(新高考)高考物理一輪復習講義：第29講《熱學》(含解析)

第29講熱學知識圖譜熱學知識精講分子動理論1．實驗：用油膜法估測分子的大小實驗目的：粗略測定單分子層油膜的分子直徑注意事項：（1）明確實驗步驟；（2）學會利用已知給點的參量，計算分子的直徑；2．擴散現象、布朗運動、分子熱運動的區(qū)別與聯系擴散現象：不同物質相互接觸時彼此進入對方的現象叫做擴散。產生：物體分子無規(guī)則運動產生的。特點：（1）從濃度高的向濃度低的擴散；（2）溫度的越高擴散現象越明顯；（3）擴散現象在氣體、液體、固體中都能發(fā)生。意義：擴散現象直接說明了組成物體的分子總是不停地做無規(guī)則運動。布朗運動定義：懸浮在液體中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運動叫做布朗運動。它首先是由英國植物學家布朗在1827年用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉微粒時發(fā)現的。產生：大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運動時，對懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡性是產生布朗運動的原因．簡言之：液體分子永不停息的無規(guī)則運動是產生布朗運動的原因。影響因素：（1）固體微粒的大小；（2）液體的溫度。意義：布朗運動本身不是分子的無規(guī)則運動，但它間接反映了液體分子永不停息地做無規(guī)則運動。分子熱運動定義：物體內部大量分子永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動。特點：（1）永不停息；（2）運動無規(guī)則；（3）溫度越高，分子的熱運動越激烈。擴散現象是分子熱運動造成的，布朗運動間接證明了分子熱運動。3．分子間存在分子力分子力變化規(guī)律：（1）分子力：分子間引力和斥力的合力。（2）分子力隨距離的變化規(guī)律：如下圖所示，F＞0為斥力，F＜0為引力。當SKIPIF1<0時，分子間引力和斥力相平衡，分子處于平衡位置，其中r0的數量級為SKIPIF1<0；當SKIPIF1<0時，分子間引力和斥力都隨r的減小而增大，但斥力增加得更快一些，故斥力大于引力，對外表現的分子力F為斥力。當SKIPIF1<0時，分子間引力和斥力都隨r的增大而減小，但斥力減小得更快一些，故引力大于斥力，對外表現的分子力F為引力。當SKIPIF1<0時，分子間相互作用力變得十分微弱，可認為分子力F為零（氣體分子間可認為作用力為零）4．溫度、溫度計攝氏溫度與熱力學溫度的關系：熱力學溫度是規(guī)定攝氏溫度-273.15°C為零值，即熱力學溫度(T)與攝氏溫度(t)的關系為：SKIPIF1<05．內能分子動能：（1）在熱力學中，重要的不是某個分子的動能，而是組成系統(tǒng)的大量分子動能的平均值，這個平均值就叫做分子熱運動的平均動能。（2）溫度是分子平均動能的唯一標志。分子勢能：組成系統(tǒng)的分子間存在相互作用力，分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。影響分子勢能大小的因素：隨著分子間距離的變化，分子力做功，分子勢能發(fā)生變化，分子間勢能的變化微觀上與分子間距離決定，宏觀上與物體體積有關。分子間距離分子間距離SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0分子力SKIPIF1<0=0表現為引力表現為斥力分子力做功SKIPIF1<0增大時，做負功SKIPIF1<0減小時，做負功分子勢能最小SKIPIF1<0增大時，增大SKIPIF1<0減小時，增大內能：物體內所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和叫物體的內能。微觀上，物體的內能取決于物體所含的分子的總數、分子熱運動的平均動能和分子間的距離。宏觀上，物體所含物質的多少、溫度和體積。二．氣體1．等溫變化（玻意耳定律）（1）內容：一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。其壓強隨體積的變化叫做等溫變化。（2）表達式：SKIPIF1<0，式中C為常量。或者SKIPIF1<0，其中p1、V1和p2、V2表示兩個不同狀態(tài)下的壓強和體積。（3）適用條件：所研究的氣體質量不變，溫度不變；壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。（4）氣體等溫變化的P-V圖像：一定質量的氣體發(fā)生等溫變化時的p-V圖像，如圖所示，為雙曲線的一支。PPO1/VPOV

