高考物理二轮复习资料12 热学教学案

【2013考纲解读】

本专题主要解决的是分子动理论和热力学定律，并从宏观和微观角度理解固、液、气三

态的性质.新课程标准对本部分内容要求较低，《考试说明》明确提出“在选考中不出现难

题”，高考命题的形式基本上都是小题的拼盘.

高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估售；②分子动理

论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算：⑤固、液、

气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测食无直径等内容.

预测2013年浙江高考选修3-3命名会涉及在以下方面：利用阿伏伽德罗常数进行微

观量估售和涉及分子动理论内容的判断性问题，以选择填空题修命题；气体压强为背景的

微观解释问题,以简登鹏命题;以理想气体为研究对冢考查气体性质和热力学定律的问题,

以计算题的形式命题。

【知识网络构建】

.>1物体是由大设分子组成的（分子直径的散址级为10rn：阿伏加劭罗常数V、=6.O2xla'mnlR

分

子

动

理分子一水不停息地做无观则运动（实启基础是犷散现象.布朗运动）

论

分子间的相互作用力一分子引力和分子斥力

物

热体内能功能和分广势能

的

内

学

地

」物体内能的生化（热力学第一定律：”=伊比）

气体的状看参项阻度.体积和乐强

气

体

的■I气体分子运动的特点：|

性

质

气体实甦定律.理想气体状态方程

【重点知识整合】

一、固体、液体、气体微观量的估算

1.固体、液体微观量的估算

（D分子数、分子质量的计算

人rw,mV

分子数N=nNK=—^=—NK

㈱Fo

,u

分子质量〃=£,其中屈为摩尔质量，%为摩尔体积，山为阿伏加德罗常数.

⑵分子体积（分子所占空间）的估算方法

每个分子的体积片=4=黑，其中0为固体（或液体）的密度.

(3)分子直径的估算方法

如果把固体分子、液体分子看成球体，则分子直径公

如果把固体、液体分子看成立方体，则占犷利用油酸在水面上形成的单层

分子膜，可得油酸分子的直径d=g其中KS分别为油酸的体积和油膜的面积.

2.气体分子微观量的估算

(1)物质的量力=+，/为气体在标准状况下的体积，其单位为L.

(2)分子间距的估算方法：倘若气体分子均匀分布，每个分子占据一定的空间，假设为

立方体，分子位于每个立方体的中心，则每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子

占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距等于每个球体的直径.

特别提醒：(1)分子直径的数量级为巾，因此求出的数据只在数量级上有意义.

(2)阿伏加德罗常数6.02X1023是联系微观世界和宏观世界的桥梁.

二、分子力做功及物体的内能

1.分子力的特点

分子间作用力(指引力和斥力的合力)随分子间距离变化而变化的规律是：

(1)人乃时表现为斥力；

(2)r=_n)时分子力为零；

(3)r>c时表现为引力；

(4)r>10%以后，分子力变得

十分微弱，可以忽略不计，如图11—1.

图11-1

2.分子力做功的特点及势能的变化

分子力做正功时分子势能减小;分子力做负功时分子势能增大.（所有势能都有同样结论:

重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小.）

图11-2

由上面的分子力曲线可以得出如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能

随分子间距离而变化的图象如图11-2.可见分子势能与物体的体积有关，体积变化，分子

势能也变化.

3.物体的内能及内能变化

项目内容备注

分子动能各不相等

分子分子总动能由分子个数

温度是分子

动能和温度决定

平均动能的标志

内乙=八时,区最小

能分子力做正功，及减小

分子总瓦与分子个数、分子种

分子力做负功，耳增大

势能类、物体体积有关

分子力做功时，反和笈相互转化,但二者

之和不变

没有热传递时，/勺△〃

做功

内能实质：其他形式的能与内能的相互转化

做功和热传递在改变物

的改没有做功时,Q=XU

体内能上是等效的

变热传递实质：内能在物体间的转移

三种方式:传导、对流、辐射

特别提醒：内能与机械能不同.前者由物体内分子运动和分子间作用决定，与物体的温

度和体积有关，具体值难确定，但永不为零；后者由物体的速度、物体间相互作用、物体质

量决定，可以为零；内能和机械能在一定条件下可以相互转化.

