(新課標(biāo)大綱解讀)重點、難點、核心考點全演練物理篇：專題12 分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律

1、專題12 分子動理論、氣體及熱力學(xué)定律 (1)分子動理論、物體的內(nèi)能(2)晶體與非晶體(3)氣體壓強(qiáng)的計算(4)氣體實驗定律的應(yīng)用(5)熱力學(xué)定律的理解及應(yīng)用【命題趨勢】2014年高考對本專題內(nèi)容的考查仍將以分子動理論和熱力學(xué)定律及氣體狀態(tài)方程應(yīng)用為重點，以組合題形式出現(xiàn)一、分子動理論與氣體實驗定律的組合1.關(guān)于分子動理論的幾個問題(1)分子模型：球形：Vd3.立方體形：Va3.(2)分子數(shù)NnNANANA.2氣體實驗定律：氣體的狀態(tài)由熱力學(xué)溫度、體積和壓強(qiáng)三個物理量決定(1)等溫變化：pVC或p1V1p2V2(2)等容變化：C或(3)等壓變化：C或二、熱力學(xué)定律、內(nèi)能與氣體實驗定律的組合1.

2、熱力學(xué)第一定律：UQW2在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助(2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等3熱力學(xué)第一定律說明發(fā)生的任何過程中能量必定守恒，熱力學(xué)第二定律說明并非所有能量守恒的過程都能實現(xiàn)考點1、分子動理論與氣體實驗定律的組合1.關(guān)于分子動理論的幾個問題(1)分子模型：球形：Vd3.立方體形：Va3.(2)分子數(shù)NnNANANA.(3)分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系2氣體實驗定律：氣體的狀態(tài)

3、由熱力學(xué)溫度、體積和壓強(qiáng)三個物理量決定(1)等溫變化：pVC或p1V1p2V2(2)等容變化：C或(3)等壓變化：C或【例1】 (1)下列說法正確的是_(填入正確選項前的字母)A已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為，阿伏加德羅常數(shù)為NA.則該種物質(zhì)的分子體積為V0B布朗運動是在顯微鏡下看到的液體分子的無規(guī)則運動C分子質(zhì)量不同的兩種氣體溫度相同它們分子的平均動能一定相同D兩個分子間距增大的過程中，分子間的作用力一定減小(2)如圖6124所示，兩端開口的U形玻璃管兩邊粗細(xì)不同，粗管橫截面積是細(xì)管的2倍管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口距離均為12 cm，大氣壓強(qiáng)為p075 cmHg.現(xiàn)將粗管管口封閉，然

4、后將細(xì)管管口用一活塞封閉并將活塞緩慢推入管中，直到兩管中水銀面高度差達(dá)6 cm為止，求活塞下移的距離(假設(shè)環(huán)境溫度不變)【特別提醒】應(yīng)用氣體實驗定律的解題思路(1)選擇對象即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)找出參量氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)認(rèn)識過程認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提；(4)列出方程選用某一實驗定律或氣態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性【變式探究】 (1)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖6125中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零

5、，下列說法正確的是()A在r>r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小B在r<r0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，勢能也減小C在rr0時，分子勢能最小，動能最大D在rr0時，分子勢能為零E分子動能和勢能之和在整個過程中不變(2)某學(xué)校科技興趣小組利用廢舊物品制作了一個簡易氣溫計：在一個空葡萄酒瓶中插入一根兩端開口的玻璃管，玻璃管內(nèi)有一段長度可忽略的水銀柱，接口處用蠟密封，將酒瓶水平放置，如圖6126所示，已知該裝置密封氣體的體積為480 cm3，玻璃管內(nèi)部橫截面積為0.4 cm2，瓶口外的有效長度為48 cm.當(dāng)氣溫為7 時，水銀柱剛好處在瓶口位置求該氣溫計能測量的最高氣溫假設(shè)水銀

6、柱從瓶口處緩慢移動到最右端的過程中，密封氣體從外界吸收3 J熱量，問在這一過程中該氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(已知大氣壓為1×105 Pa)考點2、熱力學(xué)定律、內(nèi)能與氣體實驗定律的組合【例2】 (2013·江蘇卷，12A)如圖6128所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，AB和CD為等溫過程，BC和DA為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)這就是著名的“卡諾循環(huán)”(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_AAB過程中，外界對氣體做功BBC過程中，氣體分子的平均動能增大CCD過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多DDA過程中，氣體分