T1T22．等容變化（查理定律）（1）內容：一定質量的氣體，在體積不變的情況下，它的壓強跟熱力學溫度成正比，其壓強隨溫度的變化叫做等容變化。（2）表達式：SKIPIF1<0，式中C為常量。或者SKIPIF1<0，其中p1、T1和p2、T2表示兩個不同狀態(tài)下的壓強和溫度。（3）適用條件：所研究的氣體質量不變，體積不變。（4）氣體等容變化的P-T圖像：一定質量的氣體發(fā)生等溫變化時的p-T圖像，如圖所示。p-T圖像為平過坐標原點的傾斜直線,體積越大斜率越小。p-t圖像的延長線通過橫軸t=-273.15°C。PPOT/KpOt/°C-273.15P03．等壓變化（蓋—呂薩克定律）（1）內容：一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學溫度成正比。其體積隨溫度的變化叫做等壓變化（2）表達式SKIPIF1<0，式中C為常量?；蛘逽KIPIF1<0，其中V1、T1和V2、T2表示兩個不同狀態(tài)下的壓強和溫度。（3）適用條件：所研究的氣體質量不變，壓強不變。（4）氣體等壓變化的V-T圖像：V-T圖像為平過坐標原點的傾斜直線，壓強越大斜率越小。V-t圖像的延長線通過橫軸t=-273.15°C。VOT/KVOT/KVOt/°C-273.15V0 4．理想氣體狀態(tài)方程（1）理想氣體：為了研究方便，我們假設這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強下都能嚴格地遵循氣體實驗定律，我們把這樣的氣體叫做理想氣體。沒有特殊說明時，一般都可以將實際氣體看作理想氣體。微觀上來看，理想氣體是指分子本身大小與分子間距離比可以忽略不計，分子間不存在相互作用那的引力、斥力，故理想氣體無分子勢能。理想氣體的內能等于所有分子熱運動動能之和，故一定質量的理想氣體，內能只與溫度有關。（2）理想氣體的狀態(tài)方程：一定質量的理想氣體，它的壓強、體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數。數學表達式：SKIPIF1<0，式中C是與p、V、T無關的常量。或者SKIPIF1<0。適用條件：一定質量的理想氣體。 5．氣體熱現象的微觀意義（1）氣體分子運動的特點單獨來看，每個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性的，但總體來看，大量分子的運動服從一定的統(tǒng)計規(guī)律；大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，且這個分布狀態(tài)與溫度有關，溫度升高時，平均速率會增大。（2）氣體溫度的微觀意義：通過定量分析可以得出，理想氣體的熱力學溫度T與分子的平均動能SKIPIF1<0成正比，即SKIPIF1<0，因此，溫度是分子熱運動平均動能的標志。（3）氣體壓強的微觀意義：氣體對容器壁的壓強是大量分子對器壁連續(xù)不斷地碰撞所產生的。決定氣體壓強的因素：從微觀上講，與氣體分子的密集程度和氣體分子的平均動能有關。從宏觀上講，有氣體的溫度和體積有關。三．熱力學定律1．功和內能（1）焦耳實驗：讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。（2）實驗結論：對一個系統(tǒng)在絕熱過程中，只要對系統(tǒng)做功相等，系統(tǒng)溫度上升的數值相等，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。（3）內能變化和做功的關系：當系統(tǒng)從狀態(tài)1經絕熱過程達到狀態(tài)2時，內能的增加量SKIPIF1<0就等于外界對系統(tǒng)所做的功SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0，外力做正功時內能增加，外力做負功時內能減小。（4）熱和內能：系統(tǒng)在單純的傳熱過程中，內能的增加量SKIPIF1<0等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0，物體吸收熱量內能增加，物體放出熱量內能減小。（5）做功和熱傳遞的區(qū)別：做功是宏觀的機械運動向物體的微觀分子熱運動的轉化。熱傳遞則是通過分子之間的相互作用，使不同物體間分子熱運動變化，是內能的轉移。前者能的性質發(fā)生了變化，后者能的性質不變。 2．熱力學第一定律一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和，這個關系叫做熱力學第一定律。表達式為：SKIPIF1<0。3．熱力學第二定律（1）自然過程的方向性：熱傳遞具有方向性，兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，要實現低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因為產生其他影響或產生其他變化。氣體擴散具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為均勻的混合氣體。但混合后的氣體不可能自發(fā)分開。機械能和內能的轉化過程具有方向性：物體在水平地面上運動，因摩擦而逐漸停止，但不可能因吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運動起來。