2019年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题14分子动理论与统计观点含解析20190524174.wps
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1、专题 1414 分子动理论与统计观点 第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现,试题在考查主干知识的同时,注重考查基本概念和基本 规律。更加注重: (1)建立宏观量和微观量的对应关系,如分子动能与温度相对应,分子势能与体积相对应,物 体的内能与温度、体积、物质的量相对应等; (2)强化基本概念与基本规律的理解和记忆; (3)建立统计的观点; (1)考纲要求 掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变 化 (2)命题规律 高考热学命题的重点内容有:(1)分子动理论要点,分子力、分子大小、质量、数目估算;题 型多为选择题和填空题,绝大多数选择
2、题只要求定性分析,极少数填空题要求应用阿伏加德罗 常数进行计算(或估算)。 第二部分知识背一背 (1)物体是由大量分子组成的 多数分子大小的数量级为 1010 m. 一般分子质量的数量级为 1026 kg. (2)分子永不停息地做无规则热运动 说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例 扩散现象:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象温度越高,扩散越快 布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动布朗运动 反映了液体内部的分子的无规则运动颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈 (3)分子间存在着相互作用力 分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力 引
3、力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力比引力变化得快 (4)温度和内能 当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增大 从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动 能就越大;反之亦然注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的 分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同。 1 决定物体内能的是物体中所含分子的摩尔数、温度和体积三个因素。 第三部分技能+ +方法 一、微观量的估算 微观量:分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0. 宏观量:物体的体积 V、摩尔体积 Vm、物体的质量 m、摩尔质量 M、物体的密度
4、 . 关系 (a)分子的质量: m 0 V M m N A N A (b)分子的体积: V 0 V m N A M N A (c)物体所含的分子数: V m N N V V A m m N A 或 N m V NN m V A N A M M )分子的两种模型: 6V (a)对于固体、液体,分析分子的直径时,可建立球体模型,分子直径 d 3 0 。 (b)对于气体,分析分子间的平均距离时,可建立立方体模型,相邻分子间的平均距离为 d V 。 3 0 特别提醒 V V m (a)固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的分子的体积 0 ,仅适用于固体和液 N A 体,对气体不适用 (b)对于气体分
5、子, 3 d V 的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均 0 距离 二、布朗运动与分子热运动 布朗运动 热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 是固体小颗粒的运动,是比分子大得多 是指分子的运动,分子无论 的分子团的运动,较大的颗粒不做布朗 大小都做热运动,热运动不 区别 运动,但它本身的以及周围的分子仍在 能通过光学显微镜直接观察 做热运动 到 都是永不停息的无规则运动,都随温度的升高而变得更加激烈,都是 共同点 肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它 2 是分子做无规则运动的反映 .扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生
