高考物理二輪復(fù)習 專題六 第13講 分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律課件.ppt

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第13講分子動理論氣體及熱力學(xué)定律 A 過程ab中氣體一定吸熱B 過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C 過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D a b和c三個狀態(tài)中 狀態(tài)a分子的平均動能最小E b和c兩個狀態(tài)中 容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 1 2014 新課標全國卷 33 1 6分 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷三個過程ab bc ca回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖1所示 下列判斷正確的是 填正確答案標號 選對1個得3分 選對2個得4分 選對3個得6分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 圖1 2 9分 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi) 汽缸壁導(dǎo)熱良好 活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動 開始時氣體壓強為p 活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h 外界的溫度為T0 現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面 沙子倒完時 活塞下降了h 4 若此后外界的溫度變?yōu)門 求重新達到平衡后氣體的體積 已知外界大氣的壓強始終保持不變 重力加速度大小為g 解析 1 由p T圖可知 從a b的過程為等容變化過程 即體積不變 但溫度升高 內(nèi)能增加 所以氣體要吸熱 選項A正確 從b c過程 溫度不變 壓強減小 說明體積增大 氣體對外做功 所以要吸熱 選項B錯誤 從c a過程 壓強不變 溫度降低 內(nèi)能減小 所以外界對氣體做的功小于氣體放出的熱量 選項C錯誤 分子的平均動能與溫度有關(guān) 因為Tapc 所以狀態(tài)b單位時間內(nèi)容器壁受到分子撞擊的次數(shù)多 選項E正確 2 2014 新課標全國卷 33 1 5分 下列說法正確的是 填正確答案標號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 A 懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動B 空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果C 彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點D 高原地區(qū)水的沸點較低 這是高原地區(qū)溫度較低的緣故E 干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度 這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果 圖2 解析 1 懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了水分子的無規(guī)則熱運動 選項A錯誤 空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果 選項B正確 彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點 選項C正確 高原地區(qū)水的沸點較低 是由于高原地區(qū)氣壓低 故水的沸點也較低 選項D錯誤 干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度 是由于濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸收熱量 從而溫度會降低的緣故 選項E正確 3 2015 新課標全國卷 33 1 5分 下列說法正確的是 填正確答案標號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 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(xué)性質(zhì)C 由同種元素構(gòu)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(zhuǎn)化為非晶體 