氣體向真空膨脹有方向性：氣體可以自發(fā)地向真空膨脹，但不可能自發(fā)地使一個容器恢復真空。整個自然界中，所有的宏觀自發(fā)過程都具有單向性，都有一定的方向性，都是一種不可你過程。（2）熱力學第二定律的表述：一種表述是克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)的從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。另一種表述為開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不引起其他影響。通常所說的第二類永動機就是指從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其它影響的機器。（3）熵：在物理學中用字母SKIPIF1<0表示一個宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)的數目，用字母S表示熵，則有SKIPIF1<0，式中k叫做玻爾茲曼常數。在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵值不會減小，這就是用熵的概念表示的熱力學第二定律，又叫做熵增加原理。（4）熱力學第二定律的微觀解釋一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。這是熱力學第二定律的微觀意義。從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律：一個孤立系統(tǒng)總是從熵值小的狀態(tài)向熵值大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。 （5）熱力學第一定律和熱力學第二定律的異同 熱力學第一定律和熱力學第二定律是構成熱力學知識的理論基礎，前者指出在任何熱力學過程中能量不會有任何增加或損失，反映的是能量守恒定律。后者則指出哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進行。三點剖析課程目標：分子動理論、油膜法實驗測量分子大小、熱力學定律；固體、液體的性質；理想氣體狀態(tài)方程的應用；分子動理論及熱力學定律例題1、已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，大氣層中空氣的總質量為m，重力加速度為g?？梢怨浪愠龅厍虼髿鈱涌諝夥肿涌倲禐開_______，地面大氣壓強為________。例題2、如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，只在兩分子間的作用力作用下，乙分子沿x軸方向運動，兩分子間的分子勢能EP與兩分子間距離x的變化關系如圖所示，設分子間在移動過程中所具有的總能量為0．則（）A.乙分子在P點時加速度最大B.乙分子在Q點時分子勢能最小C.乙分子在Q點時處于平衡狀態(tài)D.乙分子在P點時分子動能最大例題3、空調在制冷過程中，室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器（銅管）液化成水，經排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調工作一段時間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3．已知水的密度P＝1.0×103kg／m3、摩爾質量M＝1.8×10－2kg／mol，阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023mol－1．試求：（結果均保留一位有效數字）（1）該液化水中含有水分子的總數N；（2）一個水分子的直徑d。例題4、（1）下列說法正確的是（）A．溫度越高，擴散進行的越快B．懸浮在水中的花粉運動反映了花粉分子的熱運動C．當分子間表現為引力時，隨分子間距離的增大分子間勢能增大D．當分子間的引力與斥力大小相等時，分子間勢能最小E．外界對物體做功，物體內能一定增加（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸7mL，用注射器測得1mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描述油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為2cm，求：①油酸膜的面積是多少？②每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？③根據上述數據，估測油酸分子的直徑是多少？隨練1、[多選題]關于物體內能，下列說法正確的是（）A.相同質量的兩種物體，升高相同溫度，內能增量相同B.一定量0℃的水結成0℃的冰，內能一定減少C.一定質量的氣體體積增大，既不吸熱也不放熱，內能減少D.一定質量的氣體吸熱，而保持體積不變，內能一定增大隨練2、“用油膜法估測分子的大小”的實驗（1）“用油膜法估測分子的大小”實驗的科學依據是________A．