三、气体性质的比较

项目内容备注

分子间距很大，作用力很弱

分子间碰撞频繁,分子运动混乱对理想气体，

气体分子

温度78&

运动的特点向各个方向运动的分子数相等

内能承-T

分子速率分布呈“中间多，两头少”

项II内容备注

①7=-273K

气体的温度

②7与r间隔相等，起点不同用于解释气

状态

产生原因：大量分子频繁碰撞器壁体定律

参量压强

微观决定因素:分子平均动能、分子密集程度

四、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，表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸

V

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)

(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，当刀=2(数量级是ICT%)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分子密集程度，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.

五、热力学定律

1.热力学第一定律：AU=Q+W

AUWQ

正值负值正值负值ll-ffl负值

内能内能外界对系系统对外系统从外界系统向外界

增加减少统做功界做功吸收热量放出热量

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）：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，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）

六、气体实验定律与理想气体的状态方程

1.气体实验定律：等温变化一一玻意耳定律："匕=生心等容变化——查理定律：-=

A

7；等压变化一一盖•吕萨克定律：只适用于一定质量的气体.

12V212

2.理想气体状态方程：用=竿或'（恒量）.适用于一定质量的理想气体.

【高频考点突破】

考点一分子动理论的应用

1.分子动理论是整个热学的基础,这部分内容在历年的高考题中均有所体现,几乎都是

以选择题的形式出现,主要涉及分子微观量的估算、分子热运动的规律和对布朗运动实质的

理解、分子力与分子间距的关系以及分子力做功情况的讨论等.

2.微观量估算时注意的问题

（1）在估算问题时,必须熟悉微观量与宏观量之间的联系,要善于从问题中找出与所要估

算的微观量有关的宏观量,如摩尔体积、密度、体积、面积、温度等.

（2）要求会构建合理的体积模型，在估算固体和液体的分子大小时，一般采用分子球体

模型；估算气体分子间距（不是分子的大小）时，一般采用立方体模型.阿伏加德罗常数及

是联系宏观世界和微观世界的桥梁.

例1、用可放大600倍的显微镜观察布朗运动.估计放大后的小颗粒（碳）体积为1X10

10m*碳的密度是2.25X10：'kg/nA摩尔质量是1.2X10-2kg/mol,阿伏加德罗常数为6.0

X10230101二试估算小颗粒中的分子数和碳分子的直径？（取1位有效数字）

【解析】设小颗粒边长为鸟可认为小颗粒为正方体，放大600倍后，其体积为片

（600a）5

小颗粒的实际体积为V=a-

小颗粒的质量为JB=PV

授谈好看成一个球体，且备唆分子紧挨在一起组成该小颗粒，则小颗粒所含分子数为

而

方产

联立以上各式并代入数据解得*5X10”个

设碳分子的直径为d,则一个碳分子的体积为V：=^d

又因为V=nV,

解得碳分子的直径约为43X10—：m.

【答案】5X10i°个3X10'°m

【变式探究】教育部办公厅和卫生部办公厅日前联合发布了《关于进一步加强学校控烟

工作的意见》.《意见》中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身

的戒烟，教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑.试估算一个高约2.8m,面积约10m?的两人

办公室,若只有一人吸了一根烟.求：

（1）估算被污染的空气分子间的平均距离；

（2）另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子.（人正常呼吸一次吸入

气体300cm3,一根烟大约吸10次）

【解析】（1）吸烟者吸一根烟吸入气体的总体积为10X300cm：

含有空气分子数：

1OX3OOX1O_6....

n=————^X6.02X10”个=8.1X10“个

22.4X10

办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为

8.1X10；；人,：、,”人,,

际小加=2.9X10*

每个污染分子所占体积为片。

4.yAlu

所以平均距离为z=7x10

（2）被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为

2.9X10；：X300XICT'个=8.7X10’个.

