高中物理 易错点点睛与高考突破 专题07 分子热运动 能量守恒 气体.doc

2013年高中物理 易错点点睛与高考突破 专题07 分子热运动 能量守恒 气体【2013高考考纲解读】这部分内容一般单独命题，绝大部分以选择题的形式出现，难度不会太大。主要涉及分子的微观估算、分子力和分子势能的变化、布朗运动的理解、热学两大定律的理解和应用、气体压强的相关分析、物体的内能等。其中物体内能的变化，气体的温度、体积、压强之间的关系，热力学第一定律的理解和应用是命题率极高的重点内容。对这部分知识的复习，重在对基本概念和基本原理的透彻理解，此外，应特别注意对“热力学第一定律”、“热力学第二定律”、“气体分子运动的特点”、“气体压强的微观意义”这些知识点的理解和掌握。【难点突破】难点一、分子动理论1分子动理论的内容：(1)物体是由大量分子组成的：分子直径的数量级为1010m.分子的大小可用油膜法估测将油酸分子看成一个个紧挨在一起的单分子层，若用v表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，s为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的油膜面积，则分子直径(大小)d.(2)分子永不停息地做无规则运动：布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动；布朗运动现象说明液体分子在做无规则运动(3)分子间同时存在着引力和斥力：二者均随分子间距的增大而减小，且分子斥力随分子间距变化得比较显著分子力指引力和斥力的合力，当rr0(数量级是1010m)时，分子力为零2气体压强的微观解释：气体压强是大量气体分子作用在单位面积器壁上的平均作用力其微观决定因素是分子平均动能和单位体积内的分子数程度，宏观决定因素是温度和体积3内能：物体内所有分子的动能与分子势能的总和从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子数、分子平均动能和分子间距决定；从宏观上看，物体内能的大小由物质的量(摩尔数)、温度和体积决定难点二、热力学定律1热力学第一定律：uqw当内能增加时，u为正值；当内能减少时，u为负值当外界对系统做功时，w为正值；当系统对外界做功时，w为负值当系统从外界吸收热量时，q为正值；当系统向外界放出热量时，q为负值2热力学第二定律：反映了涉及内能的宏观过程的不可逆性(1)克劳修斯表述(热传导的方向性)：不可能使热量由高温物体传递到低温物体，而不引起其他变化(2)开尔文表述(机械能和内能转化的方向性)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化(第二类永动机不可能制成)难点三、气体实验定律与理想气体的状态方程 1气体实验定律：等温变化玻意耳定律：p1v1p2v2；等容变化查理定律：；等压变化盖吕萨克定律：.只适用于一定质量的气体2理想气体状态方程：或c(恒量)适用于一定质量的理想气体【难点探究】难点一分子动理论阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁分子的质量m0、分子体积v0、分子直径d等微观量可利用摩尔质量m、摩尔体积v等宏观量和阿伏加德罗常数na求解：(1)分子质量：m0；(2)分子的大小：球体模型v0d3，立方体模型v0d3；(3)分子占据的空间体积：v0 (固体和液体可忽略分子之间的间隙，v0表示一个分子的体积；对于气体，v0表示一个分子的活动空间的体积)；(4)物质(质量为m、体积为v)所含的分子数：nna，nna.例1、如图6151所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()a铅分子做无规则热运动b铅柱受到大气压力作用c铅柱间存在万有引力作用d铅柱间存在分子引力作用难点二分子内能及热力学定律例2、 图6152为某种椅子与其升降部分的结构示意图，m、n两筒间密闭了一定质量的气体，m可沿n的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在m向下滑动的过程中()图6152a外界对气体做功，气体内能增大b外界对气体做功，气体内能减小c气体对外界做功，气体内能增大d气体对外界做功，气体内能减小【点评】改变内能的两种方式是做功与热传递在本题中，封闭的气体与外界无热交换，即q0，改变内能是通过做功来完成的热力学第一定律是高考中常考的内容，解题中要注意各物理量的符号难点三气体状态变化的图象问题一定质量的某种理想气体的等温、等容、等压图象例3、为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体图6154中的图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是()【答案】b【解析】 理想气体等温压缩过程，由玻意耳定律pvc，pv图象为双曲线，p图象为过原点的直线，选项b正确探究点四热力学定律与气体定律的综合1热力学第一定律适用于固体、液体、气体，而气体实验定律、状态方程均适用于理想气体研究理想气体状态变化问题时，应先根据气体定律判断三个状态参量的变化，再依据温度的变化确定内能的变化，依据气体体积的变化确定做功情况，依据内能的变化及做功情况确定过程是吸热还是放热2注意理想气体分子间分子力为零，分子势能为零，所以理想气体的内能等于分子动能的总和，而温度是分子平均动能的标志，因此一定质量的某种理想气体的内能只由温度决定；非理想气体分子之间存在分子力，因此分子势能不可忽略例4、对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()a若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变b若气体的内能不变，其状态也一定不变c若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大d气体温度每升高1 k所吸收的热量与气体经历的过程有关【易错点点睛】易错点1 分子动理论1.若以表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状况下水蒸气的密度，na为阿伏加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：其中 ( ) a.和都是正确的 b和都是正确的 c.和都是正确的 d.和都是正确的出阿伏加德罗常数na=正确；根据阿伏加德罗常数的意义和估算 m分子微观量的方法，很容易求出水分子的质量m= 正确 2以下关于分子力的说法，正确的是 ( )a.分子间既存在引力也存在斥力 b液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力 c.气体分子之间总没有分子力的作用 d.扩散现象表明分子之间不存在引力3利用扫描隧道显微镜(stm)可以得到物质表面原子排列的图象，如图71所示，从而可以研究物质的构成规律，下面的照片是一些晶体材料表面的stm图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征，则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是 (1)_； (2)_; 4.下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是a.当分子表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 b当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 c当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 d当分子力表现为斥力时，当分子和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 5某气体的摩尔质量为m，摩尔体积为y，密度为，每个分子的质量和体积分别为m和v0，则阿伏加德罗常数na可表示为易错点2 内能及其改变 能量守恒 1如图72所示，绝热隔板k把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，k与气缸壁的接触是光滑的两部分中分别盛有相同质量、相 同温度的同种气体。和a气体分子之间相互作用势能可忽略现通过电热丝对气体。加热一段时间后， a、b各自达到新的平衡， ( ) a.a的体积增大了，压强变小了 bb的温度升高了 c.加热后。的分子热运动比b的分子热运动更激烈 da增加的内能大于b增加的内能 2.下列说法正确的是 ( ) a.外界对气体做功，气体的内能二定增大b.气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 c.气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大 d气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大3.如图73所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为ed(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态经过此过程 ( )a.ed全部转换为气体的内能 b.ep，一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 c.ed全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 d.ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能易错点3 热力学第二定律 1.下列说法正确的是 ( ) a.热量不能由低温物体传递到高温物体 b外界对物体做功，物体的内能必定增加 c.第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 d不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化2下列说法正确的是 ( )a.