將油酸形成的膜看成單分子油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．考慮了各油酸分子間的間隙D．將油酸分子看成球形（2）某學生在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，計算結果偏大，可能是由于________A．油酸未完全散開B．油酸溶液濃度低于實際值C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴體積時1mL的溶液的滴數多記了10滴（3）在“用油膜法估測分子大小”實驗中所用的油酸酒精溶液為1000mL溶液中有純油酸0.6mL，用量筒測得1mL上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內，讓油膜在水面上盡可能散開，油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中正方形方格的邊長為1cm，試求：①油酸膜的面積是________cm2．②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________m3③實驗測出油酸分子的直徑是________m．（結果保留兩位有效數字）④實驗中為什么要讓油膜盡可能散開？________．隨練3、[多選題]如圖所示為分子勢能Ep與分子間間距r的關系曲線，下列說法正確的是（）A.理想氣體的分子間平均距離為r2B.液態(tài)油酸分子間的平均距離為r1C.液體表面處分子間平均距離比r2略大D.處于熔點的晶體熔化吸熱過程中，分子間的平均距離r會發(fā)生變化固體、液體特征例題1、下列有關分子動理論和物質結構的認識，其中正確的是（）A.分子間距離減小時分子勢能一定減小B.溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈C.懸浮在液體中的固體微粒越大，布朗運動越明顯D.非晶體的物理性質各向同性而晶體的物理性質都是各向異性例題2、關于熱現象和熱力學規(guī)律的說法，正確的是（）A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動B.由于液體表面分子間距離大于液體內部分子間距離，液面分子間作用力表現為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢C.隨著分子間距離減小，分子間引力減小，分子間斥力增大D.晶體熔化時吸收熱量，分子平均動能增大例題3、如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強下的熔化過程，圖中橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T．從圖中可以確定的是（填選項前的字母）（）A.晶體和非晶體均存在固定的熔點T0B.曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C.曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D.曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)例題4、[多選題]關于熱力學定律，下列說法中正確的是（）A．理想氣體的等壓膨脹過程一定吸熱B．布朗運動是液體分子的運動，它說明液體分子不停息地做無規(guī)則熱運動C．氣體溫度越高，每個分子的速度一定越大D．空氣中小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果E．能量耗散反映了熱現象有關的宏觀自然過程具有不可逆性隨練1、[多選題]關于晶體的下列說法正確的是（）A.多晶體都有固定的形狀，確定的熔點B.所有晶體由固態(tài)變成液態(tài)后，再由液態(tài)變成固態(tài)時，固態(tài)仍為晶體C.液晶分子的空間排列雖然在特定的方向排列比較整齊，但是分子的排列是不穩(wěn)定的D.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點隨練2、以下關于晶體和液體的說法中正確的是（）A.荷葉上的露珠呈球形是表面張力作用的結果B.產生毛細現象時,液體在毛細管中一定上升C.浸潤液體呈凸液面,不浸潤液體呈凹液面D.液晶對不同顏色光的吸收強度隨電場強度的變化而變化氣體定律及應用例題1、（1）關于熱現象，下列說法中，正確的是________．A．氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數，與單位體積內的分子數及溫度有關B．同種物質在不同條件下所生成的晶體的微粒都按相同的規(guī)則排列C．體積不變，壓強減小的過程，氣體一定放出熱量，內能減小D．－切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行E．