6、在固体、液体、气体任何两种物质 之间 布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映 三、分子间作用力 “分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力, 分子力”是引力与斥力的合力分子间的引 力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较 快如图所示 (1)当 rr0时,F 引F 斥,F0; (2)当 rr0 时,F 引和 F 斥都随距离的增大而减小,但 F 引F 斥,F 表现为引力; (4)当 r10r0(109 m)时,F 引和 F 斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F0) 第四部分基础练+ +测 1大雾天气是由大量的小水珠漂浮在空气中形成的
7、,而这些小水珠是由空气中的水蒸气在夜 晚温度降低的过程中凝结而成的,这些漂浮在空中的小水珠又不停地做无规则运动。下列说法 中正确的是_。 A这些小水珠的运动是布朗运动 B这些小水珠呈小球形是表面张力的原因 C水蒸气凝结成小水珠后水分子间的斥力消失,引力增大 D水蒸气凝结成小水珠后水分子的平均动能变小 E. 出现大雾的天气其相对湿度是比较大的 【答案】 BDE 【解析】 【详解】 布朗运动是悬浮颗粒的运动,要在显微镜下才能观察到,肉眼不能直接见到,故 A 错误;小水 珠呈小球形是由于液体表面张力的原因引起的,故 B 正确;水蒸气凝结成小水珠分子间距变小, 所以分子间的引力、斥力都变大,故 C 错
8、误;水蒸气在凝结成小水珠的过程中要释放能量,温 3 度降低,故水蒸气凝结成小水珠后水分子的平均动能变小,故 D 正确。在出现大雾的天气时, 空气中的相对湿度是比较大的,故 E 正确。 2下列说法中正确的是: A水与酒精混合后的总体积小于混合前两者体积之和,说明水与酒精分子间均存在间隙 B在一锅水中撒一些胡椒粉,加热一段时间后发现水中的胡椒粉在不停翻滚,说明温度越高, 布朗运动越剧烈 C某些细小的昆虫能够在水面上自由运动而不下沉,说明水的表面具有张力作用 D冰块打碎后具有各种不同的形状,说明冰不是晶体 E. 当人们感觉到很潮湿时,空气的相对湿度一定很大 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 A水
9、与酒精混合后的总体积小于混合前两者体积之和,说明水与酒精分子间均存在间隙,选 项 A 正确; B一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚是水的对流引起的,不是布朗运 动,故 B 错误; C某些细小的昆虫能够在水面上自由运动而不下沉,说明水的表面具有张力作用,选项 C 正 确; D区分是不是晶体要看是否具体确定的熔点,冰具有确定的熔点,是晶体。故 D 错误; E当人们感觉到很潮湿时,空气的相对湿度一定很大,选项 E 正确. 3下列说法中正确的是_ A古往今来许多人想制造第一类永动机都不可避免地失败了,因为第一类永动机违背了能量 转化与守恒定律 B布朗运动就是液体分子的热运动 C热天自行
10、车轮胎容易爆胎,是因为胎内气体的压强随温度升高而增大的缘故 D气体从外界吸收热量,其内能一定会增加 E. 温度相同,氢气和氧气分子的平均动能相同,但氢气分子的平均速率更大 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 根据能量转化与守恒定律可知第一类永动机是不可能成功的,A 正确。布朗运动是悬浮在液体 中的颗粒的无规则运动,不是液体分子本身的运动,B 错。热天自行车轮胎内气体的温度会随 环境温度升高而升高,而车胎的体积几乎不变,根据气态方程可知,气体压强必增大,容易导 致轮胎爆胎,C 正确。根据热力学第一定律U = W + Q,气体吸收热量为 Q,若此过程还对外 4 做功,则内能可能减小,也可能增加,
11、D 错误。温度是气体分子平均动能的标志,温度相同, 平均动能则相同,而氢气分子的质量较小,故其平均速率较大,E 正确. 4下列说法正确的是 A一定质量的气体,在体积不变时,分子每秒钟与嚣壁均碰次数随着温度降低而减少 B晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大 C干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度 D外界对气体做功时,其内能一定会增大 E. 生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子 的扩散来完成 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 A、一定量的气体,在体积不变时,温度降低,压强减小,根据气体压强原理知道分子每秒平 均碰撞次数也减小,故选项 A
