽德罗常数，故E 正确．(2)①取管内气体为研究对象，管内气体初、末状态压强均为p ＝p 0－h .根据理想气体状态方程有pV 1T 1＝pV 2T 2，有p L 1＋L 2＋L 3S T 1＝p L 3－L 1S T 2， 解得L 3＝L 1T 1＋L 1T 2＋L 2T 2T 1－T 2. ②根据管内压强p ′＝p 0－h ′可知，管内气体发生的不是等压变化，水银面在L 1段上升的过程中，管内气体的压强随管内水银柱高度h ′的增大而减小，水银在L 2段时，气体压强不变，管内气体发生等压变化，水银在L 3段时，管内气体压强随h ′的减小而增大，故整个变化过程中气体压强最大时管中水银面的位置为M 、N 两点．答案 (2)①L 3＝L 1T 1＋L 1T 2＋L 2T 2T 1－T 2②见解析 2．(2017·内蒙古局部学校联考)(1)在“用油膜法估测分子大小〞的实验中，油酸的摩尔质量M ＝0.3 kg·mol －1，密度ρ＝0.9×103 kg·m －3，如此油酸的分子直径约为__1×10－10__m ．将2 cm 3的油酸溶于酒精，制成400 cm 3的油酸酒精溶液，2 cm 3溶液有100滴，如此1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成的最大面积约为__0.1__m 2.(取N A ＝6×1023 mol －1，结果保存一位有效数字)(2)如图甲所示，粗细均匀的L 形细玻璃管MON ，水平管ON 和竖直管OM 的长度均为L ＝18 cm ，N 端开口，M 端封闭，ON 管内充满水银，OM 管内封闭有一定质量的理想气体，室温为27 ℃.现将玻璃管在竖直平面内绕O 点沿逆时针方向缓慢旋转90°，如图乙所示，此时ON 管内水银柱长为L 1，之后缓慢加热管内封闭气体，当管内封闭气体的温度为t 1时，管内的水银恰好全部从ON 管的N 端溢出．大气压强p 0＝75 cmHg.求：①L 1的值；②温度t 1.解析 (1)油酸的摩尔体积V mol ＝M ρ，一个油酸分子的体积V ＝V mol N A ，V ＝43π⎝ ⎛⎭⎪⎫D 23，油酸的分子直径D ＝36M πρN A，代入数值解得D ≈1.0×10－9 m,1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积V 1＝2400×2100 cm 3＝1×10－10 m 3，最大面积S ＝V 1D，解得S ＝0.1 m 2.(2)①玻璃管绕O 点沿逆时针方向缓慢旋转90°的过程中，OM 管中的气体发生等温变化，设玻璃管的横截面积为S ，如此根据玻意耳定律可得p 0LS ＝(p 0＋pgL 1)L 1S ，得L 1＝15 cm.(另一解L 1＝－90 cm 不合题意，舍去)②根据理想气体状态方程有p 0LS T ＝p 0·2LS T 1得T 1＝600 K ，即t 1＝(600－273) ℃＝327 ℃.答案 (2)①15 cm ②327 °C3．(2017·湖北襄阳调研)(1)关于气体的内能，如下说法正确的答案是__CDE__.A ．质量和温度都一样的气体，内能一定一样B ．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C ．气体被压缩时，内能可能不变D ．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E ．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加．(2)如下列图，A 、B 是放置在水平面上两个形状一样的气缸，其长度为L ，在B 气缸内可无摩擦滑动的活塞截面积为S ，它的厚度可忽略，A 、B 之间有一个体积不计的细管连通，K 为阀门，A 气缸和细管是导热材料制成的，B 气缸是绝热材料制成的．开始时阀门关闭，活塞处于B 气缸的最右端；A 、B 气缸内分别密闭压强为2P 0和P 0的两种理想气体，气体温度和环境温度均为T 0，打开阔门K 后，活塞向左移动15L 的距离并达到平衡，此过程环境温度不变，求：①A 气缸内气体的压强；②B 气缸内气体的温度．解析 (1)温度决定分子的平均动能，质量一样的不同理想气体的物质的量不一定一样，内能不一定一样，选项A 错误；物体内能与物体宏观运动速度无关，选项B 错误；气体的内能是否变化由做功和热传递两方面决定，气体被压缩，外界对气体做正功W ，假设气体同时向外界放热Q ，当W ＝Q 时气体的内能不变，选项C 正确；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，选项D 正确；根据理想气体状态方程可知等压膨胀过程中温度升高，一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，可知内能必增加，选项E 正确． (2)①打开阀门K 后，A 气缸内气体等温膨胀，如此有2p 0LS ＝p A ⎝ ⎛⎭⎪⎫L ＋15L S ， 解得A 气缸内气体的压强p A ＝53p 0. ②打开阀门K 后，B 气缸内气体绝热压缩，平衡后的气体压强为p B ＝p A ＝53p 0， 根据理想气体状态方程有p 0LS T 0＝p B ⎝ ⎛⎭⎪⎫L －15L S T B ， 解得B 气缸内气体的温度T B ＝43T 0. 答案 (2)①53p 0②43T 0 4．(2017·青海西宁四校联考)(1)如下说法中正确的答案是_CDE__.A ．在一定温度下，同种液体的饱和汽的分子数密度也会变化B ．相对湿度是100%，明确在当时温度下，空气中水汽还没达到饱和状态C ．处在液体外表层的分子与液体内部的分子相比有较大的势能D ．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压E ．露水总是出现在夜间和清晨，原因是气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化(2)如下列图，厚度和质量不计、横截面积为S ＝10 cm 2的绝热气缸倒扣在水平桌面上，气缸内有一绝热并带有电热丝的T 形轻活塞固定在桌面上，气缸内封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T 0＝300 K ，压强为p ＝0.5×105 Pa ，活塞与气缸底的距离为h ＝10 cm ，活塞可在气缸内无摩擦滑动且使气缸不漏气，大气压强为p 0＝1.0×105 Pa.求：①此时桌面对气缸的作用力F N ；②现通过电热丝给气体缓慢加热到温度T ，此过程中气体吸收的热量为Q ＝7 J ，内能增加了ΔU ＝5 J ，整个过程中活塞都在气缸内，求T 的值．解析 (1)饱和汽的分子数密度仅由温度决定，温度越高，饱和汽的分子数密度越大，应当选项A 错误；相对湿度是指空气中水蒸气的实际压强与同一温度下水的饱和汽压之比，相对湿度是100%，明确在当时的温度下，空气中的水蒸气已达到饱和状态，选项B 错误；液体外表层的分子间距大于液面内部的分子间的距离，液体内局部子间作用力接近于零，由于分子间的引力势能随分子间距增大而增大，应当选项C 正确；空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强接近于同一温度下水的饱和汽压，应当选项D 正确；露水总是出现在夜间和清晨，是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化，应当选项E 正确．