机械能全部变成内能是不可能的b第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能以一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式c.根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 d.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的易错点4 气体 1甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙，且p甲0，则 w0，即气体应膨胀，故b错；由u=w+q，q0，u=wq0，故d错，正确的是ac选项。【专家预测】 1液体表面张力产生的原因是()a液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力b液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力c液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力d液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力【解析】液体表面层分子间距离介于气体和液体之间液体分子力可认为为零，则表面层分子力表现为引力，故c正确【答案】c2下面说法正确的是()a如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加b我们可以制造一种热机，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化c假设两个液体分子从紧靠在一起开始相互远离，直到无穷远处，在这一过程中分子力先做正功后做负功d空调制冷，虽然是人为的使热量由低温处传到高温处，但这不违背热力学第二定律3关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是 ()a不具有规则几何形状的物体一定不是晶体b晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性c若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体d晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度【解析】考查晶体、非晶体、多晶体和单晶体的特点及区别单晶体物理性质各向异性，多晶体物理性质各向同性，单晶体有天然规则外形，多晶体没有规则外形；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定熔点【答案】bd4温室效应严重威胁着人类生态环境的安全，为了减少温室效应造成的负面影响，有的科学家受到了啤酒在较高压强下能够溶解大量的二氧化碳的启发，设想了一个办法：可以用压缩机将二氧化碳送入深海底，永久贮存起来海底深处，压强很大，温度很低，海底深水肯定能够溶解大量的二氧化碳，这样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的“家”，从而避免温室效应在将二氧化碳送入深海底的过程中，以下说法正确的是 ()a压缩机对二氧化碳做功，能够使其内能增大b二氧化碳与海水间的热传递能够使其内能减少c二氧化碳分子平均动能会减少d每一个二氧化碳分子的动能都会减少5某校开展探究性课外活动，一同学用如图1所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内有理想气体，并将气缸固定不动，缸内活塞可自由滑动且不漏气把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现给沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，则 ()a外界对气体做功，内能增大b外界对气体做功，温度计示数不变c气体体积减小，温度计示数减小d外界对气体做功，温度计示数增加6以下有关热现象说法正确的是 ()a扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动b气体分子的平均动能增大，气体的压强一定增大c两个分子从远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大后变小，再变大d第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律7如图3所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能下列说法正确的是 ()a若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小b若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体内能减小c若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体压强减小d若推动活塞使气缸内气体体积减小，则欧姆表读数将变小8用如图4所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律a、b管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时a、b两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变 ()a将烧瓶浸入热水中时，应将a管向上移动b将烧瓶浸入热水中时，应将a管向下移动c将烧瓶浸入冰水中时，应将a管向上移动d将烧瓶浸入冰水中时，应将a管向下移动9 (1)如图5所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力_的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在_作用(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色这一现象在物理学中称为_现象，是由于分子的_而产生的这一过程是沿着分子热运动的无序性_的方向进行的10在用油膜法估测分子的大小实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为v，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1500，1 ml溶液油酸是250滴，那么一滴溶液的体积是_ ml，所以一滴溶液中纯油酸体积为_ cm3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值l01.121010 m做比较，判断此实验是否符合数量级的要求.次数s/cm2l/cml的平均值153324933563图611一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图6所示(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是 ()a大于大气压强b是由于气体重力而产生的c是由于气体分子之间的斥力而产生的d是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变下列说法正确的是()a球内气体体积变大b球内气体体积变小c球内气体内能变大 d球内气体内能不变(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图7所示若表演时大气压强为1.013105 pa，取g10 m/s2，则气球内气体的压强为_ pa.(取4位有效数字)图7气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？12物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气，在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂若已知排气孔的直径为0.3 cm，外界大气压为1.0105 pa，温度为20，要使高压锅内的温度达到120，则限压阀的质量应为多少？(g取10 m/s2)图8【答案】0.024 kg13 (1)带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如vt图8所示设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为qab和qac，则_(填入选项前的字母，有填错的不得分)apbpc，qabqac bpbpc，qabqaccpbqac dpbpc，qabqac图9(2)图9中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面均为s的容器组成左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭两容器的下端由可忽略容积的细管连通容器内两个绝热的活塞a、b下方封有氮气，b上方封有氢气大气的压强为p0，温度为t0273 k，两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气柱的高度如图9所示现将系统底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时a上升了一定高度用外力将a缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体求：()第二次平衡时氮气的体积；()水的温度14如图10所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，再从状态b变化到状态c.已知状态a的温度为