高考物理复习专题七选考部分第17讲分子动理论气体及热力学定律市赛课公开课一等奖省名师获奖

专题整合突破专题七选考部分第17讲分子动理论气体及热力学定律1/56关键点解读备考对策本讲考查重点和热点：①分子大小估算；②对分子动理论内容了解；③固、液、气三态性质及其微观解释；④气体试验定律、气态方程了解和应用；⑤热力学定律了解和简单计算；⑥油膜法测分子直径。题型基本上都是拼盘式选择题和计算题组合。因为本讲内容琐碎，考查点多，所以在复习中应注意抓好四大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固体、液体、气体性质；三是气体试验三定律；四是热力学定律。以四块知识为主干，梳理出知识点，进行了解性记忆。2/561微网构建2高考真题3热点聚焦4复习练案3/56微网构建4/565/566/567/56高考真题8/561．(·北京，14)关于分子动理论，以下说法正确是(

)A．气体扩散快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间引力总是随分子间距增大而增大[解析]

A错：在其它条件不变情况下，温度越高，气体扩散得越快。B错：布朗运动是颗粒运动，从侧面反应了液体分子无规则运动。C对：分子间同时存在着引力和斥力。D错：分子间引力总是伴随分子间距增大而减小。C

9/562．(·全国Ⅰ，33)(1)如图，一定质量理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④抵达状态e。对此气体，以下说法正确是__________。A．过程①中气体压强逐步减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d内能相等E．状态d压强比状态b压强小BDE

10/5611/56[解析]

(1)A错：过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则压强增大。B对：过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做功。C错：过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，依据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即气体放出热量。D对：状态c、d温度相同，所以内能相同。E对：由b到c过程，作过状态b、c等压线，分析可得pb>pc，由c到d过程，温度不变，Vc<Vd，所以pc>pd，所以pb>pc>pd。12/5613/5614/563．(·全国Ⅱ，33)(1)对于实际气体，以下说法正确是________。A．气体内能包含气体分子重力势能B．气体内能包含气体分子之间相互作用势能C．气体内能包含气体整体运动动能D．气体体积改变时，其内能可能不变E．气体内能包含气体分子热运动动能BDE

15/56(2)如图，一竖直放置汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝迟缓加热汽缸中气体，直至活塞刚好抵达b处。求此时汽缸内气体温度以及在此过程中气体对外所做功。重力加速度大小为g。16/56[解析]

(1)A错：气体内能不考虑气体本身重力影响，故气体内能不包含气体分子重力势能。B、E对：实际气体内能包含气体分子动能和分子势能两部分。C错：气体整体运动动能属于机械能，不是气体内能。D对：气体体积改变时，分子势能发生改变，气体温度也可能发生改变，即分子势能和分子动能和可能不变。17/5618/5619/564．(·全国Ⅲ，33)(1)如图，一定量理想气体从状态a改变到状态b，其过程如p－V图中从a到b直线所表示。在此过程中__________。A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收热量一直全部用于对外做功BCD

20/56(2)在两端封闭、粗细均匀U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱长度分别为l1＝18.0cm和l2＝12.0cm，左边气体压强为12.0cmHg。现将U形管迟缓平放在水平桌面上，没有气体从管一边经过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱长度。在整个过程中，气体温度不变。21/56[解析]

(1)A错：在p－V图中理想气体等温线是双曲线一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a到b温度升高。B对：一定质量理想气体内能由温度决定，温度越高，内能越大。C对：气体体积膨胀，对外做功。D对：依据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，因为ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，气体吸热。E错：由Q＝ΔU－W可知，气体吸收热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体内能。22/56(2)设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p。此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2。由力平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2) ①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1＝pl′1 ②p2l2＝pl′2 ③23/56两边气柱长度改变量大小相等l′1－l1＝l2－l′2 ④由①②③④式和题给条件得l′1＝22.5cm ⑤l′2＝7.5cm ⑥24/565．(·江苏，12A)(1)如题1图所表示，一支温度计玻璃泡外包着纱布，纱布下端浸在水中。纱布中水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。空气温度不变，若一段时间后发觉该温度计示数减小，则_______。A．空气相对湿度减小B．空气中水蒸气压强增大C．空气中水饱和汽压减小D．空气中水饱和汽压增大A

(题1图)

25/56(2)一定量氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布情况见下表。则T1_________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后容器中，速率处于400～500m/s区间氧气分子数占总分子数百分比_________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。大于等于26/5627/56(3)如题2图所表示，一定质量理想气体在状态A时压强为2.0×105Pa，经历A→B→C→A过程，整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做功。(题2图)

28/56[解析]