12、 正确; B、晶体都有固定的熔点,晶体熔化时温度不变,分子平均动能不变,故选项 B 错误; C、干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热, 故选项 C 正确; D、根据热力学第一定律可知,当外界对气体做功的同时,对外放热,其内能可能会增大,也 可能减小,也可为不变,故选项 D 错误; E、生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分 子的扩散来完成,故选项 E 正确; 5空气能热水器采用“逆卡诺”原理,工作过程与空调相反,能将空气中免费热量搬到水中 进行制热,即使在南极也有良好表现,高效节能,是广东在世界领先的核心技术。如
13、图,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。该循环过程中,下列说法正确的是() AA B 过程中,外界对气体做功 BB C 过程中,气体分子的平均动能减小 CC D 过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 DD A 过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化 5 E. A B 过程中,气体从外界空气吸收大量热能 【答案】 BCE 【解析】 【详解】 A B过程中,体积变大,则气体对外界做功,因温度不变,内能不变,则气体从外界吸热, 选项 A 错误,E 正确;B C过程中,温度降
14、低,则气体分子的平均动能减小,选项 B 正确;C D过程中,气体的压强变大,温度不变,分子平均速率不变,则气体分子对器壁的平均碰撞 力不变,但是由于气体体积减小,气体的密度增加,则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数 增多,导致气体压强变大,选项 C 正确;D A过程中,由于气体的温度升高,则气体分子的 速率分布曲线要发生变化,选项 D 错误; 6表中数据是某地区 1-6 月份气温与气压的对照表: 6 月份与 1 月份相比较,下列说法正确的是() A空气中每个气体分子无规则热运动速度加快了 B空气中气体分子的平均动能增加了 C单位时间内空气分子对地面单位面积的撞击次数增加了 D单位时间内空气分子
15、对地面单位面积的撞击次数减少了 E. 速率大的空气分子比例较多 【答案】 BDE 【解析】 【详解】 AB 6 月份与 1 月份相比较,平均气温升高,空气中气体分子的平均动能增加了,但非每个气 体分子无规则热运动速度都加快了,选项 A 错误,B 正确; CD温度身高,每个分子对地面单位面积的碰撞力增加,但是由于压强减小,则单位时间内空 气分子对地面单位面积的撞击次数减少了,选项 C 错误,D 正确; E因平均速率变大,则速率大的空气分子比例较多,选项 E 正确; 7下列说法中正确的是 A一定质量的理想气体,其内能随着温度升高而增大 B当分子间距 rr0时,分子间的引力随着分子间距的增大而增大,
16、分子间的斥力随着分子 间距的增大而减小,所以分子力表现为引力 C第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律 D一定质量的理想气体在等压膨胀过程中,一定从外界吸收热量 6 E. 一定质量的单晶体在熔化过程中,分子势能一定增大 【答案】 ADE 【解析】 【详解】 理想气体的内能只考虑分子动能,温度升高,分子动能增加,因此内能随着温度的升高而增加; A 正确;分子间的引力和斥力都随着距离的增加而减小,随着距离的减小而增加,只是斥力变 化的比引力快,故 B 错误;第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违反了能量的传 递具有方向性;C 错误;理想气体等压膨胀,体积增大,气体对外
17、做功,温度升高气体的内能 增加,由热力学第一定律可知气体需要从外界吸收能量,故 D 正确;单晶体熔化过程温度不变 其分子动能不变,熔化过程需要吸收热量故其分子势能增加,E 正确。 8下列说法正确的是_ A液体的饱和汽压随温度的升高而增大 B温度相同的氮气和氧气的分子平均动能相同 C做加速运动的物体,由于速度越来越大,因此物体分子的平均动能也越来越大 D水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是油脂使水的表面 张力增大的缘故 E. 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关 【答案】 ABE 【解析】 【详解】 A、温度越高,蒸发越快,故
18、液体的饱和汽压随温度的升高而增大,故选项 A 正确; B、温度是分子热运动平均动能的标志,故温度相同的氢气和氧气的分子平均动能也相同,故 选项 B 正确; C、做加速运动的物体,由于速度越来越大,物体分子的平均动能不一定增大,因为分子的平 均动能是由温度决定,和物体的宏观运动无关,故选项 C 错误; D、水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,是由于水浸润玻璃, 但不浸润涂油的玻璃,故选项 D 错误; E、气体压强取决于分子的数密度和分子热运动的平均动能的大小,故气体分子单位时间内与 单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关,故选项 E 正确; 故选选项