物體的內能是物體中所有分子熱運動動能和分子勢能的總和（2）如圖所示，可導熱的汽缸內用很薄的質量不計的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞離汽缸底部的高度為h＝20cm，整體放在冰水混合物中．取一小盒砂子緩慢地倒在活塞的上表面上．砂子倒完時，活塞下降了Δh＝5cm．再取相同質量的一小盒砂子緩慢地倒在活塞的上表面上．外界的壓強和溫度始終保持不變，不計活塞與汽缸|7壁間的摩擦，求：①第二次砂子倒完時活塞距汽缸底部的高度；②在第二次倒砂子的過程中外界對氣體做功70J，封閉氣體吸熱還是放熱，傳遞的熱量是多少．例題2、如圖所示，兩個截面積都為S的圓柱形容器，右邊容器高為H，上端封閉，左邊容器上端是一個可以在容器內無摩擦滑動的質量為M的活塞．兩容器由裝有閥門的極細管道相連，容器、活塞和細管都是絕熱的．開始時閥門關閉，左邊容器中裝有理想氣體，平衡時活塞到容器底的距離為H，右邊容器內為真空．現將閥門緩慢打開，活塞便緩慢下降，直至系統(tǒng)達到新的平衡，此時理想氣體的溫度增加為原來的1.2倍，已知外界大氣壓強為P0，求此過程中氣體內能的增加量．例題3、如圖所示為農村家用液化氣用完后罐裝示意圖，兩個導熱性能良好的完全相同的鋼瓶，甲裝有36L的液體和4L、6個大氣壓的高壓氣體；乙內有一個大氣壓的40L氣體（瓶內液化氣用完后仍有少量殘液，體積不計）；現將甲瓶倒置按如圖所示連接，將甲瓶內液體緩慢壓裝到乙瓶中。（不計連接管道的長度和體積以及液體產生的壓強）①試分析在壓裝過程中隨甲瓶內液體減少，甲內部氣體內能如何變化？鋼瓶甲吸熱還是放熱？②甲瓶最多可向乙瓶內壓裝多少液體？例題4、（1）下列說法中正確的是________A．當液體與大氣相接觸時，液體表面層的分子間作用表現為相互吸引B．內能不同的物體，它們分子熱運動的平均動能可能相同C．一定質量的氧氣在不同的溫度下分子的速率分布情況如圖所示，實線和虛線分別對應的溫度為t1和t2，則由圖可得t1大于t2D．隨著分子間距離的增大，分子間作用力減小，分子勢能也減小E．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點（2）如圖所示，一根兩端開口、橫截面積S＝2cm2的足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定（插入水銀槽中的部分足夠深）。管中有一個質量不計的光滑活塞，活塞上放一個質量m＝0.1kg的砝碼，活塞下封閉著長L＝20cm的氣柱，氣體的溫度t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa（相當于75cm高的汞柱的壓強），g＝10m／s2。①對氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77℃，求此時氣柱的長度。②若在①過程中，氣體吸收的熱量為10J，則氣體的內能增加了多少？隨練1、如圖所示，缸壁光滑的柱形氣缸固定在水平面上，中間開口與大氣相通，大氣壓強P0＝l×105Pa，一勁度系數k＝1×103N／m的彈簧與兩活塞連接，處于原長，活塞截面積S＝1×10－3m2．A、B兩室有同種理想氣體，壓強均為P0，兩活塞距左、右兩壁均為l0＝0.10m，除B室右壁導熱外，其他缸壁和活塞均絕熱?，F對左室緩慢加熱，當A室氣體吸收1000J的熱量時它對活塞做了200J的功，B室活塞向右移動了0.02m，該過程中設外界溫度保持不變，A、B氣室均不漏氣。求：①A中氣體內能的變化量；②A中活塞移動的距離。隨練2、如圖所示，水平放置的圓筒形氣缸與一裝有水銀的U形管相連，氣缸中封閉一定質量的理想氣體．開始時U形管兩臂中水銀面齊平，活塞處于靜止狀態(tài)，此時氣體體積為400mL．若用力F緩慢向左推動活塞，使活塞向左移動一段距離后，U形管兩臂中的高度差為25cm，已知外界大氣壓強為750毫米汞柱，不計活塞與氣缸內壁間的摩擦，試回答下列問題：①簡要說明氣缸內氣體對活塞的壓力是怎樣產生的；②活塞移動過程中，氣體內能如何變化？③求活塞移動后氣體的體積．拓展1、在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸2mL，用注射器測得1mL上述溶液有250滴，則每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為_______mL．在淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上，如圖所示，把1滴該溶液入淺盤里，待水里穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，通過數方格數計算出單分子油膜的面積為400cm2，則該油酸分子的直徑為_______m．若發(fā)現痱子粉撒得過多，則實驗中得到的油酸分子的直徑比油酸分子的真實直徑_______（填“大”或“小”）2、為保證環(huán)境和生態(tài)平衡，在各種生產活動中都應嚴禁污染水源．在某一水庫中，一艘年久失修的快艇在水面上違規(guī)快速行駛，速度為8m/s．導致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，從漏油開始到船員堵住漏油共用t=1.5min．