高三物理二轮复习 专题六 选考部分 第1讲 分子动理论 气体及热力学定律课件.ppt

核心专题突破 第一部分 专题六选考部分 考纲精解 本讲考查的重点和热点 1 分子大小的估算 2 对分子动理论内容的理解 3 固 液 气三态的性质及其微观解释 4 气体实验定律 气态方程的理解和应用 5 热力学定律的理解和简单计算 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的组合 由于本讲内容琐碎 考查点多 因此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 气体的性质 三是气体实验三定律 四是热力学定律 以四块知识为主干 梳理出知识点 进行理解性记忆 第1讲分子动理论气体及热力学定律 栏目导航 题型一分子动理论和内能 命题规律分子动理论和内能是高考的热点 题型多为选择题 主要考查以下几点 1 微观量的估算 2 布朗运动 分子热运动与温度的关系 3 分子力 分子势能与距离的关系及分子势能与分子力做功的关系 4 温度与分子动能的关系以及物体内能变化 方法点拨1 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 每个分子的体积v0都可通过阿伏加德罗常数联系起来 如图所示 2 布朗运动分子热运动的比较 3 分子力和分子势能随分子间距变化的规律 1 2017 湖北八校二联 多选 下列说法中正确的是 a 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动b 气体的温度升高 每个气体分子运动的速率都增大c 一定量100 的水变成100 的水蒸气 其分子之间的势能增加d 只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度 气体的温度就可以降低e 分子力只要增大 分子间的分子势能就要增大 acd 突破点拨 1 气体温度升高 分子平均动能增大 但不是每个分子动能都增大 2 100 的水变成100 的水蒸气 分子平均动能不变 势能增加 3 在rr0范围内 分子力增大 分子间距可能增大 也可能减小 分子势能不一定增大 解析布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规律运动 而不是分子的无规律热运动 所以选项a正确 温度升高 分子平均动能增大 而不是每个分子的动能都增大 故选项b错误 一定量100 的水蒸气 虽然温度没有升高 但此过程必定吸热 而吸收热量使分子之间的距离增大 分子势能增加 故选项c正确 温度是分子热运动的平均动能的标志 故选项d正确 由ep r和f r图象比较可知 选项e错误 变式考法 在上述题1中 一定量100 的水变成100 的水蒸气 需要吸收的热量是否等于分子势能的增加 解析水的分子平均动能不变 吸收的热量一部分用来增加水分子的势能 另一部分用来体积膨胀对外做功 故q ep 所以吸收的热量不等于势能的增加 答案见解析 2 2017 全国卷 多选 氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示 下列说法正确的是 abc a 图中两条曲线下面积相等b 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形c 图中实线对应于氧气分子在100 时的情形d 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目e 与0 时相比 100 时氧气分子速率出现在0 400m s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 解析根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知 题图中两条曲线下面积相等 选项a正确 题图中虚线占百分比较大的分子速率较小 所以对应于氧气分子平均动能较小的情形 选项b正确 题图中实线占百分比较大的分子速率较大 分子平均动能较大 根据温度是分子平均动能的标志 可知实线对应于氧气分子在100 时的情形 选项c正确 根据分子速率分布图可知 题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比 不能得出任意速率区间的氧分子数目 选项d错误 由分子速率分布图可知 与0 时相比 100 时氧气分子速率出现在0 400m s区间内的分子数占总分子数的百分比较小 选项e错误 3 2017 湖北黄冈模拟 多选 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 ace a 在r r0阶段 f做正功 分子动能增加 势能减小b 在r r0阶段 f做负功 分子动能减小 势能也减小c 在r r0时 分子势能最小 动能最大d 在r r0时 分子势能为零e 分子动能和势能之和在整个过程中不变 解析在r r0阶段 分子间表现为引力 相互靠近时 分子力做正功 分子动能增大 分子势能减小 选项a正确 在r r0阶段分子力表现为斥力 靠近过程中 分子力做负功 分子动能减小 势能增大 选项b错误 r r0时 