(2)①对气缸受力分析，由平衡条件有F N ＋pS ＝p 0S ，得F N ＝(p 0－p )S ＝50 N.②设温度升高至T 时，活塞与气缸底的距离为H ，如此气体对外界做功W ＝p 0ΔV ＝p 0S (H －h )，由热力学第一定律得ΔU ＝Q －W ，解得H ＝12 cm.气体温度从T 0升高到T 的过程中，气体先等容变化，压强达到p 0后，气缸离开地面，气体发生等压变化，由理想气体状态方程得pSh T 0＝p 0SH T， 解得T ＝p 0H phT 0＝720 K. 答案 (2)①50 N ②720 K5．(2017·河北保定调研)如下说法正确的答案是__ADE__.A ．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同B ．布朗运动是液体分子的无规如此运动C ．物体内某速率的热运动分子数占总分子数的比例与温度无关D ．分子之间同时存在相互作用的引力和斥力E ．露珠呈球状是由于液体外表张力的作用(2)如下列图，A 和B 是两个壁厚不计、横截面积相等的圆柱形金属筒，现将二者套在一起(光滑接触且不漏气)，A 顶部距B 底部的高度为18 cm.A 用绳系于天花板上，用一块绝热板托住B ，此时内部密封的理想气体压强与外界大气压一样(外界大气压始终为1.0×105Pa)，然后缓慢撤去绝热板，让B 下沉，当B 下沉2 cm 时，停止下沉并静止，此过程中环境温度保持在27 ℃.①求此时金属筒内气体的压强；②改变筒内气体温度可使下沉的套筒恢复到原来的位置，求此时气体的温度．解析 (1)石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同造成的，选项A 正确；布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，反映了液体分子的无规如此运动，选项B 错误；根据统计规律可知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数的比例与温度无关，选项C 错误；分子之间同时存在相互作用的引力和斥力是正确的说法，选项D 正确；液体的外表张力有使液体的外表积减小到最小的趋势，如露珠呈球状是由于液体外表张力的作用，选项E 正确．(2)①设金属筒横截面积为S ，p 1＝1.0×105 Pa ，V 1＝18S cm 3，V 2＝20S cm 3，根据玻意耳定律，有p 1V 1＝p 2V 2， p 2＝p 1V 1V 2＝1.0×105×18S 20SPa ＝0.9×105 Pa. ②V 2＝20S cm 3，T 2＝300 K ，V 3＝18S cm 3，根据盖—吕萨克定律得V 2T 2＝V 3T 3， T 3＝V 3T 2V 2＝18S ×30020SK ＝270 K ．(或者t ＝－3 ℃) 答案 ①0.9×105 Pa ②270 K(或－3 ℃)6．(2017·陕西宝鸡质检)(1)如下说法正确的答案是__CDE__.A ．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力B ．物体的内能在宏观上只与物体的温度和体积有关C ．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进展D ．液体密度越大外表张力越大，温度越高外表张力越小E ．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力(2)如下列图，两端开口的气缸水平固定，A 、B 是两个厚度不计的活塞，面积分别为 S 1＝20 cm 2，S 2＝10 cm 2，它们之间用一根细杆连接，B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M 的重物C 连接，静止时气缸中的空气压强p ＝1.3×105Pa ，温度T ＝540 K ，气缸两局部的气柱长度均为L .大气压强p 0＝1×105 Pa ，取g ＝10 m/s 2，缸内空气可看做理想气体，不计一切摩擦．求：①重物C 的质量M ；②逐渐降低气缸中气体的温度，活塞A 将缓慢向右移动，当活塞A 刚靠近D 处而处于平衡状态时，缸内气体的温度．解析 (1)布朗运动说明液体分子在做无规如此的热运动，不能说明液体分子与悬浮颗粒之间存在相互作用力，选项A 错误；物体的内能在宏观上与物体的温度有关，选项B 错误；由熵加原理可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进展，选项C 正确；液体温度越高外表张力越小，液体密度越大，分子间距离越小，外表张力越大，选项D 正确；气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，选项E 正确．(2)①活塞整体受力处于平衡状态，如此有pS 1＋p S 2＝p 0S 1＋pS 2＋Mg ，解得M ＝3 kg.②当活塞A 靠近D 处时，活塞整体受力的平衡方程没变，气体压强不变，根据盖—吕萨克定律，有S 1＋S 2L T ＝S 2×2L T ′， 解得T ′＝360 K.答案 ①3 kg ②360 K7．(1)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p T 图象如下列图．如下判断正确的答案是_ADE__.A ．过程ab 中气体一定吸热B ．过程bc 中气体既不吸热也不放热C ．过程ca 外界对气体所做的功等于气体所放的热D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内．汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p ，活塞下外表相对于汽缸底部的高度为h ，外界的温度为T 0，现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上外表，沙子倒完时，活塞下降了h 4.假设此后外界的温度变为T ，求重新达到平衡后气体的体积．外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g .解析 (1)由p －T 图可知，从a →b 的过程为等容变化过程，即体积不变，但温度升高，内能增加，所以气体要吸热，选项A 正确；从b →c 过程，温度不变，压强减小，说明体积增大，气体对外做功，所以要吸热，选项B 错误；从c →a 过程，压强不变，温度降低，内能减小，所以外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C 错误；分子的平均动能与温度有关，因为T a <T b ，T b ＝T c ，所以状态a 分子的平均动能最小，选项D 正确；T b ＝T c ，说明两状态下的分子的平均速率相等，单个分子对气壁撞击的次数一样多，而两状态分子密度不同，选项E 正确．(2)设汽缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，故phS ＝(p ＋Δp )⎝⎛⎭⎪⎫h －14h S ，① 解得Δp ＝13p ，② 外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′，如此 ⎝ ⎛⎭⎪⎫h －14h S T 0＝h ′S T ，③解得h ′＝3T 4T 0h ，④ 据题意可得Δp ＝mg S，⑤气体最后的体积为V ＝Sh ′，⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT 0. 