某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體E 在熔化過程中 晶體要吸收熱量 但溫度保持不變 內(nèi)能也保持不變 2 10分 如圖3所示 一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成 兩圓筒中各有一個活塞 已知大活塞的質(zhì)量為m1 2 50kg 橫截面積為S1 80 0cm2 小活塞的質(zhì)量為m2 1 50kg 橫截面積為S2 40 0cm2 兩活塞用剛性輕桿連接 間距為l 40 0cm 汽缸外大氣的壓強為p 1 00 105Pa 溫度為T 303K 初始時大活 圖3 在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間 缸內(nèi)封閉氣體的溫度 缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時 缸內(nèi)封閉氣體的壓強 解析 1 晶體有固定的熔點 并不會因為顆粒的大小而改變 即使敲碎為小顆粒 仍舊是晶體 選項A錯誤 固體分為晶體和非晶體兩類 有些晶體在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同 表現(xiàn)為晶體具有各向異性 選項B正確 同種元素構(gòu)成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶體 如金剛石和石墨 選項C正確 晶體的分子排列結(jié)構(gòu)如果遭到破壞就可能形成非晶體 反之亦然 選項D正確 熔化過程中 晶體要吸熱 溫度不變 但是內(nèi)能增大 選項E錯誤 答案 1 BCD 2 330K 1 01 105Pa 4 2015 新課標全國卷 33 1 5分 關(guān)于擴散現(xiàn)象 下列說法正確的是 填正確答案標號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 A 溫度越高 擴散進行得越快B 擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)C 擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的D 擴散現(xiàn)象在氣體 液體和固體中都能發(fā)生E 液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的 2 10分 如圖4所示 一粗細均勻的U形管豎直放置 A側(cè)上端封閉 B側(cè)上端與大氣相通 下端開口處開關(guān)K關(guān)閉 A側(cè)空氣柱的長度為l 10 0cm B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h 3 0cm 現(xiàn)將開關(guān)K打開 從U形管中放出部分水銀 當兩側(cè)水銀面的高度差為h1 10 0cm時將開關(guān)K關(guān)閉 已知大氣壓強p0 75 0cmHg 圖4 求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度 此后再向B側(cè)注入水銀 使A B兩側(cè)的水銀面達到同一高度 求注入的水銀在管內(nèi)的長度 解析 1 根據(jù)分子動理論 溫度越高 擴散進行得越快 故A正確 擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的 不是化學(xué)反應(yīng) 故C正確 B錯誤 擴散現(xiàn)象在氣體 液體和固體中都能發(fā)生 故D正確 液體中的擴散現(xiàn)象不是由于液體的對流形成的 是液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的 故E錯誤 2 以cmHg為壓強單位 設(shè)A側(cè)空氣柱長度l 10 0cm時的壓強為p 當兩側(cè)水銀面的高度差為h1 10 0cm時 空氣柱的長度為l1 壓強為p1 由玻意耳定律得pl p1l1 由力學(xué)平衡條件得p p0 h 打開開關(guān)K放出水銀的過程中 B側(cè)水銀面處的壓強始終為p0 而A側(cè)水銀面處的壓強隨空氣柱長度的增加逐漸減小 B A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小 直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止 由力學(xué)平衡條件有p1 p0 h1 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得l1 12 0cm 當A B兩側(cè)的水銀面達到同一高度時 設(shè)A側(cè)空氣柱的長度為l2 壓強為p2 由玻意耳定律得pl p2l2 由力學(xué)平衡條件有p2 p0 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得l2 10 4cm 