2020高考物理二轮复习 600分冲刺 专题七 选考部分 第17讲 分子动理论 气体及热力学定律课件

专题整合突破,第一部分,专题七选考部分,第17讲分子动理论气体及热力学定律,体系认知感悟真题,1(2019北京卷，15)下列说法正确的是()a温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度b内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和c气体压强仅与气体分子的平均动能有关d气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变解析a对：温度是分子平均动能的量度(标志)。b错：内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和。c错：气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关。d错：温度降低，则分子的平均动能变小。,a,2(2019全国卷，33)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度_(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度_(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。,低于,大于,(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2102m3，使用前瓶中气体压强为1.5107pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0106pa；室温温度为27。氩气可视为理想气体。()求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；()将压入氩气后的炉腔加热到1227，求此时炉腔中气体的压强。,答案(2)()3.2107pa()1.6108pa,3(2019全国卷，33)(1)如pv图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是t1、t2、t3，用n1、n2、n3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则n1_n2，t1_t3，n2_n3。(填“大于”“小于”或“等于”),大于,等于,大于,(2)如图，一容器由横截面积分别为2s和s的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和v0，氢气的体积为2v0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求()抽气前氢气的压强；()抽气后氢气的压强和体积。,4(2019全国卷，33)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_。,使油酸在浅盘的水面,上容易形成一块单分子层油膜,把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，,测出1ml油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积,单分子层油膜的面积,(2)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmhg，环境温度为296k。,()求细管的长度；()若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。答案(2)()41cm()312k,解析(1)用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据vsd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即1ml油酸酒精溶液的滴数。(2)()设细管的长度为l，横截面的面积为s，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为v，压强为p；细管倒置时，气体体积为v1，压强为p1。由玻意耳定律有pvp1v1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh,5(多选)(2019江苏13a)(1)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体()a分子的无规则运动停息下来b每个分子的速度大小均相等c分子的平均动能保持不变d分子的密集程度保持不变,cd,(2)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为_(选填“引力”或“斥力”)。分子势能ep和分子间距离r的关系图像如题图1所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子ep的是图中_(选填“a”“b”或“c”)的位置。,引力,(图1),c,(3)如题图2所示，一定质量理想气体经历ab的等压过程，bc的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中bc过程中内能减少900j。求abc过程中气体对外界做的总功。,(图2),答案(3)1500j解析(1)a错：分子永不停息地做无规则热运动。b错：气体分子之间的碰撞是弹性碰撞，气体分子在频繁的碰撞中速度变化，每个分子的速度不断变化。c对：理想气体静置足够长的时间后达到热平衡，气体的温度不变，分子的平均动能不变。d对：气体体积不变，则分子的密集程度保持不变。(2)水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力为引力；水分子之间引力和斥力相等时，分子间距rr0，分子势能最小；当分子间表现为引力时，分子间距离rr0，因此小水滴表面层中水分子ep对应于位置c。,(3)ab过程w1p(vbva)bc过程，根据热力学第一定律w2u则对外界做的总功w(w1w2)代入数据得w1500j,聚焦热点备考通关,分子动理论、内能及热力学定律,核心知识,(2)必须明确反映分子运动规律的两个实例布朗运动：研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒运动特点：无规则、永不停息相关因素：颗粒大小、温度扩散现象产生原因：分子永不停息的无规则运动相关因素：温度,(3)必须弄清的分子力和分子势能分子力：分子间引力与斥力的合力。分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快。分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(分子间的距离为r0时，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小。,2物体的内能与热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化。(2)热力学第一定律公式：uwq符号规定：外界对系统做功，w0；系统对外界做功，w0；系统向外界放出热量，q0；系统内能减少，u0。(3)热力学第二定律的表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)。不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)。第二类永动机是不可能制成的。,【典例1】(2019通州区二模)分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断，下列说法错误的是()a显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性b分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大c分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大d在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,b,典例探究,解析显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，属于布朗运动，反映了液体水分子运动的无规则性，故a正确；分子间的相互作用力从r0到r处，先表现为斥力，逐渐减小，到rr0处减小到零；然后表现为引力，从零开始逐渐增大到某一确定值，然后再逐渐减小到零，故b错误；从r0到r处，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大，故c正确；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故d正确。本题选错误的，故选b。,1(2019房山区模拟)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，不计温度变化。此过程中()a封闭的二氧化碳气体对外界做正功b封闭的二氧化碳气体压强一定增大c封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大d封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量,类题演练,b,解析气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故a错误；温度不变，气体体积减半，根据玻意耳定律可知，气体压强增大，故b正确；温度不变，所以气体的气体分子的平均动能不变，故c错误；温度不变，内能不变，根据热力学第一定律uwq，封闭气体向外界传递热量，故d错误。,1固体和液体(1)晶体和非晶体,固体、液体和气体,核心知识,(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，在光学性质上表现出各向异性。(3)液体的表面张力使液体表面有收缩到球形的趋势，表面张力的方向跟液面相切。(4)饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。,典例探究,1压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。(2)被液柱封闭的气体的压强，通常分析液片或液柱的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。2合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p、v、t均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解。(2)若气体质量一定，p、v、t中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解。,3多个研究对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最后联立求解。,2(2019四川泸州模拟)如图所示，水平面内有一内径均匀的一段封闭的半圆形玻璃管，管的内径远小于半圆形玻璃的半径r。已知r30cm，管内封闭空气柱的长度和水银柱的长度均为10cm，环境初始温度t1300k，当环境温度缓慢地升高到温度t2时，开口端水银恰好不流出。已知大气压强p075cmhg。,类题演练,(1)求温度t2；(2)若保持环境初始温度t1不变，将半圆形玻璃管放置在竖直平面内，求管内封闭空气柱的最大长度(保留三位有效数字)。答案(1)600k(2)52.3cm,(2)玻璃管竖直放置时为等温变化，水银柱在封闭气体下方，且水银柱竖直高度为r时，气体压强最小，空气柱有最大长度lp1v1p2v2p175cmhgv110sp2753045cmhgv2ls解得l52.3cm,3(多选)(2019上饶二模)下列说法正确的是()a晶体都是各向异性的b一种液体是否浸润某种固体只与液体的性质有关c一定质量的理想气体经过等容过程，若温度升高，一定是吸收了热量，内能增加了d扩散现象和布朗运动的剧烈程度都随温度的升高而变大e一定的液体在一定温度下饱和蒸汽的压强是一定的，温度升高，饱和汽压会增大,类题演练,cde,解析单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，故a错误；一种液体是否浸润某种固体与液体的性质和固体的性质都有关，故b错误；根据热力学第一定律uqw，一定质量的理想气体经过等容过程(w0)，若温度升高，内能增大(u0)，一定是吸收了热量(q0)，故c正确；扩散现象和布朗运动的剧烈程度都随温度的升高而变大，故d正确；对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大，故e正确。,【典例3】(2019临沂二模)如图，一绝热汽缸竖直放置，汽缸内横截面积s100cm2的光滑绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。在活塞上面放置一个物体，活塞和物体质量均为5kg，在汽缸内部有一个阻值r16的电阻丝。电阻丝两端的电压u24v，接通电源10s后断开，活塞缓慢升高h10cm后稳定。已知理想气体的初始温度t027、体积v3103m3，大气压p01.0105pa，重力加速度g10m/s2，若电阻丝产生的热量全部被气体吸收，求：,热力学定律与气体定律的综合应用,典例探究,(1)活塞上升1