分子动能最大 势能最小但不等于零 选项c正确 两分子相距无穷远时分子势能为零 则r r0时 分子势能为负值 选项d错误 分子力做功的过程就是分子动能和分子势能转化的过程 总能量不变 选项e正确 题型二热力学定律及固体 液体的性质 命题规律热力学定律及固体和液体的性质在高考命题中 主要考点 1 结合热力学图象考查内能变化与做功 热传递的关系 2 对固体 液体 晶体的性质的简单理解题型一般为选择题 方法点拨1 热力学定律 1 热力学第一定律 u q w 2 热力学第二定律 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功 而不引起其他变化 2 热力学第一定律的应用技巧 1 定性判断 利用题中的条件和符号法则对w q u中的其中两个量做出准确的符号判断 然后利用 u w q对第三个量做出判断 2 定量计算 一般计算等压变化过程的功 即w p v 然后结合其他条件 利用 u w q进行相关计算 3 注意符号正负的规定 若研究对象为气体 对气体做功的正负由气体体积的变化决定 气体体积增大 气体对外界做功 w0 3 固体和液体 1 晶体和非晶体 2 液晶的性质液晶是一种特殊的物质 既可以流动 又可以表现出单晶体的分子排列特点 在光学 电学物理性质上表现出各向异性 1 2017 甘肃第一次诊考 多选 关于热力学定律 下列说法正确的是 a 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量b 对某物体做功 必定会使该物体的内能增加c 可以从单一热源吸收热量 使之完全变为功d 空调机作为制冷机使用时 将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外 所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律e 机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程 ace 突破点拨 1 由热力学第一定律知 物体内能的改变由做功和热传递两种方式共同决定 2 理解热力学第二定律的关键是 非自发过程可 强制 实现 但一定造成了其他影响 而不造成其他影响是不可能的 解析由 u w q可知做功和热传递是改变物体内能的两种途径 它们是等效的 故选项a正确 b错误 由热力学第二定律可知 可以从单一热源吸收热量 使之全部变为功 但会产生其他影响 故选项c正确 由热力学第二定律知 热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体 而空调机制冷时 压缩机工作将热量从室内送到室外 故不违反热力学第二定律 选项d错误 一切与热现象有关的宏观过程不可逆 则选项e正确 2 多选 下列说法中正确的是 a 将一块晶体敲碎后 得到的小颗粒是非晶体b 固体可以分为晶体和非晶体两类 有些晶体在不同方向上有不同的光学性质c 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d 在合适的条件下 某些晶体可以转变为非晶体 某些非晶体也可以转变为晶体e 在熔化过程中 晶体要吸收热量 但温度保持不变 内能也保持不变解析晶体敲碎后仍为晶体 性质不变 故选项a错误 晶体熔化过程中吸收热量温度不变 分子动能不变 势能增加 内能增加 故选项e错误 根据晶体与非晶体的特性及相互关系 可知选项b c d正确 bcd 3 多选 下列说法中正确的是 a 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动b 空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果c 彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点d 高原地区水的沸点较低 这是高原地区温度较低的缘故e 干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度 这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 bce 解析悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动 a项错误 空中的小雨滴呈球形是由于水的表面张力作用 使得小雨滴表面积最小而呈球形 b项正确 彩色液晶中的染料分子利用具有光学各向异性的特点 与液晶分子结合而定向排列 当液晶中电场强度不同时 染料分子对不同颜色的光吸收强度不同而显示各种颜色 c项正确 高原地区水的沸点较低是由于高原地区大气压强较小 d项错误 由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热而使其显示的温度低于干泡显示的温度 e项正确 1 必须牢记晶体和非晶体的区别晶体具有固定的熔点 而非晶体没有固定的熔点 晶体中的单晶体某些物理性质为各向异性 晶体中的多晶体和非晶体物理性质为各向同性 2 必须理解热力学第二定律的内容一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性 