【答案】（l）7X10-!m（2）8.7X10二个

考点二物体内能变化问题分析

1.根据热力学第一定律△〃=»'+。，做功和热传递都可能引起物体内能的变化.

2.对于一定质量的理想气体，*恒量.理想气体的分子势能不计，故其内能只由分

子动能决定，即只由物体的温度决定.温度变化，则内能发生变化.

3.已知气体体积的变化，可以分析做功情况，气体膨胀，则气体对外界做功；气体压

缩，则外界对气体做功.气体体积不变，则只能由热传递引起内能的变化.

例2、关于一定量的气体，下列叙述正确的是（）

A.气体吸收的热量可以完全转化为功

B.气体体积增大时，其内能一定减少

C.气体从外界吸收热量，其内能一定增加

D.外界对气体做功，气体内能可能减少

【解析】由热力学第二定律知,热量可以完全转化为功,但要引起其他变化,A选项对.

由热力学第一定律川+0知,改变物体内能的两种方式是做功和热传递,B项只说明气体

对外做功,没有考虑热传递;C项只说明气体从外界吸收热量,没有考虑做功情况,故B、C选

项均错,D选项对.

【答案】AD

【变式探究】如图11一3所示,一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分.已知a内有一

定量的稀薄气体,b内为真空.抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态.在此过程中

()

图11-3

A.气体对外界做功，内能减少

B.气体不做功，内能不变

C.气体压强变小，温度降低

D.气体压强变小，温度不变

【答案】BD.

【解析】因b内为真空，抽开隔板K后,a内气体对外界不做功，由知内能不

变，故选项A错误,选项B正确.稀薄气体可看作理想气体,其内能只与温度有关,气体的内能

不变,温度也不变，由口/=R松和匕〈勿知26,即气体压强变小,故选项C错误,选项D正确.

考点三气体的状态方程应用

1.气体状态变化关系

（1）等温过程：或（玻意耳定律）.

⑵等容过程：1或今=今（查理定律）.

112

VV\v

⑶等压过程：亍=61或盖一2吕萨克定律）.

112

（4）理想气体状态方程：或写=竿.

112

2.状态方程的应用

确定要分析气体的初状态量和末状态量，建立状态方程，若是两部分气体，还应找出状

态量间的关系，若是两个过程，应注意衔接状态，求压强时，通过对活塞或液柱受力分析，

由平衡条件求出.

例2、如图11一4所示，一开口气缸内盛有密度为P的某种液体;一长为/的粗细均匀

的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为7/4.

现有活塞将气缸封闭（图中未画出），使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变.当

小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为〃2,求此时气缸内气体的压强.大

气压强为A,重力加速度为g.

3

【解析】设当小瓶内气体的长度为J时,压强为"；当小瓶的底部恰好与液面相平时,

瓶内气体的压强为P2,气缸内气体的压强为R,由题意知

①（2分）

由玻意耳定律得

Q11

5@（5分）

图11一4

式中S为小瓶的横截面积.联立①②，得

31

R=5（R+]0g/）③（7分）

又有④（8分）

31

联立③④得"=势+[。£/.（10分）

3I

【答案】-p）+-Pgl

【变式探究】如图n-5,绝热汽缸/与导热汽缸6均固定于地面，由刚性杆连接的绝热

活塞与两汽缸间均无摩擦.两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为砥温度

均为几缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，力中气体压强为原来的1.2倍.设环境温度

始终保持不变求汽缸/中气体的体积匕和温度看.

图11—5

【解析】设初态压强为p,膨胀后4»压强相等

月=L2R

上中气体始末状态温度相等

影阮=1.2仆（2国一0

.7

..V=~Vt

6

/部分气体满足

p：

~Tt~

：.1=1.47；

【答案】匕=除片1.4五

6

【难点探究】

难点一微观量的计算

阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁.分子的质量施、分子体积以分子直径

，等微观量可利用摩尔质量〃、摩尔体积，等宏观量和阿伏加德罗常数山求解：

M

（1）分子质量：加=”；

（2）分子的大小：球体模型％立方体模型股="

6

V〃

（3）分子占据的空间体积：H=~=一示（固体和液体可忽略分子之间的间隙，分表示一

个分子的体积；对于气体，/表示一个分子的活动空间的体积）；（4）物质（质量为小体积

mV'

为广）所含的分子数：n=/n=~NA.