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度 h 依題意得 h 2 l1 l2 h1 聯(lián)立 式 并代入題給數(shù)據(jù)得 h 13 2cm 答案 1 ACD 2 12 0cm 13 2cm 近三年新課標全國卷的試題都是由一小一大組成的 小題是選擇題的形式 其分值為6分 或5分 大題是計算題的形式 其分值為9分 或10分 1 2013年新課標全國卷 小題考查的是分子力 分子力做功 分子勢能 大題考查的是蓋 呂薩克定律和玻意耳定律的應(yīng)用 課標卷 小題考查的是氣體 內(nèi)能 壓強 大題考查的是玻意耳定律的應(yīng)用 2 2014年新課標全國卷 小題考查的是熱力學(xué)第一定律及p T圖象中的等溫 等壓 等容線 大題考查的是玻意耳定律和蓋 呂薩克定律的應(yīng)用 新課標全國卷 小題考查的是固體 液體 氣體的性質(zhì) 大題考查的是蓋 呂薩克定律和玻意耳定律的應(yīng)用 3 2015年新課標全國卷 小題考查了熱力學(xué)定律及對晶體的認識 大題考查的是蓋 呂薩克定律和查理定律的應(yīng)用 新課標全國卷 小題考查的是對擴散現(xiàn)象的理解 大題考查的是力學(xué)平衡條件及玻意耳定律的應(yīng)用 知識熱點 分子動理論 熱學(xué)知識的綜合應(yīng)用 熱力學(xué)定律的分析和判斷 氣體實驗定律的應(yīng)用 考向一熱學(xué)基本知識與微觀量計算的組合 核心知識 1 1 1 關(guān)于熱學(xué)規(guī)律 下列說法正確的是 填正確答案標號 A 熱量可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞 但要從低溫物體向高溫物體傳遞 必須有第三者介入B 如果用Q表示物體吸收的熱量 用W表示物體對外界所做的功 U表示物體內(nèi)能的增加 那么熱力學(xué)第一定律可以表達為Q U WC 蒸發(fā)的快慢與空氣的濕度有關(guān) 與溫度無關(guān)D 攝氏溫度是國際單位制中的七個基本物理量之一 攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T t 273 15KE 在用油膜法估測分子的直徑的實驗中 主要是解決兩個問題 一是獲得很小的一滴油酸并測出其體積 二是測量這滴油酸在水面上形成的油膜面積 2 在標準狀況下 有體積為V的水和體積為V的可認為是理想氣體的水蒸氣 已知水的密度為 阿伏加德羅常數(shù)為NA 水的摩爾質(zhì)量為MA 在標準狀況下水蒸氣的摩爾體積為VA 求 說明標準狀況下水分子與水蒸氣分子的平均動能的大小關(guān)系 它們中各有多少水分子 它們中相鄰兩個水分子之間的平均距離 解析 1 由熱力學(xué)第二定律可知 選項A正確 熱力學(xué)第一定律的表達式為 U Q W 其中Q表示物體吸收的熱量 W表示外界對物體所做的功 U表示物體內(nèi)能的增加 若用W表示物體對外界所做的功 則 U Q W 即Q U W 故選項B正確 蒸發(fā)的快慢與液體表面積大小 溫度高低 氣體表面的空氣流動速度等有關(guān) 選項C錯誤 熱力學(xué)溫度是國際單位制中的七個基本物理量之一 選項D錯誤 在用油膜法估測分子的直徑的實驗中 主要是解決兩個問題 一是獲得很小的一滴油酸并測出其體積 二是測量這滴油酸在水面上形成的油膜面積 選項E正確 2 1 如圖5所示 汽缸和活塞與外界均無熱交換 中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板 封閉著兩部分氣體A和B 活塞處于靜止平衡狀態(tài) 現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間 后來活塞達到新的平衡 不計氣體分子勢能及活塞與汽 圖5 缸壁間的摩擦 大氣壓強保持不變 則下列判斷正確的是 填正確答案標號 A 氣體A吸熱 內(nèi)能增加B 氣體B吸熱 對外做功 內(nèi)能不變C 氣體A分子的平均動能增大D 氣體A和氣體B每個分子的動能都增大E 氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞總次數(shù)減少 2 1cm3的油酸溶于酒精 制成200cm3的油酸酒精溶液 已知1cm3的溶液有50滴 現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴在水面上 隨著酒精溶于水 油酸在水面上形成一層單分子油膜 已測出這一薄層的面積為0 2m2 由此估測出油酸分子的直徑為多少 解析 1 氣體A做等容變化 W 0 溫度升高 內(nèi)能增加 根據(jù) U W Q 可知氣體A吸熱 故選項A正確 氣體B做等壓變化 溫度升高 則體積增大 氣體對外做功 W 0 溫度升高 內(nèi)能增加 根據(jù) U W Q 可知氣體B吸熱 故選項B錯誤 氣體A溫度升高 氣體分子的平均動能增大 選項C正確 溫度升高 分子的平均動能增大 不是每個分子的動能都增大 選項D錯誤 氣體B溫度升高 分子平均動能增大 壓強不變 