高三物理二轮复习 第一篇 专题通关七 分子动理论 气体及热力学定律 7 机械能守恒定律 功能关系课件.ppt
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专题七分子动理论气体及热力学定律 高考这样考 1 多选 2015 全国卷 下列说法正确的是 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 选B C D 晶体敲碎后仍为晶体 故A错误 有些晶体 如有些单晶体 在不同的方向上有不同的光学性质 即具有各向异性 B正确 碳元素由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 如石墨和金刚石 故C正确 在合适的条件下 某些晶体和非晶体可以相互转化 如二氧化硅晶体加热再凝固后成为玻璃 D正确 在熔化过程中 晶体的内能要增大 E错误 2 2015 福建高考 下列有关分子动理论和物质结构的认识 其中正确的是 A 分子间距离减小时分子势能一定减小B 温度越高 物体中分子无规则运动越剧烈C 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D 非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 解析 选B 若分子间距离减小时分子力做负功 分子势能增大 A错 温度越高 分子无规则运动越剧烈 运动速率大的分子数增多 B对 C错 多晶体的物理性质具有各向同性 D错 3 2015 重庆高考 某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的 且车胎体积增大 若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体 那么 A 外界对胎内气体做功 气体内能减小B 外界对胎内气体做功 气体内能增大C 胎内气体对外界做功 内能减小D 胎内气体对外界做功 内能增大 解析 选D 由理想气体状态方程 C可知 对于一定质量的理想气体 压强和体积都增大时温度一定升高 而一定质量的理想气体 其内能仅与温度有关 温度升高时内能增大 因为车胎体积增大 所以胎内气体对外界做功 综上可知 选项D正确 选项A B C错误 4 2015 福建高考 如图 一定质量的理想气体 由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c 设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc 在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac 则 A Tb Tc Qab QacB Tb Tc QabQacD Tb Tc Qab Qac 解析 选C p V图像中状态c b所围的面积相等 Tb Tc 因此在过程ab和ac中 内能变化相等 过程ac不做功 过程ab气体对外做功 据热力学定律 U W Q可知 Qab Qac 故选C 5 多选 2015 广东高考 如图为某实验器材的结构示意图 金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气 内筒中有水 在水加热升温的过程中 被封闭的空气 A 内能增大B 压强增大C 分子间引力和斥力都减小D 所有分子运动速率都增大 解析 选A B 空气体积不变 故做功为0 即W 0 又因为外壁隔热 而内壁由于水的升温会吸收热量 故Q 0 由热力学第一定律 U W Q可得 U 0 内能增加 A正确 空气体积不变 分子数密度不变 气体内能增加 温度升高 分子热运动变剧烈 对器壁撞击加强 故压强变大 B正确 分子间距离不变 故作用力大小不变 C错误 气体温度升高 分子的平均热运动速率加快 不代表每一个分子运动都加快 D错误 考情分析 主要题型 选择题 填空题 计算题命题特点 1 选择题形式的命题有时单纯考查一个知识点 有时涉及的内容会比较琐碎 2 计算题形式的命题多是一个情景下多个设问 综合考查多个知识点 例如 对气体实验定律与热力学第一定律综合考查 3 填空题形式的命题多是针对一些物理量的判断或简单计算 主干回顾 要素扫描 1 分子动理论 分子直径的数量级是 分子永不停息地做 分子间存在相互作用的 2 气体实验定律和理想气体状态方程 10 10m 无规则运动 引力和斥力 p1V1 p2V2 3 热力学定律 热力学第一定律 U 热力学第二定律 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都 W Q 具有方向性 热点考向1分子动理论 固体 液体 典例1 多选 清晨 草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠 这一物理过程中 水分子间的 A 斥力消失 引力增大B 引力 斥力都减小C 引力 斥力都增大D 分子势能增大E 分子势能减小 名师解读 1 命题立意 考查分子间的引力 斥力以及分子势能与分子间距离的关系 2 关键信息 水汽凝结成的水珠 3 答题必备 分子间引力与斥力都随分子间距离的减小而增大 但斥力变化快 分子间距离等于r0时 分子势能最小 4 易错警示 误认为水汽凝结成水珠的过程中 分子间作用力表现为引力是由于斥力消失 而误选A 解析 选C E 当水汽凝结成水珠时 水分子之间的距离减小 分子间的引力和斥力同时增大 只是斥力比引力增加得更快一些 选项C正确 水汽分子间距离远大于r0 水珠分子间距离近似等于r0 