7、子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是_(選填“AB”、“BC”、“CD”或“DA”)若氣體在AB過程中吸收63 kJ的熱量，在CD過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為_kJ.(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為10 L，在B狀態(tài)時壓強(qiáng)為A狀態(tài)時的.求氣體在B狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)(已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023mol1，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【特別提醒】牢記以下的幾個結(jié)論：(1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體；(2)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強(qiáng)大小與分子熱運動的劇烈程度和

8、分子密度有關(guān)；(3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)；(4)溫度變化時，意味著物體內(nèi)分子的平均動能隨之變化，并非物體內(nèi)每個分子的動能都隨之發(fā)生同樣的變化【變式探究】 (1)在研究性學(xué)習(xí)的過程中，針對能源問題、大氣污染問題同學(xué)們提出了如下四個活動方案，從理論上講可行的是()A利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的B制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下C將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題D汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶(2)如圖612

9、9所示，汽缸放置在水平平臺上，活塞質(zhì)量10 kg，橫截面積50 cm2，厚度1 cm，汽缸全長21 cm，汽缸質(zhì)量20 kg，大氣壓強(qiáng)為1×105 Pa，當(dāng)溫度為7 時，活塞封閉的氣柱長10 cm，若將汽缸倒過來放置時，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通g取10 m/s2，求：汽缸倒置時，活塞封閉的氣柱多長；當(dāng)溫度多高時，活塞剛好接觸平臺難點1、熱學(xué)基本知識與氣體實驗定律的組合1.晶體和非晶體比較晶體非晶體單晶體多晶體形狀規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點固定固定不固定特性各向異性各向同性各向同性2.液晶的性質(zhì)液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點，在光學(xué)、電學(xué)

10、物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性3液體的表面張力使液體表面有收縮到球形的趨勢，表面張力的方向跟液面相切【例1】 (2013·山東卷，36)(1)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項是()A根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%B做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C溫度是描述熱運動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同D物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動也是無規(guī)律的(2)我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水

11、深度的變化如圖61211所示，導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，氣缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)p01 atm，封閉氣體的體積V03 m3.如果將該氣缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))下潛過程中封閉氣體_(填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量_(填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功代入數(shù)據(jù)得V2.8×102 m3【答案】(1)C(2)2.8×102 m3放熱大于【變式探究】 (1)科學(xué)家在“哥倫比亞”號航天飛機(jī)上進(jìn)行了一次微重力條件(即失重狀態(tài))

12、下制造泡沫金屬的實驗把鋰、鎂、鋁、鈦等輕金屬放在一個石英瓶內(nèi)，用太陽能將這些金屬融化成液體，然后在融化的金屬中充入氫氣，使金屬內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，金屬冷凝后就形成到處是微孔的泡沫金屬下列說法正確的是()A失重條件下液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面分子間只存在引力圖61212B在失重條件下充入金屬液體內(nèi)的氣體氣泡不能無限地膨脹是因為液體表面張力的約束C泡沫金屬物理性質(zhì)各向異性，說明它是晶體D泡沫金屬物理性質(zhì)各向異性，說明它是非晶體(2)如圖61212所示的導(dǎo)熱汽缸固定于水平面上，缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，外界大氣壓強(qiáng)保持不變，現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體溫度由27 緩慢升高到87 ，此過程中氣體對活塞做功2

13、40 J，內(nèi)能增加了60 J活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣，且不計氣體的重力，活塞可以緩慢自由滑動則：缸內(nèi)氣體從外界吸收了多少熱量？升溫后缸內(nèi)氣體體積是升溫前氣體體積的多少倍？【變式探究】 (1)下列說法中正確的是()A雨水沒有透過布雨傘是因為液體表面存在張力B分子間的距離r增大，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢能增大C氣體自發(fā)的擴(kuò)散運動總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行D懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運動越明顯(2)如圖61213所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞的厚度不計，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，A左側(cè)汽缸的容積為V0，A、B之間