測量時，漏出的油已在水面上形成寬約為B=100m的長方形厚油層，已知快艇勻速運動，漏出油的體積V=1.44×10﹣3m3．（已知油分子的直徑約為10﹣10m）則：（1）該厚油層的平均厚度D為多少？（2）該厚油層的厚度D約為分子直徑d的多少倍？3、據環(huán)保部門測定，在北京地區(qū)沙塵暴嚴重時，最大風速達到12m/s，同時大量的微粒在空中懸浮．沙塵暴使空氣中的懸浮微粒的最高濃度達到5.8×10﹣6kg/m3，懸浮微粒的密度為2.0×103kg/m3，其中懸浮微粒的直徑小于10﹣7m的稱為“可吸入顆粒物”，對人體的危害最大．北京地區(qū)出現上述沙塵暴時，設懸浮微粒中總體積的為可吸入顆粒物，并認為所有可吸入顆粒物的平均直徑為5.0×10﹣8m，求1.0cm3的空氣中所含可吸入顆粒物的數量是多少？（計算時可把吸入顆粒物視為球形，計算結果保留一位有效數字）4、下列四幅圖分別對應四種說法,其中正確的是（）A.三顆微粒運動位置的連線--微粒運動就是物質分子的無規(guī)則熱運動,即布朗運動B.分子間的作用力與距離的關系--當兩個相鄰的分子間距離為r0C.食鹽晶體--食鹽晶體的物理性質沿各個方向都是一樣的D.小草上的露珠?小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用5、下列說法正確的是（）A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學性質C.由同種元素構成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D.在合適的條件下,某些晶體可以轉變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉變?yōu)榫wE.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內能也保持不變6、[多選題]下列關于熱現象的說法正確的是（）A．小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力B．液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動C．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D．分子間的距離增大時，分子勢能可能減小E．分子間的距離減小時，分子引力和斥力都增大7、（1）下列說法中正確的是________（填正確答案標號。）A．當兩分子間距離增大時，分子力一定減小而分子勢能一定增加B．布朗運動就是液體分子的熱運動C．機械能可以全部轉化為內能，而內能無法全部用來做功以轉換成機械能D．氣體向真空的自由膨脹是不可逆的E．夏天將密閉有空氣的礦泉水瓶放進低溫的冰箱中會變扁，此過程中瓶內空氣（可看成理想氣體）的內能減小，向外放熱（2）如圖所示，兩端等高、粗細均勻、導熱良好的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端用水銀柱封閉著長L1＝40cm的氣柱（可視為理想氣體），左右兩管的水銀面等高?，F用小活塞把開口端封住，并向下緩慢推動活塞，使左管的水銀面上升10cm。已知大氣壓強為p0＝75cmHg，求小活塞從開口端向下推動的距離L是多少？8、（1）下列說法正確的是________．A．所有的固體都有固定的熔點，物理性質各向異性B．氣體從外界吸收熱量，其內能不一定增加C．布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動D．荷葉上的水珠之所以表現為球狀，是因為液體表面張力作用的結果E．當兩個分子處于平衡狀態(tài)時，分子勢能最?。?）如圖甲所示，一只一端封閉的導熱玻璃管開口豎直向上，用一段長度為h的水銀柱封住一部分空氣，玻璃管靜止時空氣柱長度為L．現將該玻璃管放在傾角為θ的長斜面上由靜止釋放，如圖乙所示，已知玻璃管與斜面之間的動摩擦因素為μ，大氣壓強為p0．當玻璃管在斜面上運動穩(wěn)定時，求玻璃管內空氣柱的長度．

答案解析熱學分子動理論及熱力學定律例題1、【答案】SKIPIF1<0；SKIPIF1<0【解析】（1）因為地球大氣層空氣分子總數等于摩爾數乘以阿伏伽德羅常數，即：SKIPIF1<0；（2）由于大氣壓力等于大氣層中氣體分子的總重力，即：P0S＝mg，解得：SKIPIF1<0。例題2、【答案】D【解析】A、由圖象可知，乙分子在P點（x=x2）時，分子勢能最小，此時分子處于平衡位置，分子引力與分子斥力大小相等，合力為零，加速度為零，故A錯誤B、由圖象可知，乙分子在Q點時分子勢能為零，大于分子在P點的分子勢能，因此在Q點分子勢能不是最小，故B錯誤；C、乙分子在Q點（x=x1）時，分子間距離小于平衡距離，分子引力小與分子斥力，合力表現為斥力，在Q點分子不處于平衡狀態(tài)，故C錯誤；D、乙分子在P點（x=x2）時，分子勢能最小，由能量守恒定律則知，分子的動能最大，故D正確例題3、【答案】（1）3×1025個（2）4×10－10m【解析】（1）V＝1.0×103cm3水的摩爾數SKIPIF1<0水分子數：N＝nNA，則得SKIPIF1<0個②建立水分子的球模型設其直徑為d。