例1、某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸

的摩尔质量"=0.283kg/mol,密度P=0.895X103kg/n?.若100滴油酸的体积为1mL,

则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？（取加=6.02X1（）23mol—1,球的体积

，与直径〃的关系为『=看加〃，结果保留一位有效数字）

【答案】1X10：m；

1解析】一个油酸分子的体积国

由球的体积与直径的关系提疑直径尸^^

1X1仆7

一滴油酸的体积片匕濡二=1X10-7：

1滴油酸所形成的单分子油膜的面积1,产,

解得5s=1X10：m：

【变式探究】“用油膜法估测分子的大小”实验中，以下选项中不作为本次实验的科学

依据的是（）

A.将油膜看成单分子层油膜

B.将油膜分子近似看成球体或正立方体

C.考虑了各油酸分子间的间隙

D.油膜的体积等于总的分子体积之和

【答案】C

【解析】本实验没有考虑各油酸分子间的间隙，而是将油膜看成单分子层油膜，故选

项C不是本次实验的科学依据.

难点二气体状态变化图象问题

一定质量的某种理想气体的等温、等容、等压图象

变化过程变化规律图象

P

遵循玻意耳定律/图象为双曲线，对

等温同一气体，乘积大的图线对应的高，即〉

7TT\;O

变化图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应

的7高，即图中T力T\A/

等容遵循查理定律苧=C,p-T图象为过原点的直线，

变化对同一气体，斜率大的图线对应的V小，即图中V2VV1

1OZ\T

遵循盖•吕萨克定律彳=C.V—T图象为过原点的2

等压1'/

直线，对同一气体，斜率大的图线对应的p小，即图中

变化—>T

p2<pl

例2、如图7—15—1所示，一个上端开口、下端封闭的细长玻璃管，下部有长人=66

cm的水银柱，中间封有长乙=6.6cm的空气柱，上部有长A=44cm的水银柱，此时水银

面恰好与管口平齐.已知大气压强为加=76cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢

地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想

气体，在转动过程中没有发生漏气.

图7—15—1

【答案】12cm9.2cm

，【解析】设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为4=乃+。43①

式中，O和g分别表示水银的密度和重力加速度.

玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空.设此时开

口端剩下的水银柱长度为x，则

p>—Pgl\,n+ogx=伪②

式中，生为管内空气柱的压强.由玻意耳定律得

P\(S/z)=pzlSli)③

式中，方是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积.

由①②③式和题给条件得力=12cm©

从开始转动一周后，设空气柱的压强为例，则

P3=Po+PffX®

由玻意耳定律得回(SA)=a(S')@

式中，h'是此时空气柱的长度.

由①②©⑤⑥式得h'弋9.2cm⑦

【点评】气体状态变化过程中，温度不变是本题的基本条件，玻璃管开口向下时将有

部分水银流出是本题审题的关键.本题是气体实验定律的应用，下面的变式题考查的则是气

体状态图象问题，主要考查等压、等容、等温过程的图象特点.

【变式探究】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7—15—2中的图象能正确表示该过程中空气的压强0和体积，关系的是()

图7—15—2

【答案】B

【解析】理想气体等温压缩过程，由玻意耳定律”=C,p-U图象为双曲线，p-湎

冢为过原点的直线，选项B正确.

难点三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3、如图7—15—3所示，一直立的气缸用一质量为勿的活塞封闭一定质量的理想气

体，活塞横截面积为$气体最初的体积为气体最初的压强为々.气缸内壁光滑且缸壁是

导热的.开始时活塞被固定，打开固定螺栓活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在区

设周围环境温度保持不变，已知大气压强为a，重力加速度为g.求：

(1)活塞停在5点时缸内封闭气体的体积匕

(2)整个过程中气体通过缸壁传递的热量Q.