所以單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積的氣體分子數(shù)減少 選項E正確 答案 1 ACE 2 5 0 10 10m 核心知識 1 考向二熱學(xué)基本知識與氣體定律的組合 2 3 固體和液體 1 晶體和非晶體 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)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 4 飽和汽壓的特點液體的飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度越高 飽和汽壓越大 且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān) 5 相對濕度 1 1 下列說法中正確的是 填正確答案標號 A 0 的水的分子平均動能大于0 的冰的分子平均動能B 晶體有固定的熔點 非晶體沒有固定的熔點C 物體吸收了熱量 其內(nèi)能一定增加D 布朗運動說明分子在做無規(guī)則熱運動E 隨著分子間距離的增大 分子間的引力和斥力均減小 2 如圖6所示 一端封閉內(nèi)徑均勻的直玻璃管總長度為L 97cm 其中有一段長度h 19cm的水銀柱 將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在玻璃管中 玻璃管水平放置時空氣柱A長度為L0 30cm 若將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)到管口向下豎直放置 然后將玻璃管緩慢插入足夠深的水銀槽中 直到A段空氣柱長度恢復(fù)到30cm 整個過程中氣體溫度不變 取大氣壓強為p0 76cmHg 求最終槽中水銀進入玻璃管中的長度 圖6 解析 1 溫度是分子平均動能的標志 故0 的水和0 的冰的分子平均動能相同 A錯誤 晶體有固定的熔點 非晶體無固定熔點 B正確 改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞 只知吸熱情況 不知道做功情況沒法確定內(nèi)能的變化情況 C錯誤 布朗運動是固體小顆粒的運動 是液體分子無規(guī)則運動的反映 D正確 引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小 E正確 2 設(shè)管口豎直向下放置時空氣柱A的長度為LA 玻璃管橫截面積為S 對空氣柱A 據(jù)玻意耳定律可得p0L0S p0 h LAS設(shè)此時水銀柱與玻璃管口之間的空氣柱為BpB1 p0 VB1 L h LA S插入水銀槽穩(wěn)定后 空氣柱A的壓強pA p0設(shè)此時空氣柱B的長度為LB 對B 根據(jù)玻意耳定律可得pB1VB1 pA h LBS此時進入玻璃管的水銀柱長度為h L h L0 LB解得h 17 6cm答案 1 BDE 2 17 6cm 2 1 關(guān)于固體 液體和氣體 下列說法正確的是 填正確答案標號 A 固體可以分為晶體和非晶體兩類 非晶體和多晶體都沒有確定的幾何形狀B 液晶像液體一樣具有流動性 而其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相似 具有各向同性C 在圍繞地球運行的 天宮一號 中 自由飄浮的水滴呈球形 這是表面張力作用的結(jié)果D 空氣的相對濕度越大 空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和汽壓E 大量氣體分子做無規(guī)則運動 速率有大有小 但分子的速率按 中間少 兩頭多 的規(guī)律分布 2 如圖7所示 汽缸放置在水平臺上 活塞質(zhì)量為5kg 厚度不計 由活塞產(chǎn)生的壓強為0 2 105Pa 汽缸全長25cm 大氣壓強為1 105Pa 當溫度為27 時 活塞封閉的氣柱長10cm 若保持封閉氣體溫度不變 將汽缸緩慢豎起倒置 求汽缸倒置后封閉氣柱的長度 汽缸倒置后 使封閉氣體溫度升至多少K時 活塞剛好接觸平臺 活塞摩擦不計 圖7 解析 1 非晶體與多晶體沒有天然的規(guī)則幾何形狀 選項A正確 液晶既有晶體的特性 具有各向異性 又有液體的流動性 選項B錯誤 在完全失重時 由于表面張力作用 水滴呈球形 選項C正確 空氣濕度越大 空氣中的水蒸氣越接近飽和狀態(tài) 選項D正確 分子速率分布規(guī)律是 中間多 兩頭少 選項E錯誤 答案 1 ACD 2 15cm 500K 3 1 下列說法中正確的是 填正確答案標號 A 當分子間的距離增大時 分子間的引力和斥力都變小B 布朗運動反映了懸浮在液體中固體顆粒分子的無規(guī)則運動C 氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁頻繁碰撞而產(chǎn)生的D 隨著低溫技術(shù)的發(fā)展 我們可以使溫度逐漸降低 并最終達到絕對零度E 物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子熱運動動能與分子勢能的總和 2 