19、ABE。 9住在海边的小明,跟几个朋友自驾去某高原沙漠地区游玩,下列相关说法正确的是 A出发前给汽车轮胎充气,气压不宜过高,因为汽车高速行驶时胎压会增大 B小明在下雨时发现,雨水流过车窗时留有痕迹,说明水对玻璃是浸润的 C到了高原地区,小明发现,尽管气温变化不大,但车上带的矿泉水瓶变得更鼓胀了,这是 7 瓶内空气压强变大的缘故 D小明发现在晴天大风刮起时,沙漠会黄沙漫天,海上不会水雾漫天,这是因为水具有表面 张力的缘故 E. 白天很热时,开空调给车内降温,此时空调机从车内吸收的热量多于向车外排放的热量 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 出发前给汽车轮胎充气,气压不宜过高,因为汽车高速行驶时
20、,温度会升高,由气态方程可得, 胎压会增大,选项 A 正确;雨水流过车窗时留有痕迹,说明水对玻璃是浸润的,选项 B 正确; 高原地区,气压较低,瓶内的气体压强会大于瓶外的压强使得车上带的矿泉水瓶变得更鼓胀了, 选项 C 错误;在晴天大风刮起时,沙漠会黄沙漫天,海上不会水雾漫天,这是因为水具有表面 张力的缘故,选项 D 正确;白天很热时,开空调给车内降温,因空调本身也要产生热量,则此 时空调机从车内吸收的热量少于向车外排放的热量,选项 E 错误. 10下列说法正确的是_ A分子间距离减小时分子势能一定减小 B即使水凝结成冰后,水分子的热运动也不会停止 C将一块晶体敲碎,得到的小颗粒也是晶体 D由
21、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 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 【答案】 BCD 【解析】 【详解】 当分子间的距离大于 r0时,分子间的距离减小分子间的势能减小,当分子间的距离小于r0时, 分子间的距离减小分子间的势能增大,A 错误; 只要温度高于绝对零度,分子间就一直有热运动,因此水结成冰分子间的热运动也不会停止,B 正确; 将一块晶体敲碎不改变其性质,因此还是晶体,C 正确; 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是对的,如石墨和 金刚石,D 正确; 晶体在融化过程中吸热温度保持不变但是其分
22、子势能发生了变化,内能是分子势能和分子动能 组成的,因此其内能发生变化,E 错误。 11以下说法正确的是_ A气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,仅与单位体积内的分子数有关 B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 8 C悬浮在液体中的微粒运动的无规则性,间接地反映了液体分子运动的无规则性 D当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小 E. 若一定质量的理想气体温度升高,则气体分子的平均动能一定增大 【答案】 CDE 【解析】 【详解】 A、气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关,单位 体积内的分子数越多碰撞次数越多,分子的平均动能
23、越大,单位时间碰撞次数越多,而温度又 是分子平均动能的标志,故 A 错误; B、在熔化过程中,晶体固液共存,吸热但温度并不增加,分子平均动能不变,但分子势能增 加,即内能发生变化,故 B 错误; C、在液体中微粒的无规则运动是布朗运动,并不是分子运动,但微粒运动的无规则性,间接 反映了液体分子运动的无规则性,故 C 正确; D、根据分子力做功与分子势能关系可知,当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小,故 D 正确; E、温度是分子的平均动能的标志,气体的温度升高,气体分子的平均动能一定增大,故 E 正 确。 12下列说法中正确的是 A温度相同的氢气和氮气,氢气分子比氮气分子的平均速率大 B夏
24、天荷叶上水珠呈球形,是由于液体表面张力使其表面积收缩的缘故 C当理想气体的体积增加时,气体的内能一定增大 D将碳素墨水滴入清水中,观察到布朗运动是碳分子的无规则运动 E. 容器内一定质量的理想气体体积不变,温度升高,则单位时间内撞击容器壁的分子数增加 【答案】 ABE 【解析】 【详解】 温度相同的氢气和氮气,分子平均动能相同,由于氢气分子质量小于氮气分子质量,则氢气分 子比氮气分子的平均速率大,选项 A 正确;夏天荷叶上水珠呈球形,是由于液体表面张力使其 表面积收缩的缘故,选项 B 正确;当理想气体的体积增加时,气体对外做功,由于不知吸热放 热情况,则不能确定气体的内能的变化情况,选项 C
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