答案 (2)9mhgT 4pT 08．(1)对如下几种固体物质的认识，正确的有__AD__.A ．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B ．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C ．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间排列不规如此D ．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同(2)(2017·全国卷Ⅰ)如图，容积均为V 的气缸A 、B 下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K 2位于细管的中部，A 、B 的顶部各有一阀门K 1、K 3；B 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B 的底部；关闭K 2、K 3，通过K 1给气缸充气，使A 中气体的压强达到大气压p 0的3倍后关闭K 1.室温为27 ℃，气缸导热．①打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强； ②接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；③再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．解析 (1)晶体都具有固定的熔点，选项A 正确；蜂蜡是非晶体，选项B 错误；晶体的微粒在空间的排列是规如此的，选项C 错误；石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，选项D 正确．(2)①设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1，依题意，被活塞分开的两局部气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p 0V ＝p 1V 1， ①(3p 0)V ＝p 1(2V －V 1)， ②联立①②式得V 1＝V2， ③ p 1＝2p 0. ④②打开K 3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V )时，活塞下气体压强为p 2.由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2， ⑤由⑤式得p 2＝3V V 2p 0， ⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p ′2＝32p 0. ③设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300 K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，由查理定律得 p ′2T 1＝p 3T 2， ⑦将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0.答案 (2)①V22p 0②见解析 ③1.6 Pa 9．(2017·江苏高考)(1)—定质量的理想气体从状态A 经过状态B 变化到状态C ，其V T 图象如下列图．如下说法正确的有__BC__.A ．A →B 的过程中，气体对外界做功B ．A →B 的过程中，气体放出热量C ．B →C 的过程中，气体压强不变D ．A →B →C 的过程中，气体内能增加(2)甲和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中碳粒运动位置连线的图片，记录碳粒位置的时间间隔均为 30 s ，两方格纸每格表示的长度一样．比拟两张图片可知：假设水温一样，__甲__(选填“甲〞或“乙〞)中碳粒的颗粒较大；假设碳粒大小一样，__乙__(选填“甲〞或“乙〞)中水分子的热运动较剧烈．(3)科学家可以运用无规如此运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol ，其分子可视为半径为3×10－9 m 的球，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol －1.请估算该蛋白的密度．(计算结果保存一位有效数字)解析 (1)由题图可知，从A 到B 气体的体积减小，外界对气体做功，A 项气体放出热量，B 项正确；由理想气体状态方程pV ＝nRT ，V ＝nR p T 可知，从B 到C 气体发生的是等压变化，气体的温度在降低，内能在减小，C 项正确，D 项错误．word11 / 11 (2)影响布朗运动快慢的因素有两个，即悬浮颗粒的大小和液体温度，颗粒越小布朗运动越明显，液体温度越高布朗运动越明显，从题图可以看出，乙中碳粒的布朗运动明显，因此温度一样时，甲中碳粒的颗粒大；颗粒一样时，乙中水的温度高，水分子的热运动较剧烈．(3)摩尔体积V ＝43πr 3N A (或V ＝(2r )3N A ) 由密度ρ＝M V ，解得ρ＝3M 4πr 3N A (或ρ＝M 8r 3N A ) 代入数据得ρ＝1×103 kg/m 3(或ρ＝5×102 kg/m 3,5×102～1×103 kg/m 3都算对)答案 (3)见解析。
高三物理二轮复习专题六鸭部分第1讲分子动理论气体及热力学定律课件
方法点拨 1．应用气体实验定律的解题思路 (1)选择对象——即某一定质量的理想气体； (2)找出参量——气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T (3)认识过程——认清变化过程是正确选用物理规律的前提； (4)列出方程——选用某一实验定律或气态方程，代入具体数值 果的合理性． 2．气体做功情况的判定方法 (1)若气体体积增大，则气体对外做功，W<0，气体向真空膨 (2)若气体体积缩小，则外界对气体做功，W>0. (3)若气体体积不变，即等容过程，则W＝0.
3．理想气体内能变化情况的判定方法 对一定质量的理想气体，由于无分子势能，其内能只包含分 动能，这时内能只与温度有关，故判定一定质量的理想气体内能 度是否发生了变化，与体积无关，这与一般物体不同． 4．气体吸、放热Q的判定方法 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体吸、放热情况．Q>0吸热，Q
5．三种气体图象的特征 (1)p－V 图中，等温线是一条双曲线，一条双曲线对应一个温 温线离原点越远．若两点的 P 与 V 的乘积相等，则两点位于同一等 中，平行于 p 轴的线段表示等容变化；平行于 V 轴的线段表示等压 p－V1 图中，等温线是过原点的倾斜直线，斜率越大，温度越高 (2)p－T 图中，等容线是过原点的倾斜直线，斜率越大，体积 的线段表示等温变化，平行于 T 轴的线段表示等压变化． (3)V－T 图中，过原点的倾斜直线表示等压变化，斜率越大， V 轴的线段表示等温变化；平行于 T 轴的线段表示等容变化．
②功
能自发地完全转化为
热．
不能自发地且不能完全转化为
③气体体积 V1
能自发膨胀到 不能自发收缩到
气体体积 V2(较大)．
④不同气体 A 和 B 能自发混合成 混合气体 AB.