K

A

BL------

图7-15-3

【解析】（1）设活塞在5处时被封闭气体的压强为尸，活塞受力平衡：p.S+琼萨pS

解得P=P：+~

由玻意耳定律：^>-.V=pV

解得气体体积片.誓

2尸：外用g

（2）由于气体的温度不变，则内能的变化△尸0

活塞下降的高度为：力=苫一（

整个过程中外界对气体做功配=3：5+.）力

根据热力学第一定律，△户叶。

解得L—V-

即气体通过缸壁向外界放出的热量为^瓷

【答案】⑴或%⑵生+些

7TV,

【点评】本题重点考查理想气体等温变化规律和热力学第一定律的应用.选择活塞为研究

对象，利用力的平衡条件求出气体末态压强，根据能量知识求出外界对气体做的功是解题的

关键.本题是外界对气体做功问题，下面的变式题则是气体对外界做功问题.

【变式探究】如图7—15—4所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的理想气体被

活塞密封在气缸内，外界大气压强为为现对气缸缓慢加热，气体吸收热量。后，体积由％

增大为员则在此过程中，气体分子平均动能（选填“增大”、“不变”或“减

小”），气体内能变化了.

p。

图7—15—4

【答案】增大人R(松一/)

【解析】气体吸热过程等压膨胀，由体积/增大，故温度T升高；温度是分子

热运动平均动能的标态，温度升高，气体分子平均动能增大.根据热力学第一定律得：

=0+%而K=-A(K-H).所以气体内能变化了0一R(皈一1).

【变式探究2】如图7—15—5所示，一定质量的理想气体从状态/变化到状态8,再由

状态6变化到状态C.已知状态A的温度为300K.

(1)求气体在状态8的温度；

(2)由状态6变化到状态。的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由.

012jz/m3

图7-15-5

【答案】(1)1200K(2)放热，理由略

【解析】(1)由理想气体的状态方程竽=空得气体在状态6的温度＜=1200

TATHp,\VA

K.

(2)由状态6到状态C,气体做等容变化，由查理定律得：与=*则〃=竺7；,=600K

1BlcPB

故气体由状态8到状态C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小.根据热力学第

一定律△勺/r+&A0VO,犷=0,故y0,可知气体要放热.

【历届高考真题】

(2012高考】

（2012•重庆）图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻

璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱上升，则外界大

气的变化可能是（）

A.温度降低，压强增大

B.温度升高，压强不变

C.温度升高，压强减小

D.温度不变，压强减小

【答案】A

【解析】设玻璃泡中气体压强为p，外界大气压强为p，则p'=p+pg：b且玻璃泡中气

体与外界大气温度相同.液柱上升，气体体积减小，根据理想气体的状态方程三=C可知,

1

铿大，即冬变大，BCD均不符合要求，A正确.

【考点定位】气体

（2012•上海）28.（6分）右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与

温度变化关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C

下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C

内的水银面等高。

（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管（填：“向

上"或'‘向下”移动，直至____________;

（2）（单选）实验中多次改变气体温度，用AC表示气体升高的摄氏温度，用A2表示

B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是（）

【答案】（1）向下，C两管内水银面等高，（2）A,

【解析】（1）为使气体压强不变应使两侧水银面相平，由于温度升高，左侧气体体积膨

胀，为使两边液面相平，需使右侧玻璃管向下移动；

（2）由于左侧发生的是等压变化，即匕=竺=物”=恒量

TATM

因此-Lt图象是一条过坐标原点的直线，因此A选项正确.

【考点定位】热学实蛤

（2012•广东）14.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木质推杆前端

粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，再次压缩过程中

（）

A.气体温度升高，压强不变

B.气体温度升高，压强变大

C.气体对外界做正功，其体内能增加

D.外界对气体做正功，气体内能减少

【答案】3

【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对

气体做正功.由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不

及向外界传递热量。根据热力学第一定律△U=W-Q，这时外力做的期能用来噌加气体的

内能.这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能噌加，气体温度升高.所以艾绒

即刻被点燃.由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压

强变大.故3选项正确，其它选项都错.