由水汽凝结成水珠时 分子势能减小 选项E正确 典例2 多选 2014 新课标全国卷 下列说法正确的是 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 干湿泡温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 解题探究 1 布朗运动是 的无规则运动 反映了液体分子的无规则运动 2 表面张力使液体表面有 3 液晶的某些性质具有 的特点 液体中悬浮微粒 收缩的趋势 各向异性 解析 选B C E 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动 A错误 空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 B正确 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 C正确 高原地区水的沸点较低 是由于高原地区气压低 故水的沸点也较低 D错误 干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度 是由于湿泡外纱布中水蒸发吸收热量 使湿泡的温度降低 E正确 规律总结 分子动理论的三个核心规律1 分子模型 分子数 1 分子模型 球模型 V R3 立方体模型 V a3 2 分子数 2 分子运动 分子做永不停息的无规则运动 温度越高 分子的无规则运动越剧烈 3 分子势能 分子力与分子间距离的关系 题组过关 1 以下说法正确的是 A 无论什么物质 只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数B 分子引力不等于分子斥力时 违背了牛顿第三定律C 1g氢气和1g氧气含有的分子数相同 都是6 02 1023个D 阳光从缝隙射入教室 从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动 解析 选A 摩尔数就是表示物质的量 A正确 分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力 它们的大小不一定相等 选项B错误 氢气分子和氧气分子的摩尔质量不同 所以1g氢气和1g氧气含有的分子数不同 选项C错误 布朗运动只有在显微镜下才能看到 直接用肉眼是看不到的 从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动 选项D错误 2 多选 下列说法正确的是 A 液体的分子势能与体积有关B 落在荷叶上的水呈球状是因为液体表面存在张力C 饱和蒸汽是指液体不再蒸发 蒸汽不再液化时的状态D 布朗运动表明了分子越小 分子运动越剧烈E 物体的温度升高 并不表示物体中所有分子的动能都增大 解析 选A B E 液体的体积与液体分子之间的距离有关 所以液体的分子势能与液体的体积有关 选项A正确 荷叶上的水呈球形是水的表面张力作用的结果 选项B正确 饱和状态下液体仍在蒸发 蒸汽仍在液化 只是蒸发与液化处于动态平衡 选项C错误 布朗运动表明微粒越小 布朗运动越剧烈 并不能说明分子越小 分子运动越剧烈 选项D错误 物体温度升高 表示物体分子的平均动能增大 但并不一定是物体中所有分子的动能都增大 选项E正确 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 解析 选A C D 温度越高 分子运动越剧烈 扩散进行得越快 A项正确 扩散现象是不同物质相互进入到间隙中 不是化学反应 B项错 扩散现象说明分子是无规则运动的 C项正确 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生 D项正确 液体中的扩散现象与对流没有关系 E项错 加固训练 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M 0 283kg mol 密度 0 895 103kg m3 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NA 6 02 1023mol 1 球的体积V与直径D的关系为V D3 结果保留一位有效数字 解析 一个油酸分子的体积V0 由球的体积与直径的关系得分子直径D 一滴油酸的体积V m3 1 10 8m31滴油酸所形成的单分子油膜的面积S 解得 S 1 101m2答案 1 101m2 热点考向2气体实验定律的应用 典例3 2015 全国卷 如图 一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成 两圆筒中各有一个活塞 已知大活塞的质量为m1 2 50kg 横截面积为S1 80 0cm2 小活塞的质量为m2 1 50kg 横截面积为S2 40 0cm2 两活塞用刚性轻杆连接 间距保持为l 40 0cm 汽缸外大气的压强为p 1 00 105Pa 温度为T 303K 初始时大活塞与大圆筒底部相距 两活塞间封闭气体的温度为T1 495K 现汽缸内气体温度缓 慢下降 活塞缓慢下移 忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦 重力加速度大小g取10m s2 求 1 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间 缸内封闭气体的温度 2 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时 