2021届高考物理二轮备考题型专练：分子动理论、气体及热力学定律(解析版)
分子动理论、气体及热力学定律【原卷】1．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。
有关A、B和C三个状态温度A BT T、和T的关系，正确的是（）CA．A B B C<<，T T T TT T T T==，B．A B B CC．A C B CT T T T=<，，D．A C B CT T T T=>2．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。
将两分子从相距2r r=处释放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（）A ．从2r r =到0r r =分子间引力、斥力都在减小 B ．从2r r =到1r r =分子力的大小先减小后增大C ．从2r r =到0r r =分子势能先减小后增大 D ．从2r r =到1r r =分子动能先增大后减小3．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。
从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。
扣动扳机将阀门M 打开，水即从枪口喷出。
若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（ ）A ．压强变大B ．对外界做功C．对外界放热D．分子平均动能变大4．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。
已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c（3V0，2p0）以下判断正确的是（）A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量5．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（）A．布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．物体的摄氏温度变化了1°C，其热力学温度变化了273KE.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大6．玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。
【优化方案】高三物理二轮复习 第一部分 专题六 选考模块 第1讲 分子动理论气体及热力学定律学案
专题六 选考模块第1讲 分子动理论 气体及热力学定律2016高考导航——适用于全国卷Ⅰ一、分子动理论 1．分子的大小(1)阿伏加德罗常数：N A ＝6.02×1023 mol －1. (2)分子体积：V 0＝V molN A (占有空间的体积)． (3)分子质量：m 0＝M molN A. (4)油膜法估测分子的直径：d ＝V S. (5)估算微观量的两种分子模型 ①球体模型：直径为d ＝36V 0π.②立方体模型：棱长为d ＝3V 0.2．分子热运动的实验基础(1)扩散现象特点：温度越高，扩散越快．(2)布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．3．分子间的相互作用力和分子势能(1)分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．(2)分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；当分子间距为r 0时，分子势能最小．二、固体、液体和气体1．晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同．其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．2．液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切． 4．气体实验定律：气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定． (1)等温变化：pV ＝C 或p 1V 1＝p 2V 2.(2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2. (3)等压变化：V T＝C 或V 1T 1＝V 2T 2. (4)理想气体状态方程：pV T＝C 或p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2. 三、热力学定律1．物体的内能 (1)内能变化温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．(2)物体内能的决定因素2．热力学第一定律 (1)公式：ΔU ＝W ＋Q ．(2)符号规定：外界对系统做功，W ＞0，系统对外界做功，W ＜0；系统从外界吸收热量，Q ＞0，系统向外界放出热量，Q ＜0；系统内能增加，ΔU ＞0，系统内能减少，ΔU ＜0.3．热力学第二定律(1)表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)表述二：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响． (3)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，说明了第二类永动机不能制造成功．热点一 微观量的估算命题规律 微观量的估算问题在近几年高考中出现得较少，预计在2016年高考中出现的概率较大，主要以选择题的形式考查下列三个方面：(1)宏观量与微观量的关系；(2)估算固、液体分子大小及气体分子所占空间大小和分子数目的多少；(3)对实验“用油膜法估测分子的大小”的考查．1．若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面五个关系式中正确的是( )A ．N A ＝V ρm B ．ρ＝μN A Δ C ．m ＝μN A D ．Δ＝V N AE ．ρ＝μV[突破点拨](1)分清宏观量和微观量宏观量有________，微观量有________．(2)对水蒸气区别分子体积与分子占有空间的体积．分子占有空间的体积为________． [解析] 由N A ＝μm ＝ρVm，故A 、C 对；因水蒸气为气体，水分子间的空隙体积远大于分子本身体积，即V ≫N A ·Δ，D 不对，而ρ＝μV ≪μN A ·Δ，B 不对，E 对．[答案] ACE2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每1 000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形方格的边长均为1 cm ，下列说法正确的是()A ．实验时将油酸分子看成球体B ．实验时不考虑各油酸分子间的间隙C ．测出分子直径后，只需知道油酸的体积就可算出阿伏加德罗常数D ．该实验测出油酸分子的直径约是6.5×10－8mE ．使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜 [解析] “用油膜法估测分子的大小”实验，把油滴滴到水面上，油在水面上要尽可能地散开，形成单分子油膜，把分子看成球体，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子直径，实验中测出的油酸分子直径为d ＝0.61 000×180×10－6115×10－4m ≈6.5×10－10m ，测出分子直径后，要计算出阿伏加德罗常数，还需知道油酸的摩尔体积，A 、B 、E 正确．[答案] ABE3．(2015·潍坊二模)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥，若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝1.0×103 cm 3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1.试求：(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的直径d .[解析] 水是液体，故水分子可以视为球体，一个水分子的体积公式为V ′0＝16πd 3. (1)水的摩尔体积为V 0＝Mρ①该液化水中含有水分子的物质的量n ＝V V 0② 水分子总数N ＝nN A ③ 由①②③得N ＝ρVN AM＝1.0×103×1.0×10－3×6.0×10231.8×10－2≈3×1025(个)．(2)建立水分子的球模型有：V 0N A ＝16πd 3得水分子直径d ＝36V 0πN A ＝ 36×1.8×10－53.14×6.0×1023 m ≈4×10－10m. [答案] (1)3×1025个 (2)4×10－10m[方法技巧]解决估算类问题的三点注意(1)固体、液体分子可认为紧靠在一起，可看成球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占的空间．(2)状态变化时分子数不变．(3)阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要注意抓住与其有关的三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量．热点二 分子动理论和内能命题规律 分子动理论和内能是近几年高考的热点，题型为选择题．分析近几年高考命题，主要考查以下几点：(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系；(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系；(3)温度与分子动能的关系以及物体内能变化．