由上題得：每個水分子的體積為SKIPIF1<0又SKIPIF1<0故得水分子直徑SKIPIF1<0代入解得d＝4×10－10m。例題4、【答案】【解析】（1）A、分子熱運動與溫度有關，溫度越高，擴散進行的越快，故A正確；B、懸浮在水中的花粉運動反映了液體分子的熱運動，而不是反映花粉分子的運動，故B錯誤；C、當分子間表現為引力時，隨分子間距離的增大分子力做負功，故分子勢能增大，故C正確；D、根據分子勢能與分子力做功的關系可知，當分子間的引力與斥力大小相等時，分子間勢能最小，故D正確；E、外界對物體做功時，如果沒有熱交換，則內能一定減小，故E錯誤．故選：ACD．（2）①由圖示坐標紙可知，油膜所占方格數是60（超過半個算一個，不足半個舍去），則油膜的面積S=60×（20×10﹣3）2=2.4×10﹣2m2；②每一滴酒精油酸溶液含純油酸的體積V=×=1.4×10﹣5mL=1.4×10﹣5cm3=1.4×10﹣11m3；③油酸分子的直徑d==m=5.8×10﹣10m；隨練1、[多選題]【答案】BCD【解析】暫無解析隨練2、【答案】（1）ABD（2）AC（3）①115；②7.5×10－12；③6.5×10－10；④這樣做的目的是為了讓油膜在水平面上形成單分子油膜【解析】（1）在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，實驗的基本原理是：①讓油膜盡可能散開，形成單分子層；②把油酸分子看成球形；③不考慮分子之間空隙，故ABD正確，C錯誤．（2）計算油酸分子直徑的公式是SKIPIF1<0，V是純油酸的體積，S是油膜的面積．A．油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故A正確；B．如果油酸溶液濃度低于實際值，則油酸的實際體積偏小，則直徑將偏小，故B錯誤；C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故C正確；D．求每滴體積時，lmL的溶液的滴數誤多記了10滴，由SKIPIF1<0可知，純油酸的體積將偏小，則計算得到的分子直徑將偏小，故D錯誤；（3）①由圖示可知，由于每格邊長為1cm，則每一格就是1cm2，估算油膜面積以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，估算出115格．則油酸薄膜面積S＝115cm2，②一滴油溶液中含油的體積為SKIPIF1<0＝7.5×10－6mL＝7.5×10－12m3，③所以油酸分子直徑為SKIPIF1<0＝6.5×10－10m；④當油酸溶液滴在水面后，讓油膜盡可能散開，目的是為了讓油膜在水平面上形成單分子油膜．隨練3、[多選題]【答案】CD【解析】A、理想氣體的分子式能為零，對應的分子間平均距離為大于r2，故A錯誤；B、液態(tài)油酸分子間的平均距離為大于r1，故B錯誤；C、r2處分子力為零，液體表面處分子力表現為引力，分子間平均距離應該比r2略大，故C正確；D、處于熔點的晶體熔化吸熱過程中，分子大小沒有發(fā)生變化但分子的結構發(fā)生了變化，分子間的距離變小了。故D錯誤固體、液體特征例題1、【答案】B【解析】A、分子間距離r0時，分子勢能最小，分子間距離＜r0，距離減小，分子勢能增加，故A錯誤；B、溫度越高，物體中分子無規(guī)則運動越劇烈，故也稱之為“分子熱運動”，故B正確；C、懸浮在液體中的固體微粒越大，慣性越大，周圍的水分子越撞不動它，布朗運動越不明顯，故C錯誤；D、不是所有晶體的物理性質都是各向異性，例如金屬晶體的整體表現出各向同性，故D錯誤。例題2、【答案】B【解析】A、布朗運動是固體微粒的運動，是液體分子無規(guī)則熱運動的反應，故A錯誤；B、由于液體表面分子間距離大于液體內部分子間距離，液面分子間作用力表現為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢，故B正確；C、隨著分子間距離減小，分子間引力、斥力都增大，只是斥力增加的快，故C錯誤；D、晶體熔化時吸收熱量，溫度不一定升高，所以分子平均動能不一定增加，故D錯誤。例題3、【答案】B【解析】A、晶體具有比較固定的熔點，非晶體則沒有固定的熔點故A錯誤。B、晶體是在固定的溫度下熔化為液體，而非晶體是隨著溫度的升高逐漸由硬變軟，最后變成液體。那么bc段表示晶體的固液共存狀態(tài)，故B正確。C、曲線M的ab段表示固態(tài)。由于非晶體沒有一定熔點逐步熔化，曲線N是非晶體在一定壓強下的熔化過程，晶體只要吸熱，熔化過程就進行，所以曲線N的ef段不表示固態(tài)，故C錯誤。D、曲線M的cd段表示液態(tài)。曲線N的fg段不表示液態(tài)，故D錯誤。例題4、[多選題]【答案】【解析】A、根據SKIPIF1<0可知，理想氣體的等壓膨脹過程，對外做功，且溫度升高，所以氣體一定吸熱，故A正確；B、布朗運動是布朗粒子的運動，它說明液體分子不停息地做無規(guī)則熱運動，故B錯誤；C、氣體溫度越高，平均動能增大，但并不是每個分子的速度一定越大，故C錯誤；D、由于表面張力的作用，使得空氣中小雨滴呈球形，故D正確；E、根據熱力學第二定律可知，能量耗散反映了熱現象有關的宏觀自然過程具有方向性，是不可逆性，故E正確。