【考点定位】气体

（2012•大纲版全国卷）14.下列关于布朗运动的说法，正确的是

A.布朗运动是液体分子的无规则运动

B.液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧列

C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的

D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的

【答案】BD

【解析】布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动，是液体分子的无规则运动的反映，布

朗运动不是由于液体各部分的温度不同而引起的选项AC错误；液体温度越高，悬浮粒子越

小，布朗运动越剧列，选项B正确；布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用

的不平衡引起的，选项D正确。

【考点定位】此题考查分子动理论。

17.模块3-3试题（12分）

（1）（2012•海南）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r。.。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处时分子势能为零，下列说法正确的是

A.在r>r。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「=4时，分子势能最小，动能最大

D.在r=r°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

【答案】ACE

【解析】在r>n阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力

作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增加，势能减小，选项A正确；在r〈n

阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，

选项B错误；在r=r0时，分子势能最小，动能最大，选项C正确；在整个过程中，只有分

子力做功，分子动能和势能之和保持不变，在r=r0时，分子势能为负值，选项D错误E正

确。

【考点定位】此题考查分子力、分子力做功和势能变化及其相关知识。

（2）（2012•海南）如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为巾、面积为S的

活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L现让小车以一较小的水平

恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为M，不计

气缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为R,整个过程中温度保持

不变。求小车的加速度的大小。

左!I—C,

PqSd

【答案】a=

m（L-d）

【解析】设小车加速度大小为a,稳定时气缸内气体的压强为口，活塞受到气缸内外气

体的压力分别为，f\=p\S,fi>-poS,

由牛顿第二定律得：f.=ma,

小车静止时，在平衡情况下，气缸内气体的压强应为M，由玻意耳定律得："匕=口/

式中V=SL,K=S（L-d）,

PSd

联立解得:a

m（L-d}

【考点定位】此题考查玻意耳定律和牛顿第：定律及其相关知识。

（2012•四川）14.物体由大量分子组成，下列说法正确的是

A.分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大

B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小

C.物体的内能跟物体的温度和体积有关

D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能

【答案】C

【解析】分子运动越剧烈，分子的平均动能越大，但不一定每个分子的动能都越大，A

错误。分子间引力总是随着分子间的距离增大而减小，B错误。物体的内能跟物体的温度和

体积有关，C正确。做功和热传递都能改变物体的内能，D错误。

【考点定位】本题考查分子运动论的基本内容。分子热运动，分子间作用力，物体的内

能。

（2012•全国新课标卷）33.[物理——选修3-3]（15分）

（1）（6分）关于热力学定律，下列说法正确的是（填入正确选项前的字母,

选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0

分）。

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

1).不可能使热量从低温物体传向高温物体

E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程

(2)(9分)如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水

槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气

体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S,整个系统稳定后，U形管内左右水

银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

(i)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)

(ii)将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为60mm,

求加热后右侧水槽的水温。

【答案】(1)ACE

(2)(i)180mmIlg(ii)364K

【解析】

(1)对物体做功或向它传递热量是增加物体的内能的方法，A正确：对某物体做功，

同时对外散发热置，物体的内能可能充少，3错误।并非热不能完全转化为功，而是在不引

起其他变化的条件下热不能完全转化为功.在一定条件下，可以从单一热源吸收热鬣，使之

完全变为功，C正确：在外界对物体做功的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，

D错误；根据热力学第二定律，期这为热的嫡，过程是不可逆过程，r正确.

(2)

(i)在打开同门S前，两水槽水温均为7；=273K.设玻璃泡B中气体的压强为P”

体积为％,玻璃泡C中气体的压强为pc，依题意有

Pi=Pc+"①

式中Ap=60mmHg。打开阀门S后，两水槽水温仍为To,设玻璃泡B中气体的压强为pB.