1．(2015·湖北八校二联)下列说法中正确的是( ) A ．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B ．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大C．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低E．分子力只要增大，分子间的分子势能就要增大[突破点拨](1)气体温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子动能都增大．(2)100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，分子平均动能不变，势能增加．(3)在r<r0范围内，分子力增大，分子间距一定减小，分子势能增大．在r>r0范围内，分子力增大，分子间距可能增大，也可能减小，分子势能不一定增大．[解析] 布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，而不是分子的运动，故A 对．温度升高分子的平均动能增大，但不是每个分子的速率都增大，故B错．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，虽然温度没有升高，但此过程必须吸热，而吸收的热量使分子之间的距离增大，分子势能增加，故C对．温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对．由E p－r和F－r图象比较可知，E错．[答案] ACD在上述题1中，一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，需要吸收的热量是否等于分子势能的增加？解析：水的分子动能不变，吸收的热量一部分用来增加水分子的势能，另一部分用来克服体积膨胀对外做功，故Q>ΔE p，所以吸收的热量不等于分子势能的增加．答案：见解析2．(2015·唐山一模)如图为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r1时，分子间势能E p最小D．当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功E．当r等于r2时，分子间势能E p最小[解析] 由题图知：r＝r2时分子势能最小，E对，C错；平衡距离为r2，r＜r2时分子力表现为斥力，A错，B对；r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐减小，分子力做正功，D 对．[答案] BDE3．(2015·长沙二模)下列叙述中正确的是( )A．扩散现象是分子无规则运动造成的B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小C．两个铅块压紧后能粘在一起，说明分子间有引力D．用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力E．温度升高，物体的内能却不一定增大[解析] 扩散现象是两种物质分子相互渗透的结果，其原因是分子做永不停息的无规则的运动，A正确；若取两分子相距无穷远时的分子势能为零，则当两分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功)，当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功)，故B错误；将两个铅块用刀刮平压紧后便能粘在一起，说明分子间存在引力，C正确；用打气筒向篮球充气时需用力，是由于篮球内压强在增大，不能说明分子间有斥力，D错误；物体的内能取决于温度、体积及物体的质量，温度升高，内能不一定增大，E正确．[答案] ACE[总结提升](1)分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；两分子间距离为平衡距离时，分子势能最小．(2)注意区分分子力曲线和分子势能曲线．(3)物态变化时，注意体积变化涉及的做功问题．热点三热力学定律及固体、液体的性质命题规律热力学定律的综合应用是近几年高考的热点，分析近三年高考，命题规律有以下几点：(1)结合热力学图象考查内能变化与做功、热传递的关系，题型为选择题或填空题；(2)以计算题形式与气体性质结合进行考查；(3)对固体、液体、晶体的考查比较简单，题型为选择题．备考中熟记基础知识即可．1．(2015·甘肃第一次诊考)关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律E．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程[突破点拨](1)由热力学第一定律知，物体内能的改变由做功和热传递两种方式共同决定．(2)理解热力学第二定律的关键是：非自发过程可“强制”实现，但一定造成了其他影响，而不造成其他影响是不可能的．[解析] 由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变物体内能的两种途径，它们是等效的，故A正确、B错误．由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C正确．由热力学第二定律知，热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，而空调机制冷时，压缩机工作将热量从室内送到室外，故不违反热力学第二定律，D错误．一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则E正确．[答案] ACE2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法错误的是________． A ．A →B 过程中，外界对气体做功B ．B →C 过程中，气体分子的平均动能增大C ．C →D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D ．D →A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化E ．该循环过程中，内能减小的过程仅有B →C(2)若该循环过程中的气体为1 mol ，气体在A 状态时的体积为10 L ，在B 状态时压强为A 状态时的23.求气体在B 状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1，计算结果保留一位有效数字)[解析] (1)在A →B 的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A 错误；B →C 的过程中，气体对外界做功，W ＜0，且为绝热过程，Q ＝0，根据ΔU ＝Q ＋W ，知ΔU ＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B 错误；C →D 的过程中，气体分子的平均动能不变，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C 正确；D →A 的过程为绝热压缩，故Q ＝0，W ＞0，根据ΔU ＝Q ＋W ，ΔU ＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D 错误．从A →B 、C →D 的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B →C ，内能增大的过程是D →A ，选项E 正确．(2)从A →B 气体为等温变化，根据玻意耳定律有p A V A ＝p B V B ，所以V B ＝p A V A p B ＝p A ×1023p AL ＝15 L.所以单位体积内的分子数n ＝N A V B ＝6.0×102315L －1＝4×1022L －1＝4×1025m －3. [答案] (1)ABD (2)4×1025 m －3[方法技巧]热力学第一定律的应用技巧(1)内能变化量ΔU 的分析思路：①由气体温度变化分析气体内能变化．温度升高，内能增加；温度降低，内能减少． ②由公式ΔU ＝W ＋Q 分析内能变化． (2)做功情况W 的分析思路：①由体积变化分析气体做功情况．体积被压缩，外界对气体做功；体积膨胀，气体对外界做功．注意气体在真空中自由膨胀时，W ＝0.②由公式W ＝ΔU －Q 分析气体做功情况． (3)气体吸、放热Q 的分析思路：一般由公式Q ＝ΔU －W 分析气体的吸、放热情况．对气体实验定律和状态方程的考查命题规律 气体实验定律是每年的必考内容，形式多为计算题．分析近三年高考，命题规律有如下几点：(1)气体实验定律或状态方程的应用，结合常见模型(活塞、汽缸、水银柱等)产生的附加压强的计算；(2)两个汽缸或两关联气体；(3)涉及气体压强的微观解释、热力学第一定律和气体图象的考查．[范例] (2015·山西四校三联)(15分)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑的汽缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m 的密闭活塞，活塞A 导热，活塞B 绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静止不动处于平衡，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l 0，温度为T 0.设外界大气压强为p 0保持不变，活塞横截面积为S ，且mg ＝p 0S ，环境温度保持不变．