高考物理二轮复习【专题14】分子动理论、气体热力学定律(讲)(原卷版).pdf
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1、2015 年高三二轮复习讲练测之讲案【新课标版物理】 专题 14 分子动理论气体热力学定律 考向 01 分子动理论内能 1. 讲高考 (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 ) 。 案例 1【2014北京卷】下列说法正确的是( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均
2、动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变 案例 2【2014 上海卷】分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距增加时, 分子间的() (A)引力增加,斥力减小( B)引力增加,斥力增加 (C)引力减小,斥力减小(D)引力减小,斥力增加 案例 3 (2013 福建卷) 下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f 和分子势能Ep随分子间 距离 r 变化关系的图线是。 (填选图下方的字母) 2. 讲基础 (1)物体是由大量分子组成的 多数分子大小的数量级为10 10 m. 一般分子质量的数量级为10 26 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
3、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
4、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。 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。 3. 讲典例 案例 1 (多选)【2015?吉林省实验中学高三毕业班第三次适应性测试】下列说法中,正确 的是() A晶体熔化时吸收热量,分子平均动能不一定增加 B布朗运动就是液体分子的无规则运动 C温度相同的氢气和氧气,它们分子的平均动能相同 D当两分子间距离的增大时,分子引力增大,分子斥力减小 【趁热打铁】【2014?杨家坪中学高三上期入学考】如图所示为两分子系统的势能 P E与两分 子间距离r的关系曲线下列说法正确的是() A当r大
5、于 1 r时,分子间的作用力表现为引力 B当r小于 2 r时,分子间的作用力表现为斥力 C当r由到 1 r变化变化过程中,分子间的作用力先变大再变小 D在r由 1 r变到 2 r的过程中,分子间的作用力做负功 案例 2 【 2014 浙江湖州新世纪外国语学校高三上期开学摸底】下列叙述中正确的是( ) A布朗运动就是液体分子的无规则运动 B当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增加而增加 C对于一定质量的理想气体,温度升高时,压强必增大 D已知水的密度和水的摩尔质量,则可以计算出阿伏加德罗常数 【趁热打铁】【2014?北京市海淀区高三二模】已知油酸的摩尔质量为M,密度为 ,阿伏 加德罗常数
6、为NA。若用 m 表示一个油酸分子的质量,用 V0表示一个油酸分子的体积,则下列 表达式中正确的是() A. M N m A B. A N M mC. A 0 MN VD. M N V A 0 4. 讲方法 (1)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. 关系 (a) 分子的质量: A m A N V N M m0 (b) 分子的体积: AA m N M N V V0 (c) 物体所含的分子数: A m A m N V m N V V N或 AA N M V N M m N )分子的两种模型: (
7、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 3 0 6V d。 (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 3 0 Vd。 特别提醒 (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 A m N V V0 ,仅适用于固体和液 体,对气体不适用 (b) 对于气体分子, 3 0 Vd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 距离 (2)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 区别 是固体小颗粒的运动,是比分子大得多 的分子团的运动, 较大的颗粒不做布朗 运动,但它本身的以及周围的分子仍在
8、做热运动 是指分子的运动,分子无论 大小都做热运动,热运动不 能通过光学显微镜直接观察 到 共同点 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 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 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 (3) 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
9、 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(F 0) 5. 讲易错 【题目】【 2014?北京市石景山区高三一模】下列说法正确的是() A布朗运动是液体分子的无规则运动B布朗运动是指液体中悬浮颗粒的无规 则运动 C温度降低,物体内每个分子的动能一定减小D温度低的物体内能一定小 考向 02 固体、液体和气体 1. 讲高考 (1)考纲要求 知道晶体、非晶体的区别;理解表面张力,会解释有关现象;掌握气体实验三定律,会
10、用三 定律分析气体状态变化问题。 (2)命题规律 高考热学命题的重点内容有:理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化;气体实验定 律的理解和简单计算;固、液、气三态的微观解释和理解。 案例 1 【2014福建卷】图为一定质量理想气体的压强p 与体积 V关系图象,它由状态A 经 等容过程到状态B,再经等压过程到状态C,设 A、B、C 状态对应的温度分别为TA、TB、TC, 则下列关系式中正确的是。 (填选项前的字母) A.TATB,TB TCB. TATB, TB=TC C. TA TB,TBTCD. TA=TB, TBTC 案例 2 【2014上海卷】(10 分)如图,一端封闭、粗细均匀的U
11、 形玻璃管开口向上竖直放 置,管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为280K 时,被封闭的气柱长L=22cm,两边 水银柱高度差h=16cm,大气压强 0 p=76cmHg 。 (1)为使左端水银面下降3cm,封闭气体温度应变为多少? (2)封闭气体的温度重新回到280K 后,为使封闭气柱长度变为20cm,需向开口端注入的水 银柱长度为多少? 案例3 (2013山东卷)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米,再创载人深潜新 纪录。在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数 据来研究气体状态随海水温度的变化,如图所示,导热性良好的气缸内封闭一定质量的气
12、体, 不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度To=300K,压强P0=1 atm ,封闭气体的体积 Vo=3m 2。如果将该气缸下潜至 990m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体。 求 990m深处封闭气体的体积(1 atm 相当于 10m深的海水产生的压强) 。 下潜过程中封闭气体_( 填“吸热” 或“放热” ) ,传递的热量 _(填“大 于”或“小于” )外界对气体所做的功。 2. 讲基础 (1)晶体与非晶体 单晶体多晶体非晶体 外形规则不规则不规则 熔点确定确定不确定 物理性 质 各向异性各向同性各向同性 典型物 质 石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香 形成与 转化 有的物质
13、在不同条件下能够形成不同的形态同一物质可能以 晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下 可以转化为晶体 (2)液体的性质 液体的表面张力: (a) 作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 (b) 方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直 液晶的物理性质:(a) 具有液体的流动性;(b) 具有晶体的光学各向异性(c) 从某个方向上 看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的 (3) 饱和汽湿度 饱和汽与未饱和汽 饱和汽压 湿度 : 绝对湿度;相对湿度 (4)气体实验定律 玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体,在 温度不变的情况下,压
14、强 与体积成反比 一定质量的某种气体,在 体积不变的情况下,压强 与热力学温度成正比 一定质量的某种气体,在 压强不变的情况下,其体 积与热力学温度成正比 表 达 式 p1V1p2V2 2 1 2 1 T T P P 2 1 2 1 T T V V 图象 (5)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程: 2 22 1 11 T VP T VP ;气体实验定律可看做一定质量理想气体状态 方程的特例 3. 讲典例 案例 1【2014?北京 101 中学 2014 届高三年级第三次月考】(9 分)一活塞将一定质量的 理想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为3.0 10-3 m3,测得此时气体的温
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