(1)A对：温度计示数减小说明水在蒸发，是因为空气中相对湿度减小了。C、D错：水饱和汽压与温度相关，温度不变，水饱和汽压不变。B错：温度不变，水饱和汽压不变，空气相对湿度减小，所以空气中水蒸气压强减小。(2)温度升高，速率大分子百分比较大，故T1>T2。温度一定，气体分子速率分布情况不变，故泄漏前后速率处于400～500m/s区间氧气分子数占总分子数百分比保持不变。29/56(3)整个过程中，外界对气体做功W＝WAB＋WCA，且WCA＝pA(VC－VA)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得WAB＝－(Q＋WCA)代入数据得WAB＝－138.6J，即气体对外界做功为138.6J。30/56热点聚焦31/56热点一分子动理论、内能及热力学定律32/56(2)必须明确反应分子运动规律两个实例①布朗运动：研究对象：悬浮在液体或气体中固体小颗粒运动特点：无规则、永不停息相关原因：颗粒大小、温度②扩散现象产生原因：分子永不停息无规则运动相关原因：温度33/56(3)必须搞清分子力和分子势能①分子力：分子间引力与斥力协力。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，但斥力总比引力改变得快。②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(分子间距离为r0时，分子间作用协力为0)时，分子势能最小。34/562．物体内能与热力学定律(1)物体内能改变判定：温度改变引发分子平均动能改变；体积改变，分子间分子力做功，引发分子势能改变。(2)热力学第一定律①公式：ΔU＝W＋Q②符号要求：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；系统内能降低，ΔU<0。35/56(3)热力学第二定律表述：①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递方向性表述)。②不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响(按机械能和内能转化方向性表述)。③第二类永动机是不可能制成。36/56 (多项选择)(·海南省高三下学期高考压轴卷)我国已开展空气中PM2.5浓度监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，极难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧排放物是形成PM2.5主要原因。以下关于PM2.5说法中正确是(

)A．PM2.5尺寸与空气中氧分子尺寸数量级相当B．PM2.5在空气中运动属于分子热运动C．PM2.5运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞不平衡决定D．提倡低碳生活，降低煤和石油等燃料使用，能有效减小PM2.5在空气中浓度E．PM2.5必定有内能典例1DE

37/56[解析]

PM2.5尺寸比空气中氧分子尺寸大得多，选项A错误；PM2.5在空气中运动不属于分子热运动，选项B错误；PM2.5运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞不平衡和气流运动决定，选项C错误；提倡低碳生活，降低煤和石油等燃料使用，能有效减小PM2.5在空气中浓度，PM2.5必定有内能，选项D、E正确；故选DE.38/56〔类题演练1〕(多项选择)(·山东省淄博、莱芜市二模)健身球是一个充满气体大皮球，现把健身球放在水平地面上。若在人体压向健身球过程中球内气体温度保持不变，则(

)A．气体分子平均动能增大 B．气体密度增大C．气体从外界吸收热量 D．外界对气体做功[解析]

在人压向球过程中，外界对球做功，气体体积减小，故气体密度增大；气体温度不变，故气体分子平均动能不变；因为外界对气体做功，但气体温度不变，故内能不变；由热力学第一定律可知，气体对外放热；故AC错误；BD正确。BD

39/561．固体和液体(1)晶体和非晶体热点二固体、液体和气体比较晶体非晶体单晶体多晶体形状规则不规则不规则熔点固定固定不固定特征有性质各向异性有性质各向同性各向同性各向同性40/56(2)液晶性质液晶是一个特殊物质，既能够流动，又能够表现出单晶体分子排列特点，在光学性质上表现出各向异性。(3)液体表面张力使液体表面有收缩到球形趋势，表面张力方向跟液面相切。(4)饱和汽压特点液体饱和汽压与温度相关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽体积无关。41/5642/56 (·江西省重点中学高三下学期联考)如图所表示，劲度系数为k＝100N/m轻质弹簧与完全相同导热活塞A、B不拴接，一定质量理想气体被活塞A、B分成两个部分封闭在可导热汽缸内。活塞A、B之间距离与B到汽缸底部距离均为l＝1.2m，初始时刻，气体Ⅰ与外界大气压强相同，温度为T1＝300K，将环境温度迟缓升高至T2＝450K，系统再次到达稳定，A已经与弹簧分离，已知活塞A、B质量均为m＝2.0kg。横截面积为S＝10cm2；外界大气压强恒为p0＝1.0×105Pa。不计活塞与汽缸之间摩擦且密封良好，g取10m/s2，求活塞A相对初始时刻上升高度。典例243/5644/5645/56方法总结1．压强计算(1)被活塞、汽缸封闭气体，通常分析活塞或汽缸受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。(2)被液柱封闭气体压强，通常分析液片或液柱受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。46/562．合理选取气体改变所遵照规律列方程(1)若气体质量一定，p、V、T均发生改变，则选取理想气体状态方程列方程求解。(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生改变，则选取对应试验定律列方程求解。3．多个研究对象问题由活塞、液柱相联络“两团气”问题，要注意寻找“两团气”之间压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最终联立求解。47/56BDE

48/56[解析]

绝对湿度指大气中水蒸汽实际压强，空气绝对湿度用空气中所含水蒸汽压强表示，单位是Pa；而空气相对湿度是空气中水蒸气绝对湿度与同温度水饱和汽压比值，所以空气相对湿度没有单位，故A错误；多晶体有固定熔点，单晶体物理性质是各向异性，多晶体物理性质是各向同性，故选项B正确；液体饱和汽压与温度和液体种类都相关，故C错误；在分子间距离r＝r0时，分子间引力和斥力都不为零但大小相等，分子势能最小，故选项D正确；因为液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层内分子间作用力表现为引力，所以液体表面含有收缩趋势，故E正确。49/56〔类题演练3〕(·山东省烟台市高三下学期模拟)如图所表示，一端开口薄壁玻璃管开口朝下竖直立于圆柱形水银槽水银中，管内封闭有一定质量理想气体，玻璃管和水银槽横截面积分别是1.0cm2和5.0cm2。开始时被封闭气柱长为10cm，现将玻璃管竖直向上迟缓提升9cm(开口仍在水银槽液面以下)，使玻璃管内外液面高