求：(1)在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m ，两活塞重新处于平衡时，活塞B 下降的高度；(2)现只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A 回到初始位置．此时Ⅱ气体的温度．[规范答题] (1)初状态Ⅰ气体压强p 1＝p 0＋mg S＝2p 0(1分) Ⅱ气体压强p 2＝p 1＋mg S＝3p 0(1分)添加铁砂后Ⅰ气体压强p ′1＝p 0＋3mgS＝4p 0(1分)Ⅱ气体压强p ′2＝p ′1＋mgS＝5p 0(1分) Ⅱ气体等温变化，根据玻意耳定律有p 2l 0S ＝p ′2l 2S (2分)可得：l 2＝35l 0(1分)则B 活塞下降的高度h 2＝l 0－l 2＝0.4l 0.(1分) (2)Ⅰ气体等温变化，根据玻意耳定律有p 1l 0S ＝p ′1l 1S (2分)可得l 1＝0.5l 0(1分)只对Ⅱ气体加热，Ⅰ气体状态不变，所以当A 活塞回到原来位置时，Ⅱ气体此时长度l ″2＝2l 0－0.5l 0＝1.5l 0(1分)根据理想气体状态方程有：p 2l 0S T 0＝p ′2l ″2ST 2(2分)得：T 2＝2.5T 0.(1分)[答案] (1)0.4l 0 (2)2.5T 0 [方法总结]应用气体实验定律的解题思路(1)选择对象——某一定质量的理想气体；(2)找出参量——气体在始末状态的参量p 1、V 1、T 1及p 2、V 2、T 2； (3)认识过程——认清变化过程是正确选用物理规律的前提；(4)列出方程——选用某一实验定律或状态方程，代入具体数值求解，并讨论结果的合理性．若为两部分气体，除对每部分气体作上述分析外，还要找出它们始末状态参量之间的关系，列式联立求解．[最新预测] 1．(2015·河南郑州质检)一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图象如图所示．已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃.求：(1)该气体在状态B 时的温度；(2)该气体从状态A 到状态C 的过程中与外界交换的热量．解析：(1)对于理想气体：A →B 过程，由查理定律有p A T A ＝p B T B，得T B ＝100 K ， 所以t B ＝T B －273 ℃＝－173 ℃.(2)B →C 过程，由盖－吕萨克定律有V B T B ＝V C T C，得T C ＝300 K ，所以t C ＝T C －273 ℃＝27 ℃.由于状态A 与状态C 温度相同，气体内能相等，而A →B 过程是等容变化气体对外不做功，B →C 过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A 到状态C 气体对外做功，故气体应从外界吸收热量．Q ＝p ·ΔV ＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J ＝200 J.答案：(1)－173 ℃ (2)吸热200 J2.(2015·河北衡水中学三模)质量M ＝10 kg 的缸体与质量m ＝4 kg 的活塞，封闭一定质量的理想气体(气体的重力可以忽略)，不漏气的活塞被一劲度系数k ＝20 N/cm 的轻弹簧竖直向上举起立于空中，如图所示．环境温度为T 1＝1 500 K 时被封气柱长度L 1＝30 cm ，缸口离地的高度为h ＝5 cm ，若环境温度变化时，缸体有良好的导热性能．已知活塞与缸壁间无摩擦，弹簧原长L 0＝27 cm ，活塞横截面积S ＝2×10－3 m 2，大气压强p 0＝1.0×105Pa ，当地重力加速度g ＝10 m/s 2，求环境温度降到多少时汽缸着地，温度降到多少时能使弹簧恢复原长．解析：因汽缸悬空，先降温时气体等压变化，压强恒为p 1＝p 0＋Mg S＝1.5p 0，设汽缸着地时环境温度降为T 2由盖－吕萨克定律知L 1S T 1＝（L 1－h ）S T 2代入数据得T 2＝1 250 K待缸口着地后，再降温时活塞上移，弹簧逐渐恢复原长，由kx ＝(M ＋m )g 知弹簧的形变量为x ＝7 cm设弹簧恢复原长时的环境温度为T 3，气体压强为p 3，气柱长度为L 3，由活塞受力平衡知p 3＝p 0－mgS＝0.8p 0，由几何关系知L 3＝L 1－x －h ＝18 cm由p 1V 1T 1＝p 3V 3T 3知1.5p 0L 1T 1＝0.8p 0L 3T 3， 整理可得T 3＝480 K. 答案：1 250 K 480 K [失分防范] 1．应用气体实验定律或状态方程解题，易从以下几点失分：(1)气体变化过程分析不清，用错解题规律；(2)附加压强计算错误，特别是单位不统一造成错误；(3)对两部分关联气体之间的联系易出现错误．2．防止失分应做到以下几点：(1)认真分析气体各参量的变化情况，正确选用规律；(2)弄清压强单位之间的变换关系，统一压强单位；(3)对两部分关联气体，注意找两者的初末状态的压强关系和体积关系．1．(2015·怀化模拟)(1)下列说法中正确的是________． A ．扩散现象不仅能发生在气体和液体中，固体中也可以 B ．岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体C ．地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少D ．从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关E ．温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同(2)一气象探测气球，在充有压强为76 cmHg 、温度为27 ℃的氢气时，体积为3.5 m 3.当气球上升到6.50 km 高空的过程中，气球内氢气的压强逐渐减小，但通过加热使气体温度保持不变，气球到达的6.50 km 处的大气压强为36.0 cmHg ，这一高度气温为－48.0 ℃，以后保持气球高度不变．求：①气球在6.50 km 处的体积．②当氢气的温度等于－48.0 ℃后的体积．解析：(1)扩散现象也可以在固体中发生，A 项正确．粉碎后的岩盐颗粒仍具有立方体结构，仍为晶体，B 项错误．从微观角度看气体压强与分子平均动能和气体分子密集程度两个因素有关，D 项错误．根据分子动理论，分子的平均动能取决于温度，与分子种类无关，E 项正确．由于各种气体分子的平均动能12mv 2相等，氢气分子的平均速率最大，C 项正确．(2)①气球上升过程是一个等温变化过程，有：p 1V 1＝p 2V 2，解得V 2≈7.39 m 3. ②气球在6.50 km 处时，气体是一个等压变化过程，有：V 2T 1＝V 3T 2，解得V 3≈5.54 m 3. 答案：(1)ACE (2)①7.39 m 3②5.54 m 32．(1)下列说法中正确的是________．A ．已知水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数B ．布朗运动说明分子在永不停息地做无规则运动C ．两个分子由很远(r ＞10－9m)距离减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大D ．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用E ．物体的温度升高，则物体中所有分子的分子动能都增大(2)在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a 、b 和c 三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S 、12S 和S .已知大气压强为p 0，温度为T 0.两活塞A 和B 用一根长为4L 的不可伸长的轻杆相连，把温度为T 0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示．现对被密封的气体加热，其温度缓慢上升到T ，若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强为多少？解析：(1)N A ＝M molm 0，故A 正确；布朗运动是分子热运动的实验基础，B 正确；当r ＝r 0时，分子力为0，两分子从很远到很近，分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C 错误；表面张力使液体表面积最小为球形，D 正确；物体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是所有分子动能都增大，E 错误．(2)开始升温过程中封闭气体做等压膨胀，直至B 活塞左移L 为止．设B 刚好左移L 距离对应的温度为T ′，则L ×2S ＋2L ×12S ＋LS T 0＝2L ×2S ＋2L ×12ST ′得T ′＝54T 0所以，若T ≤54T 0，p ＝p 0若T ＞54T 0，由p ′×5LS T ＝p 0×4LS T 0得p ′＝4T 5T 0p 0.答案：(1)ABD (2)若T ≤54T 0，p ＝p 0；若T ＞54T 0，p ′＝4T5T 0p 03．(2014·高考全国卷Ⅰ，T33，15分)(1)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p －T 图象如图所示．下列判断正确的是________．A ．过程ab 中气体一定吸热B ．过程bc 中气体既不吸热也不放热C ．过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 (2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内．汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p ，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h ，外界温度为T 0.