2020届高考物理一轮复习第13单元热学听课正文.docx

热学高考热点统计要求2015年2016年2017年2018年高考基础要求及冷点统计分子动理论与统计观点33(1)33(1)33(1)实验:用油膜法估测分子的大小实验:用油膜法估测分子的大小是为了更加深刻理解微观与宏观的联系,属于基本要求,也是高考冷点.固体、液体和气体33(1)33(1)33(1)33(1)33(1)33(2)33(1)气体实验定律、状态方程33(2)33(2)33333333(2)33333333(2)33热力学定律和能量守恒定律33(1)33(1)3333(2)333333(1)33(1)考情分析本单元的主要内容是分子动理论的基本观点、固体和液体的基本性质、气体实验定律和理想气体状态方程及热力学定律.高考对热学的考查比较稳定,选择题偏向考查热学基本概念的辨析及现象的解释,计算题偏向考查气体实验定律与热力学定律的综合应用.第32讲分子动理论内能用油膜法估测分子的大小一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为m.(2)一般分子质量的数量级为kg.(3)阿伏伽德罗常数NA:1mol的任何物质所含的分子数,NA=mol-1.2.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象:相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象.温度越,扩散越快.(2)布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体中的微小颗粒的永不停息的无规则运动.布朗运动反映了的无规则运动,颗粒越,运动越明显;温度越,运动越剧烈.图32-13.分子力(1)分子间同时存在着和,实际表现的分子力是它们的.(2)引力和斥力都随着距离的增大而,但分子间距离变化相等时斥力比引力变化得.(3)分子间的作用力随分子间距离r变化的关系如图32-1所示:当rr0时,表现为;当r10r0时,分子力变得十分微弱,可忽略不计.二、物体的内能1.分子的平均动能:物体内所有分子动能的平均值.是分子平均动能的标志,物体温度升高,分子热运动的增大.2.分子势能:与分子有关.分子势能的大小随分子间距离的变化曲线如图32-2所示(规定分子间距离无穷远时分子势能为零).3.物体的内能:物体中所有分子的热运动与的总和.物体的内能跟物体的、及物体的都有关系.图32-2图32-3三、用油膜法估测分子的大小将油酸滴在水面上,让油酸尽可能散开,可认为油酸在水面上形成油膜,如果把分子看作,单层分子油膜的厚度就可以看作油酸分子的直径,如图32-3所示,测出油酸的体积V和油膜的面积S,就可以算出分子的直径d,则d=.【辨别明理】(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.()(2)温度越高,布朗运动越激烈.()(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大.()(4)-33=240K.()(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.()(6)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大.()(7)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同.()(8)做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能.()(9)不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能.()(10)1g100水的内能小于1g100水蒸气的内能.()考点一阿伏伽德罗常数的应用宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度与作为微观量的分子直径d、分子质量m、分子体积V0都可通过阿伏伽德罗常数联系起来.如图32-4所示.图32-4(1)一个分子的质量:m=.(2)一个分子所占的体积:V0=(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间).(3)1mol物体的体积:Vmol=.(4)质量为M的物体中所含的分子数:n=NA.(5)体积为V的物体中所含的分子数:n=NA.考向一液体、固体分子模型例1(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏伽德罗常数为NA.已知1克拉=0.2g,则()A.a克拉钻石所含有的分子数为B.a克拉钻石所含有的分子数为C.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)E.每个钻石分子的质量为(单位为g)建模点拨固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球体或立方体,如图32-5所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=(球体模型)或d=(立方体模型).图32-5考向二气体分子模型例2(多选)2018大连模拟某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏伽德罗常数NA可表示为()A.NA=B.NA=C.NA=D.NA=建模点拨气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间.如图32-6所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体,所以d=.图32-6考点二分子动理论的应用考向一布朗运动与分子热运动布朗运动分子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,能通过光学显微镜直接观察到是分子的运动,分子不论大小都做热运动,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剧烈,都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是小颗粒受到周围做热运动的分子撞击作用不平衡而引起的,它是分子做无规则运动的反映例3(多选)2015全国卷关于扩散现象,下列说法正确的是()A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的考向二分子间的作用力与分子势能例4(多选)2018抚顺模拟关于分子间的作用力,下列说法正确的是()A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C.分子之间的距离减小时,分子力一直做正功D.分子之间的距离增大时,分子势能一直减小E.分子之间的距离变化时,可能存在分子势能相等的两个点图32-7变式题(多选)2018海口模拟两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图32-7中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是()A.在rr0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小B.在rT1.图33-4又如图乙所示,A、B两点的温度相等,从B状态通过等温增压到A状态,体积一定减小,所以V2r0阶段,当r减小时,F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A正确;在rr0阶段,当r减小时,F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B错误;由Ep-r图可知,在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,故C正确,D错误;在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,故E正确.例5ABC解析 影响内能大小的因素是体积、温度、物态和分子总数,1 kg水和100 g水的质量不同,水分子总数不同,所以内能不同,故选项A错误;改变内能有做功和热传递两种方式,所以物体内能增加,不一定要从外界吸收热量,也可以是外界对物体做功,选项B错误;热量能从内能多的物体转移到内能少的物体,也能从内能少的物体转移到内能多的物体,选项C错误;在相同物态下,同一物体温度降低,分子的平均动能减小,内能减少,选项D正确;物体运动的快慢与分子运动的快慢无关,物体运动快,分子的平均动能不一定大,内能不一定大,选项E正确.