隨練1、[多選題]【答案】CD【解析】A、所有晶體都有固定的熔點和沸點，單晶體有固定的形狀，多晶體沒有固定的形狀。故A錯誤；B、晶體狀態(tài)的硫由固態(tài)（晶體）熔化變成液態(tài)硫后，再由液態(tài)變成固態(tài)時，新的固態(tài)的硫不一定是晶體。故B錯誤。C、液晶是一類比較特殊的物態(tài)，其分子排列的有序性介于晶體和液體之間，液晶分子在特定方向排列比較整齊，但不穩(wěn)定。故C正確；D、液晶像液體一樣具有流動性，而其光學性質與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點。故D正確。隨練2、【答案】AD【解析】解:A、荷葉上的露珠呈球形是表面張力作用的結果,A正確;B、產生毛細現象時,也可能是液體在毛細管中下降,故B錯誤;C、浸潤液體情況下容器壁對液體的吸引力較強,附著層內分子密度較大,分子間距較小,故液體分子間作用力表現為斥力,附著層內液面升高,故浸潤液體呈凹液面,不浸潤液體呈凸液面,故C錯誤;D、液晶對不同顏色光的吸收強度隨電場強度的變化而變化,D正確.故選:AD.荷葉上的露珠呈球形是表面張力作用的結果;浸潤液體在毛細管中上升和不浸潤液體在毛細管中下降都叫毛細現象;浸潤液體呈凹液面,不浸潤液體呈凸液面;液晶對不同顏色光的吸收強度隨電場強度的變化而變化.了解毛細現象的概念以及液晶的性質和表面張力的作用效果是解決該題的關鍵.氣體定律及應用例題1、【答案】（1）ACE（2）①12cm②70J【解析】（1）ACE（2）①設大氣和活塞對氣體的壓強為p0，加一小盒沙子對氣體產生的壓強為p，由玻馬定律得：p0h＝（p0＋p）（h－Δh）得SKIPIF1<0再加一小盒沙子后，氣體的壓強變?yōu)閜0＋2P．設第二次加沙子后，活塞的高度為h'，由玻馬定律得：p0h＝（p0＋2p）h'解得：h'＝0.6h＝12cm②氣體等溫壓縮，內能不變，外界對氣體做功，故氣體一定放出熱量根據學第一定律，有：ΔU＝W＋Q（分）故Q＝－W＝－70J氣體放出熱量70J．例題2、【答案】SKIPIF1<0【解析】理想氣體發(fā)生等壓變化．設氣體壓強為p，活塞受力平衡：pS＝Mg＋p0S，設氣體初態(tài)的溫度為T，系統(tǒng)達到新平衡時活塞下降的高度為x，由蓋－－呂薩克定律得：SKIPIF1<0；解得：SKIPIF1<0；又系統(tǒng)絕熱，即Q＝0；外界對氣體做功為：W＝pSx；根據熱力學第一定律有：△U＝W＋Q；所以：SKIPIF1<0；答：此過程中氣體內能的增加量為SKIPIF1<0．例題3、【答案】①不變；吸熱②12.5L【解析】①甲瓶內液體緩慢壓裝到乙瓶中，甲瓶內氣體的溫度可認為不變，則內能不變；體積變大，對外做功，則氣體吸熱。②設甲內液體最多有xL進入乙瓶，乙瓶中氣體灌裝液體前，壓強為P乙＝1atm，體積為V1＝40L；灌裝后體積最小為V乙′＝（40﹣x）L此時乙瓶中壓強與甲瓶中壓強相等，均為P，由等溫變化可知：SKIPIF1<0甲瓶中氣體氣壓為P甲＝6atm，體積為V甲＝4L，結束后壓強為P，體積為V甲′＝（40＋x）L；由等溫變化可得：SKIPIF1<0聯立解得x＝12.5L。例題4、【答案】（1）A，B，E（2）①25cm②8.95J【解析】（2）①被封閉氣體的初狀態(tài)為：T1＝280K，L1＝20cm，V1＝L1S；末狀態(tài)為：T2＝350K，V2＝L2S因氣體做等壓變化，有：SKIPIF1<0即SKIPIF1<0代入解得：L2＝25cm。②在①過程中，被封閉氣體的壓強SKIPIF1<0則氣體對外做的功W＝p1Sh＝p1S（L2－L1）＝1.05J根據熱力學第一定律得：ΔU＝－W＋Q＝－1.05J＋10J＝8.95J即氣體的內能增加了8.95J。隨練1、【答案】①800J②0.045m【解析】①由題意得：A器室氣體Q＝1000J、W＝－200J由熱力學第一定律得：ΔU＝Q＋W＝1000－200J＝800J即內能增加800J；②B室氣體等溫變化，由玻意耳定律得：P0l0S＝PlSl＝l0－002m＝0.08m代入數據解得：P＝1.25×105PaB中活塞受力平衡：P0S＋kx＝PS代入數據解得：x＝0.025m所以A中活塞向右移動：x＋0.02m＝0.045m隨練2、【答案】①大量氣體分子不斷碰撞活塞，從而對活塞產生持續(xù)的壓力；②活塞移動過程中，氣體內能不變；③300mL．【解析】（1）大量氣體分子不斷碰撞活塞，從而對活塞產生持續(xù)的壓力（2）氣體做等溫變化，內能不變（3）P1=P0=750mmHgV1=400mLP2=100mmHg氣體做等溫變化，根據玻意耳定律P1V1=P2V2SKIPIF1<0答：①大量氣體分子不斷碰撞活塞，從而對活塞產生持續(xù)的壓力；②活塞移動過程中，氣體內能不變；③活塞移動后氣體的體積300mL．拓展1、【答案】8×10﹣6；2×10﹣10；大【解析】計算步驟：先計算一滴油酸酒精溶液中油酸的體積＝一滴酒精油酸溶液的體積×配制比例V0SKIPIF1<0mL＝8×10﹣6mL，再