使一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖8甲中箭頭所示的順序變化 圖線BC是一段以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線 已知氣體在狀態(tài)A的溫度TA 300K 問氣體在狀態(tài)B C和D的溫度各是多大 請在圖乙上將上述氣體變化過程在V T圖中表示出來 圖中要標明A B C D四點 并且要畫箭頭表示變化方向 圖8 解析 1 分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小 A正確 布朗運動是固體顆粒的運動 是液體分子無規(guī)則運動的反映 B錯誤 氣體對氣壁的壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的 C正確 絕對零度是低溫的極限 不可能達到 D錯誤 物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和 E正確 答案 1 ACE 2 600K600K300K 見解析 高頻考點十四熱學(xué)基本規(guī)律與氣體實驗定律的組合 1 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 認識過程 認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 2 牢記以下幾個結(jié)論 1 熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體 2 氣體壓強是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的 壓強大小與分子熱運動的劇烈程度和分子密集程度有關(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 1 5分 2013年6月20日 我國航天員王亞平在 天宮一號 中進行太空授課時 完成了制作水膜與水球的實驗 一個金屬圈插入飲用水袋后抽出 形成了一個水膜 輕晃金屬圈 水膜并未破裂 而是甩出了一個小水滴 向水膜繼續(xù)注水 水膜很快長成一個晶瑩剔透的大水球 水球內(nèi)有連串的空氣泡 將針尖扎入用針筒抽出空氣 水球卻不受任何破壞 注入紅色液體 紅色慢慢擴張 水球變成了一枚美麗的 紅寶石 下列說法正確的是 填正確答案標號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 A 失重條件下水滴呈現(xiàn)球形是由于液體的表面張力作用B 失重條件下能形成大水球是由于液體表面分子間只存在引力C 空氣泡內(nèi)氣體的壓強大于氣泡外氣體的壓強D 當針尖戳入水球時 水的表面張力就會消失E 水球變成 紅寶石 是因為紅色液體分子在水中擴散形成的 2 10分 如圖9所示的玻璃管ABCDE CD部分水平 其余部分豎直 彎曲部分長度可忽略 玻璃管截面半徑遠小于其長度 CD內(nèi)有一段長度為5cm的水銀柱 環(huán)境溫度是300K 大氣壓是75cmHg 初始時數(shù)據(jù)如圖 現(xiàn)保持CD水平 將玻璃管A端緩慢豎直向下插入大水銀槽中 當水平段水銀柱剛好全部進入DE豎直管內(nèi)時 保持玻璃管靜止不動 問 圖9 玻璃管A端插入水銀槽中的深度是多少 當管內(nèi)氣體溫度緩慢降低到多少K時 DE中的水銀柱剛好全部回到CD水平管中 解析 1 由于表面張力的作用 失重狀態(tài)下水珠將呈球形 此時分子間同時存在引力和斥力 由于失重 氣泡內(nèi)液體均勻擴散至整個氣泡內(nèi) 由于表面張力的作用 氣泡內(nèi)壓強大于氣泡外氣體壓強 只要有液體 液體的表面總是有表面張力 選項B D錯誤 A C E正確 2 設(shè)玻璃管截面積為S 初始時左側(cè)玻璃管中氣體壓強為p1 75cmHg 體積為V1 L1S A端插入水銀槽后氣體溫度保持不變 體積為V2 L2S 壓強為p2L1 44 15 5 cm 64cm 1分 p2 p0 gh 80cmHg 1分 p1V1 p2V2 2分 答案 1 ACE 2 19cm 234 4K 2 10分 如圖10所示 噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器 其藥液桶的總?cè)莘e為15L 裝入藥液后 封閉在藥液上方的空氣體積為1 5L 打氣筒活塞每次可以打進1atm 250cm3的空氣 圖10 1 若要使氣體壓強增大到6atm 應(yīng)打氣多少次 2 如果壓強達到6atm 時停止打氣 并開始向外噴藥 那么當噴霧器不能再向外噴藥時 桶內(nèi)剩下的藥液還有多少升 2 設(shè)應(yīng)打n次 則有 p1 1atm V1 250cm3 n 1 5L 0 25nL 1 5L p2 6atm V2 1 5L 1分 根據(jù)玻意耳定律得 p1V1 p2V2 2分 即1 0 25n 1 5 6 1 5 解得n 30 1分 由題意可知 V1 1 5L p1 6atm p2 1atm V2 根據(jù)玻意耳定律得p1 V1 p2 V2 2分 答案 1 BDE 2 30次 6L