依题意，有

PB=%②

玻璃泡A和B中气体的体积为

匕=匕+匕③

根据玻意耳定律得

P居=PB%④

联立①②③④式，并代入题给数据得

pc=—Z\p=180mmHg⑤

(ii)当右侧水槽的水温加热至7'时，U形管左右水银柱高度差为3。玻璃泡C中

气体的压强为

PC=PB+^P⑥

玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得

生=及⑦

T。r

联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得

r=364K⑧

【考点定位】本考点主要考查热学、气体的等温和等容变化及理想气体的状态方程。

(2012•江苏)A.[选修3-3](12分)

(1)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有.

(A)水电可以停在水面上(B)叶面上的露珠呈球形

(0滴入水中的红墨水很快散开(D)悬浮在水中的花粉做无规则运动

(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析,这是由

于

分子热运动的增大了.该气体在温度「、T2时的分子速率分布图象如题

12A-1图所示，则”(选填"大于”或“小于”)T2.

(3)如题12A-2图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，

体压强P=1.0*l()5pa,吸收的热量Q=7.0*10打,求此过程中气体内能的增量.

各速率区间的分子数

占总分子数的百分比

【解析】12A.（DAB；C选项是扩散现象，D现象是布朗运动

（2）平均动能;小于

（3）等压变化匕=匕对外做的功W=p（VB-VA）

根据热力学第一定律△U=Q-W解得=5.0*104

【考点定位】分子动理论热力学第一定律

（2012•福建）选考28、【原题】［物理-选修3-3］（本题共有两小题，每小题6分，共

12分。每小题只有一个选项符合题意）

（1）关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是「。（填选项前的字母）

A.一定量气体吸收热量，其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物

体

C.若两分子间距离增大，分子势能一定增大D.若两分子间距离减小，分子间引力和斥

力都增大

（2）空气压缩机的储气罐中储有1.Oatm的空气6.0L,现再充入1.0atm的空气9.0L。

设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为。（填选

项前的字母）

A.2.5atmB.2.0atmC.1.5atmD.1.0atm

【答案】（1）D（2）A

【解析】（1）改变内能有热传递和做功，如果吸热飒处做功要少得话，物体的内能会

减小，所以答案A错；在引起变化的条件下，热量可以从低温传给高温如空调薮以答案B

错；在分子力为排斥力时距离噌大分子势能减小，答案C错，正确答案选D.

D由等温变化可知耳（匕+匕）=白匕代入数据可知答案A正确;

【考点定位】内能.分子势能、分子间相互作用，气体定律等

（2012•山东）36.（8分）【物理一物理3-3］（1）以下说法正确的是

a.水的饱和汽压随温度的升高而增大

b.扩散现象表明，分子在永不停息地运动

c.当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小

d.一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小

（2）如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气

相通，左端封闭气柱长/=20c»i（可视为理想气体），两管中水银面等高。先将右端与一低

压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面人=10cm（环境温度不变，大气

压强Po=IScmHg）

①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）

②此过程中左管内的气体对外界（填“做正功”“做负功”“不做

功”），气体将（填“吸热”或放热“）。

36.（1）解析】当分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力也减小，选

项。错误；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大,

选项d错误。

（2）①设U型管横截面积为$,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为P1,右端与

一低压舱接通后左管中封闭气体压强为Pz，气柱长度为稳定后低压舱内的压强为P。

左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得PM=P2匕①Pi=Po

②P2=P+P〃③匕=/®V2=l2S⑤

由几何关系得h=2（l2-ll）⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得

p=50c/wHg⑦②做正功；吸热

【考点定位】热学

（2012•上海）31.（13分）如图，长£=100cni,粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放

置时，长Z«=50cm的空气柱被水银封住，水银柱长/F30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下

的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有5cm的水银柱进入玻璃管。设整个过

程中温度始终保持不变，大气压强R=75cmHg。求：

P100cmI

50cma卜30cm“

(1)插入水银槽后管内气体的压强p；

(2)管口距水银槽液面的距离〃。

【解析】

(1)设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，管截面积为S,此时气柱长l=70cm

由玻意耳定律：P=R£