题型三气体实验定律和热力学第一定律 命题规律气体实验定律和热力学第一定律是高考命题的热点 题型既有选择题 也有计算题 主要考查 1 状态参量的计算及其变化分析 2 气体的做功 内能 吸放热分析 3 结合气体图象分析状态变化情况分析 方法点拨1 应用气体实验定律的解题思路 1 选择对象 即某一定质量的理想气体 2 找出参量 气体在始末状态的参量p1 v1 t1及p2 v2 t2 3 认识过程 认清变化过程是正确选用物理规律的前提 4 列出方程 选用某一实验定律或气态方程 代入具体数值求解 并讨论结果的合理性 2 气体做功情况的判定方法 1 若气体体积增大 则气体对外做功 w0 3 若气体体积不变 即等容过程 则w 0 3 理想气体内能变化情况的判定方法对一定质量的理想气体 由于无分子势能 其内能只包含分子无规则热运动的动能 这时内能只与温度有关 故判定一定质量的理想气体内能是否变化 应看温度是否发生了变化 与体积无关 这与一般物体不同 4 气体吸 放热q的判定方法一般由公式q u w分析气体吸 放热情况 q 0吸热 q 0放热 1 2016 全国卷 1 多选 定量的理想气体从状态a开始 经历等温或等压过程ab bc cd da回到原状态 其p t图象如图所示 其中对角线ac的延长线过原点o 下列判断正确的是 abe a 气体在a c两状态的体积相等b 气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能c 在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功d 在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功e 在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 2 一氧气瓶的容积为0 08m3 开始时瓶中氧气的压强为20个大气压 某实验室每天消耗1个大气压的氧气0 36m3 当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时 需重新充气 若氧气的温度保持不变 求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天 突破点拨 1 判断p t图中ab bc cd和da过程体积的变化及做功的情况 2 瓶中充气前氧气的压强为20个大气压 用状态假设法计算相当于2个大气压的气体体积 进而得到2个大气压下用掉的体积 再计算这部分气体相当于1个大气压的体积 最终求出氧气瓶可供该实验室使用天数 2 设氧气开始时的压强为p1 体积为v1 压强变为p2 2个大气压 时 体积为v2 根据玻意耳定律得p1v1 p2v2 重新充气前 用去的氧气在p2压强下的体积为v3 v2 v1 设用去的氧气在p0 1个大气压 压强下的体积为v0 则有p2v3 p0v0 设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为 v 则氧气可用的天数为n v0 v 联立 式 并代入数据得n 4 天 答案 2 4天 2 2017 全国卷 1 多选 如图 用隔板将一绝热汽缸分成两部分 隔板左侧充有理想气体 隔板右侧与绝热活塞之间是真空 现将隔板抽开 气体会自发扩散至整个汽缸 待气体达到稳定后 缓慢推压活塞 将气体压回到原来的体积 假设整个系统不漏气 下列说法正确的是 abd a 气体自发扩散前后内能相同b 气体在被压缩的过程中内能增大c 在自发扩散过程中 气体对外界做功d 气体在被压缩的过程 外界对气体做功e 气体在被压缩的过程 气体分子的平均动能不变 2 一热气球体积为v 内部充有温度为ta的热空气 气球外冷空气的温度为tb 已知空气在1个大气压 温度t0时的密度为 0 该气球内 外的气压始终都为1个大气压 重力加速度大小为g a 求该热气球所受浮力的大小 b 求该热气球内空气所受的重力 c 设充气前热气球的质量为m0 求充气后它还能托起的最大质量 解析 1 抽开隔板 气体自发扩散过程中 气体对外界不做功 与外界没有热交换 因此气体的内能不变 a项正确 c项错误 气体在压缩的过程中 外界对气体做正功 d项正确 由于气体与外界没有热交换 根据热力学第一定律可知 气体在被压缩的过程中内能增大 因此气体的温度升高 气体分子的平均动能增大 b项正确 e项错误 3 2017 全国卷 一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示 玻璃泡m的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管k1和k2 k1长为l 顶端封闭 k2上端与待测气体连通 m下端经橡皮软管与充有水银的容器r连通 开始测量时 m与k2相通 逐渐提升r 直到k2中水银面与k1顶端等高 此时水银已进入k1 且k1中水银面比顶端低h 如图乙所示 设测量过程中温度 与k2相通的待测气体的压强均保持不变 已知k1和k2的内径均为d m的容积为v0 水银的密度为 重力加速度大小为g 求 1 待测气体的压强 2 该仪器能够测量的最大压强 气体实验定律与状态方程的综合 预测 如图所示 开口向上