现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h /4.若此后外界的温度变为T ，求重新达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g .解析：(1)对一定质量的理想气体，由pV T＝C 进行状态分析．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 进行吸放热、做功分析．在不同坐标系中要注意各种图象的不同，从图象中找出体积、温度、压强的变化情况．由题p －T 图象可知过程ab 是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab 一定吸热，选项A 正确；过程bc 温度不变，即内能不变，由于过程bc 体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B 错误；过程ca 压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C 错误；温度是分子平均动能的标志，由题p －T 图象可知，a 状态气体温度最低，则分子平均动能最小，选项D 正确；b 、c 两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E 正确．(2)求理想气体状态参数时，要找出初末状态，然后由理想气体状态方程列方程求解．设汽缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得phS ＝(p ＋Δp )⎝⎛⎭⎪⎫h －14h S ①解得Δp ＝13p ②外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′，根据盖－吕萨克定律，得⎝ ⎛⎭⎪⎫h －14h S T 0＝h ′ST③解得h ′＝3T4T 0h ④ 据题意可得Δp ＝mg S⑤ 气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥ 联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT4pT 0.答案：(1)ADE (2)9mghT4pT 04．(1)关于一定量的气体，下列说法正确的是________．A ．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B ．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E ．气体在等压膨胀过程中温度一定升高(2)如图，A 容器容积为10 L ，里面充满12 atm 、温度为300 K 的理想气体，B 容器是真空，现将A 中气体温度升高到400 K ，然后打开阀门S ，将A 中的气体释放一部分到B 容器，当A 容器内压强降到4 atm 时，关闭阀门，这时B 容器内的压强是3 atm.不考虑气体膨胀过程中温度的变化，求B 容器的容积．解析：(1)气体分子在空间可自由移动，因此气体体积应是气体分子所能到达的空间的体积，选项A 正确；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，选项B 正确；气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力，与失、超重无关，选项C 错误；气体吸收热量的同时可对外做功，内能不一定增加，选项D 错误；气体等压膨胀，由V 1T 1＝V 2T 2可知温度一定升高，选项E 正确．(2)设A 容器容积为V A ＝10 L ，温度T 0＝300 K 时，压强为p 0＝12 atm ；温度升高到T 1＝400 K 时，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1解得p 1＝16 atm对于气体膨胀过程，为等温变化，以膨胀后A 中气体为研究对象，。
2019届高考物理二轮复习第章选修部分分子动理论气体及热力学定律课件.ppt
2019上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面 积为 40 cm2 的活塞封闭了一定质量的理想气体和一形状不规则 的固体 A.在汽缸内距缸底 60 cm 高处设有 a、b 两限制装置(未画 出)，使活塞只能向上滑动．开始时活塞放在 a、b 上，缸内气体 的压强等于大气压强 p0(p0＝1.0×105 Pa)，温度为 250 K．现缓慢 加热汽缸内气体，当温度为 300 K 时，活塞恰好离开 a、b；当 温度为 360 K 时，活塞上升了 4 cm.g 取 10 m/s2.求：
D．由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，
故液体表面存在表面张力
E．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上
升的氢气球内的氢气内能减小
2019-9-7
感谢你的聆听
4
(2)实验室中有一个底面积为 S 的导热容器，中间被重为 M
＝23pg0S的活塞分为上下两部分，分别为 B 室和 A 室，向 A 室充入 1 mol 的气体，并向 B 室充入 2 mol 的气体，室温 T＝300 K，活 塞上下部分体积之比 VB ：VA＝ ：1，容器左端连一个 U 形 管，管内装有水银，且 U 形管内的气体体积可忽略不计，U 形 管大小合适，设 U 形管左右液面高度差为 Δh.大气压强 p0＝76 cmHg，摩尔气体常数 R＝8.31 J/(mol·K)．
2019-9-7
感谢你的聆听
3
高频考点·能力突破
考点一 热学基础知识与气体实验定律的组合
[例 1] (1)下列说法正确的有__B__C_E_____． A．悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动叫做布朗运
动
B．对流是液体和气体传热的主要形式
C．气压计等玻璃管中的水银面总是上凸，是水银不浸润玻
高考物理二轮复习第1部分核心突破专题6鸭部分第1讲分子动理论气体及热力学定律
热点题型突破
题型一 分子动理论和内能
• 命题规律： • 分子动理论和内能是高考的热点，题型多为
选择题，主要考查以下几点： • (1)微观量的估算；(2)布朗运动，分子热运动
与温度的关系；(3)分子力，分子势能与距离 的关系及分子势能与分子力做功的关系；(4) 温度与分子动能的关系以及物体内能变化．
• A．温度越高，扩散进行得越快
• B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
• 解析：布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规律运动，而不是分子的 无规律热运动，所以A对，温度升高，分子平均动能增大，而不是每个 分子的动能都增大，故B错，一定量100℃的小蒸气，虽然漫过没有升 高．但此过程必定吸热，而吸收热量使分子之间1的距离增大，分子势 能增加，故C对．温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对，由Ep －r和F－r图象比较可知，E错．
④晶体和非晶 体的性质
[例](2015·全国卷Ⅰ，33(1)题)
④分子动理论
[例](2015·全国卷Ⅱ，33(1)题) (2015·福建卷， 29(1)题)
对于分子动理论进行微观量估算问题：要抓住与其相关的三个量：摩尔 审题 质量，摩尔体积和物质的量．对气体定律问题要认清研究对象和变化过 要点 程，正确找出状态参量，特别是压强的表达式，恰当选择实验定律列方
随分
r<r0
小，随距离的减小而增大，F引 <F斥，F表现为斥力
r减小，分子力做负功，分子 势能增加
子间 距的
F引和F斥都随距离的增大而减
r增大，分子力做负功，分子 势能增加；
变化 情况
新高考物理二轮复习课件：第1部分 专题7 第1讲 分子动理论 气体及热力学定律
考点一
分子动理论 内能(5年4考)
从近五年的高考可以看出，本考点单独考查的机会不多，多数 情况下和其它考点综合考查。题型为选择题或填空题，难度不大， 复习时应侧重对基本概念和规律的识记和理解。
1．(2019·全国卷Ⅲ·T33(1))用油膜法估算分子大小的实验中，首先 需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 _____________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中 纯油酸的体积，可以____________。为得到油酸分子的直径，还需 测量的物理量是________________。
数为Mρ NA，故 D 项错误。密闭容器内的理想气体，压强不变而体积 增大时，温度升高，分子平均动能增大；分子平均动能增大，压强 不变，则容器器壁单位时间单位面积受到气体分子撞击的次数一定 减少，故 E 项正确。]
2．(2018·江西联考)下列说法正确的是__________。 A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气 体分子的体积 B．一定温度时，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越 明显 C．密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器 壁单位面积上碰撞的平均作用力增大
ACE [物质的扩散现象是分子热运动状态总是朝着无序性增大 的方向进行的一种表现，故 A 项正确。物体温度升高，分子的热运 动平均动能增大，有些分子的热运动动能可能会减小，故 B 项错误。 露珠呈球状是液体表面张力作用的结果，故 C 项正确。阿伏加德罗 常数为 NA，则密度为 ρ、摩尔质量为 M、体积为 1 m3 的铜所含原子