14、容積為0.1 V0，開始時活塞在A處，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng))，溫度為297 K，現(xiàn)通過對氣體緩慢加熱使活塞恰好移動到B.求活塞移動到B時，缸內(nèi)氣體溫度TB；闡述活塞由A到B過程中，缸內(nèi)氣體吸熱的理由1(2013·浙江卷，13)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖61214所示圖中TA、VA和TD為已知量 (1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是_過程(填“等溫”、“等容”或“等壓”)；(2)從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能_(填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)從C到D的過程中，氣體對外_(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不

15、做功”)，同時_(填“吸熱”或“放熱”)；(4)氣體在狀態(tài)D時的體積VD_.2(1)下列說法正確的是_A區(qū)分晶體與非晶體最有效的方法是看有沒有規(guī)則的幾何外形B已知某種液體的密度為，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該液體分子間的平均距離可以表示為或C分子間距離減小時，分子力一定增大D空氣的相對濕度等于水蒸氣的實際壓強(qiáng)與同溫下水的飽和汽壓的比值(2)用活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)，當(dāng)汽缸開口豎直向上時封閉氣體的長度為h，如圖61215甲所示將汽缸慢慢轉(zhuǎn)至開口豎直向下時，如圖61215乙所示，封閉氣柱的長度為h.已知汽缸的導(dǎo)熱性能良好，活塞與缸壁間的摩擦不計，外界溫度不變，大氣壓強(qiáng)為p

16、0.此過程氣體是吸熱還是放熱？汽缸開口向上時，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？3(1)人類對自然的認(rèn)識是從宏觀到微觀不斷深入的過程，以下說法正確的是_A液體的分子勢能與體積有關(guān)B晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的C氣體壓強(qiáng)越大，氣體分子的平均動能就越大D外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增加(2)氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖61216所示，玻璃測溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計相連開始時A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點處，右管D中水銀面高出O點h114 cm，后將A放入待測恒溫槽中，上下移動D，使C中水銀面仍在O點處，測得D中水銀面高出O點h244 cm.(已知外界大氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣

17、壓相當(dāng)于76 cmHg)求恒溫槽的溫度此過程A內(nèi)氣體內(nèi)能_(填“增大”或“減小”)，氣體不對外做功，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”)p1p0ph14(2013·重慶卷，10)(1)某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時()A室內(nèi)空氣的壓強(qiáng)比室外的小B室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大C室內(nèi)空氣的密度比室外的大D室內(nèi)空氣對室外空氣做了負(fù)功(2)汽車未裝載貨物時，某個輪胎內(nèi)氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增加了p.若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變

18、化量5(1)下列說法正確的是()A某種液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)B物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和就是物體的內(nèi)能C氣體的溫度升高，每個分子的動能都增大D不是所有晶體都具有各向異性的特點(2)一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過如圖61217所示的pV圖象由A經(jīng)B到C的狀態(tài)變化設(shè)狀態(tài)A的溫度為400 K，求：狀態(tài)C的溫度TC為多少K?如果由A經(jīng)B到C的狀態(tài)變化的整個過程中，氣體對外做了400 J的功，氣體的內(nèi)能增加了20 J，則這個過程氣體是吸收熱量還是放出熱量？其數(shù)值為多少？ (1)如圖61218所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示F>

19、;0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處靜止釋放，則()A乙分子從a到b做加速運動，由b到c做減速運動B乙分子由a到c做加速運動，到達(dá)c時速度最大C乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加D乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變成狀態(tài)C，其中AB過程為等壓變化，BC過程為等容變化已知VA0.3 m3，TATC300 K，TB400 K.求氣體在狀態(tài)B時的體積說明BC過程壓強(qiáng)變化的微觀原因設(shè)AB過程氣體吸收熱量為Q1，BC過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小并說明原因7(1)下列說法正確的是_A液體的分子勢能與液體的體積無關(guān)B為了保存玉米地的水分，可以鋤松地面，破壞土壤里的毛細(xì)管C從微觀角度看，氣體對容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子對容器壁的頻繁碰撞引起的D擴(kuò)散現(xiàn)象可以在液體、氣體中進(jìn)行，不能在固體中發(fā)生(2)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力