变式题BDE解析 气体的内能是指组成气体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和,与气体分子的重力势能及气体整体运动的动能无关,选项A、C错误,B、E正确;因做功和热传递都能改变内能,所以气体的体积变化时,其内能可能不变,选项D正确.考点三例6将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上V0V1na2NV2解析 在步骤中,应将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上;油酸分子直径为d=VS,一滴溶液中纯油酸的体积为V=V0nV1V2,油膜的面积为S=Na2,联立解得d=V1V0na2NV2.变式题(1)131 cm2(2)810-6 mL(3)6.110-10 m解析 (1)数出图中轮廓线内格子数为131个,那么油膜面积是S=1311 cm2=131 cm2.(2)1 mL溶液中有75滴,则1滴溶液的体积是 175 mL.每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V=6104175 mL=810-6 mL.(3)油酸分子的直径为d=VS=8脳10-6131 cm6.110-10 m.1.(多选)如图32-1所示为布朗运动实验的观测记录,关于布朗运动的实验,下列说法正确的是()图32-1A.图中记录的是分子无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的情况C.实验中可以看到,悬浮微粒越大,布朗运动越明显D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越激烈E.布朗运动既能在液体中发生,也能在气体中发生解析 BDE布朗运动不是分子的无规则运动,是悬浮在液体或气体中的微粒做的无规则运动,故A错误,B正确.微粒越小、温度越高,布朗运动越明显,故C错误,D正确.布朗运动既能在液体中发生,也能在气体中发生,故E正确.2.(多选)下列关于分子运动的说法不正确的是()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.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子不停息地做无规则热运动C.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小D.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能一定增大,因此压强也一定增大E.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同解析 ABD气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,除了与单位体积内的分子数有关外,还与分子的平均速率有关,选项A错误;布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子热运动的体现,它说明分子不停息地做无规则热运动,选项B错误;当分子间的引力和斥力平衡时,即r=r0时,分子势能最小,选项C正确;如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能一定增大,压强不一定增大,选项D错误;根据内能的物理意义及温度是分子热运动的平均动能的标志可知,内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同,选项E正确.3.(多选)下列说法正确的是()A.0 的冰与0 的水分子的平均动能相同B.质量相等的两个物体,温度高的内能不一定大C.分子间作用力的合力总是随分子间距离的增大而减小D.即使制冷技术不断提高,绝对零度也不能达到E.用打气筒向篮球内充气时需要用力,说明气体分子间有斥力解析 ABD温度是分子平均动能的标志,选项A正确;物体的内能与温度、体积、物质的量均有关,质量相等的两个物体,温度高的内能不一定大,选项B正确;当rr0时,分子间作用力的合力随分子间距离的增大先增大后减小,选项C错误;绝对零度永远不可能达到,选项D正确;用打气筒向篮球内充气时,气体压强增大,对活塞的压力增大,所以打气时需要用力推动活塞,选项E错误.4.(多选)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加C.温度越高,布朗运动越显著D.当分子间的距离增大时,分子间作用力的合力就一直减小E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大解析 ACE温度高的物体分子平均动能一定大,但是内能不一定大,选项A正确;外界对物体做功,若物体向外放热,其内能不一定增加,选项B错误;温度越高,布朗运动越显著,选项C正确;当分子间的距离增大时,分子间作用力的合力可能先增大后减小,选项D错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大,选项E正确.5.(多选)2016全国卷 关于气体的内能,下列说法正确的是()A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加解析 CDE温度相同,分子平均动能相同,若摩尔质量不同,则相同质量的气体有不同的分子数,分子总动能不同,假若都是理想气体,因为只考虑分子动能,所以内能不同,A错误;气体内能取决于气体分子的平均动能和分子势能,而与宏观上整体的动能无关,B错误;若外界对气体做的功等于气体向外界放出的热,则气体的内能不变,C正确;理想气体的内能取决于气体分子的平均动能,而分子平均动能取决于温度,D正确;理想气体等压膨胀过程中,p一定,V增加,由pVT=C可知T升高,故内能增加,E正确.6.(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是()A.某种物体的温度为0 ,说明该物体中分子的平均动能为零B.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大C.当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,但斥力减小得更快,所以分子间作用力总表现为引力D.10 g 100 的水的内能小于10 g 100 的水蒸气的内能E.两个铅块挤压后能紧连在一起,说明分子间有引力解析 BDE物体的温度为0 ,分子的平均动能不为零,分子在永不停息地做无规则运动,选项A错误;物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能还与势能有关,内能有可能减小,选项B正确;当分子间的距离小于平衡距离r0时,分子间的作用力表现为斥力,大于r0时,分子间作用力表现为引力,选项C错误;10 g 100 的水变成水蒸气时,分子间距增大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以10 g 100 的水的内能小于10 g 100 水蒸气的内能,选项D正确;两个铅块挤压后能紧连在一起,是分子间的引力作用的结果,选项E正确.第33讲固体、液体、气体的性质热力学定律【教材知识梳理】异性熔点表面积p1V1=p2V2p1V1T1=p2V2T2传递的热量Q+W低温高温绝对零度t+273.15辨别明理(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()(8)()思维拓展答案 设容器壁上面积为S的接触面对这些气体分子的作用力大小为F,对这个小立方体中在t的时间内与面积为S的接触面发生碰撞的气体分子,由动量定理得Ft=16N2mv其中2mv为每个气体分子与容器壁碰撞过程动量变化的大小.将压力F=F=pS和N=nSvt代入上式得pSt=16nSvt2mv消去左、右两边的相同项St,得压强p=13nmv2因为气体分子平均动能为Ek=12mv2所以容器壁上碰撞处的压强为p=23n12mv2=23nEk从推导可知,在常温常压下,容器内质量一定的气体,微观方面压强的大小与两个因素有关,一个是容