E．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大
BDE [温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的 宏观表现，气体温度升高，分子的平均动能增加，分子的平均速率 增大，不是每个气体分子运动的速率都增大，故 A 错误；知道阿伏 加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可求出每个气体分子平均占 据的空间大小，从而能求出分子间的平均距离，故 B 正确；将热量 从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其他影响，即消耗
高考物理二轮复习第1部分专题7选考部分第1讲分子动理论气体及热力学定律教案
高考物理二轮复习第1部分专题7选考部分第1讲分子动理论气体及热力学定律教案[高考统计·定方向] (教师授课资源)考点考向五年考情汇总1.分子动理论内能考向1.分子动理论2019·全国卷Ⅲ T33(1)2015·全国卷Ⅱ T33(1)考向2.内能2018·全国卷Ⅱ T33(1)2016·全国卷Ⅲ T33(1)2.固体、液体气体分子的运动特点考向1.固体、液体2015·全国卷Ⅰ T33(1)考向2.气体分子的运动特点2019·全国卷Ⅰ T33(1)2019·全国卷Ⅱ T33(1)2017·全国卷Ⅰ T33(1)3.热力学定律考向1.热力学定律的理解与应用2017·全国卷Ⅱ T33(1)2016·全国卷Ⅰ T33(1)考向2.热力学定律与气体实验定律结合2018·全国卷Ⅰ T33(1)2018·全国卷Ⅲ T33(1)2017·全国卷Ⅲ T33(1)2016·全国卷Ⅱ T33(1)4.气体实验定律和理想气体状态方程考向1.只涉及一部分气体的问题2019·全国卷Ⅰ T33(2)2019·全国卷Ⅲ T33(2)2018·全国卷Ⅱ T33(2)考向2.涉及多部分气体相联系的问题2019·全国卷Ⅱ T33(2)2018·全国卷Ⅰ T33(2)2018·全国卷Ⅲ T33(2)2017·全国卷Ⅰ T33(2)2017·全国卷Ⅲ T33(2)考向3.气体变质量问题2017·全国卷Ⅱ T33(2)分子动理论内能(5年4考)从近五年的高考可以看出，本考点单独考查的机会不多，多数情况下和其它考点综合考查。
题型为选择题或填空题，难度不大，复习时应侧重对基本概念和规律的识记和理解。
1．(2019·全国卷Ⅲ·T 33(1))用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_____________。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3．对热力学定律的理解 (1)改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式 是无法确定内能变化的。 (2)热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 中 W 和 Q 的符号可以 这样确定：只要此项改变对内能增加有正贡献的即为正。 如诊断卷第 5 题第(1)问 5.(1)下列说法中正确的是________。 A．一定量气体膨胀对外做功 100 J，同时从外界吸收 120 J 的热量，则它的内能增大 20 J W＝－100 J，Q＝120 J。故 ΔU＝120 J－100 J＝20 J。
2．正确理解温度的微观含义 (1)温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的 平均动能一定增大，如诊断卷第 6 题第(1)问 6.(1)下列说法中正确的是________。 A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大 气体放出热量，温度也可能增加，故分子平均动能 也可能增大。
(2)温度升高，并不是所有分子的动能都增大，有些分 子的动能值可能减小。明白这一点，即可排除诊断卷第 4 题第(1)问的 B 选项。
4.(1)(2015·怀化二模)下列说法正确的是________。 B．温度升高，说明物体中所有分子的动能都增大
降到地面。关于 PM2.5 的说法中错误的是
()
A．气温越高，PM2.5 的运动越激烈
B．PM2.5 在空气中的运动属于分子热运动
C．周围大量分子对 PM2.5 碰撞的不平衡使其在空中做
无规则运动
D．倡导低碳生活、减少化石燃料的使用，能有效减小
PM2.5 在空气中的浓度
解析：PM2.5 属于微观颗粒，其在空中的无规则运动属于 布朗运动，是周围大量分子对 PM2.5 撞击的不平衡引起 的，温度越高，其运动越激烈，A、C 正确，B 错误；提 倡低碳生活、减少化石燃料的使用，能有效减小 PM2.5 在空中的浓度，D 正确。 答案：B
注意：对气体而言，N≠VV个，如诊断卷第 6 题的 E 选项。 6.(1)下列说法中正确的是________。 E．某气体的摩尔体积为 V，每个分子的体积为 V0，则 阿伏加德罗常数可表示为 NA＝VV0
(3)两种模型： 球模型：V＝43πR3(适用于估算液体、固体分子直径) 立方体模型：V＝a3(适用于估算气体分子间距) 如诊断卷第 1 题第(1)问：空气分子平均间距可用：a3 ＝4πR2·h估算。 n总 1.(1)已知地球大气层的厚度 h 远小于地球半径 R，空气 平均摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，地面大气压强 为 p0，重力加速度大小为 g。由此可以估算得，地球大气层 空 气 分 子 总 数 为 ________ ， 空 气 分 子 之 间 的 平 均 距 离 为 ________。
专题六 选考模块
第一讲
分子动理论 气体及热力学定律
诊断卷（十八） 分子动理论 气体及热力学定律
考点一 分子动理论 内能及热力学定律
一、必须理清的知识联系
二、必须掌握的三个问题 1．估算问题 (1)油膜法估算分子直径：d＝VS V 为纯油体积，S 为单分子油膜面积 (2)分子总数：N＝nNA＝Mmm·NA＝VVmNA
2．反映分子运动规律的两个实例 (1)布朗运动： ①研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒。 ②运动特点：无规则、永不停息。 ③相关因素：颗粒大小、温度。 (2)扩散现象 ①产生原因：分子永不停息的无规则运动。 ②相关因素：温度。
如诊断卷第 2 题第(1)问， 2.(1)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。关于该现象的分析 正确的是________。(双选，填正确答案标号) a．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 b．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动 c．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速 d．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 墨汁扩散过程中，实际上是无规则运动的水分子与碳粒之 间相互作用的结果，碳粒的运动为布朗运动，并不是由碳粒重 力引起的。也不是发生化学反应引起的，A、D清上边四点，可轻松得出 正确答案。
3.(1)下列说法正确的是____________。 A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不 同方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列 方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体， 某些非晶体也可以转变为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不 变，内能也保持不变
考点二 固体、液体和气体
一、必须理清的知识联系
二、必须掌握的三个问题 1．对晶体、非晶体特性的理解 (1)只有单晶体，才可能具有各向异性。 (2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变， 吸收的热量全部用于分子势能增加。 (3)晶体与非晶体可以相互转化。 (4)有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨。
2．(多选)(2012·新课标全国卷)关于热力学定律，下列说法
正确的是
()
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递
热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
解析：由 ΔU＝W＋Q 可知做功和热传递是改变内能的两种 途径。它们具有等效性，故 A 正确、B 错误。由热力学第 二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功， 但会产生其他影响，故 C 正确。同样热量只是不能自发地 从低温物体传向高温物体，则 D 项错。一切与热现象有关 的宏观过程不可逆，则 E 正确。 答案：ACE
(3)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体 传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化 为功，但不引起其他变化是不可能的。
[增分强化练]
1．(2015·厦门模拟)PM2.5 是指大气中直径 d≤2.5 μm 的悬
浮细颗粒物，PM2.5 悬浮在空中做无规则运动，与较大
的颗粒物相比，在大气中的停留时间更长，很难自然沉