缸内封闭气体的压强 名师解读 1 命题立意 考查气体实验定律的应用及应用平衡条件分析压强的能力 2 关键信息 忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦 两圆筒横截面积S1 S2 3 答题必备 盖 吕萨克定律 查理定律 共点力平衡条件 4 易错警示 误认为活塞下移时 封闭气体等容变化 计算 1 问时错用查理定律 解析 1 设初始时气体体积为V1 在大活塞与大圆筒底部刚接触时 缸内封闭气体的体积为V2 温度为T2 由题给条件得V1 V2 S2l 在活塞缓慢下移的过程中 用p1表示缸内气体的压强 由力的平衡条件得S1 p1 p m1g m2g S2 p1 p 故缸内气体的压强不变 由盖 吕萨克定律有 联立 式并代入题给数据得T2 330K 2 在大活塞与大圆筒底部刚接触时 被封闭气体的压强为p1 在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中 被封闭气体的体积不变 设达到热平衡时被封闭气体的压强为p 由查理定律 有 联立 式并代入题给数据得p 1 01 105Pa答案 1 330K 2 1 01 105Pa 典例4 9分 2014 新课标全国卷 一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内 汽缸壁导热良好 活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动 开始时气体压强为p 活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h 外界的温度为T0 现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面 沙子倒完时 活塞下降了 若此后外界的温度变为T 求重新达到平衡后气体的体积 已知外界大气的压强始终保持不变 重力加速度大小为g 拿分策略 按照过程列方程 就能拿到4分 若能正确计算求出S 并进一步求出最终结果再拿下5分 则得满分9分 解析 设汽缸的横截面积为S 沙子倒在活塞上后 对气体产生的压强为 p 由玻意耳定律得phS p p h h S 2分 解得 p p 1分 外界的温度变为T后 设活塞距底部的高度为h 根据盖 吕萨克定律 得 2分 解得h 1分 据题意可得 p 1分 气体最后的体积为V Sh 1分 联立 式得V 1分 答案 迁移训练 迁移1 改为分析内能变化 热传递 典例4 中 若环境温度不变 活塞下降后 气体的内能 选填 不变 升高 或 降低 气体 选填 吸热 或 放热 解析 汽缸壁导热良好 缸内气体温度不变 所以气体的内能不变 此过程气体被压缩 外界对气体做功 根据热力学第一定律分析可得 气体向外界放热 答案 不变放热 迁移2 改变条件 导热变为绝热 典例4 中 若汽缸壁和活塞绝热性能良好 活塞面积为S 沙子倒完时 封闭气体温度变为T 求此时气体的体积 解析 沙子倒在活塞上后 气体的压强p 根据理想气体状态方程解得 V 答案 迁移3 改为考查分子动能 分子势能 撞击次数 典例4 中 外界温度升高为T之后与倒沙子之前比较 气体分子平均动能 选填 不变 增大 或 减小 气体分子势能 选填 不变 增大 或 减小 单位时间内气体分子对活塞的撞击次数 选填 不变 增多 或 减少 解析 温度是分子平均动能的标志 所以温度升高时气体分子平均动能增大 理想气体忽略分子间作用力 所以气体分子势能不变 气体分子平均动能增大 密集程度增加 所以单位时间内气体分子对活塞的撞击次数增多 答案 增大不变增多 规律总结 应用气体实验定律的解题思路 1 选择研究对象 一定质量的理想气体 2 分析状态参量 利用液体压强公式 连通器原理 被液体封闭的气体 或平衡条件 被活塞封闭的气体 分析被封闭气体的压强特点 注意容器的导热性能 分析被封闭气体的温度特点 根据题中条件分析被封闭气体的体积特点 3 认识过程 选定规律 认清变化过程 选用合适的气体实验定律或理想气体状态方程列式求解 加固训练 一定质量理想气体的状态变化如图所示 则该气体 A 状态b的压强大于状态c的压强B 状态a的压强大于状态b的压强C 从状态c到状态d 体积减小D 从状态a到状态c 温度不变 解析 选A 根据理想气体状态方程 C可得 p C 可见 图线上各点处的压强与该点和坐标原点连线的斜率成反比 状态b处的斜率小于c处的斜率 说明状态b的压强大于状态c的压强 选项A正确 同理 状态a处的斜率大于b处的斜率 说明状态b的压强大于状态a的压强 选项B错误 根据题图 从状态c到状态d 气体的温度降低 体积增大 选项C错误 从状态a到状态c 温度升高 选项D错误 热点考向3热力学第一定律的综合应用 典例5 如图所示 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 气体压强p 1 0 105Pa 吸收的热量Q 7 0 102J 求此过程中气体内能的增量 解题探究 计算气体内能增量的思维轨迹 先根据盖 吕萨克定律计算状态B 时的体积 然后计算外界对气体做的功 最后根据热力学第一定律 求出气体内能的增量 解析 理想气体经历等压变化 由盖 吕萨克定律得解得 VB 8 0 10 3m3外界对气体做的功W p VA VB 1 0 105 6 0 10 3 8 0 10 3 J 2 102J根据热力学第一定律 U W Q解得 U 5 0 102J答案 5 0 102J 规律总结 分析理想气体 U W Q的常用思路 1 由体积变化分析气体做功情况 体积膨胀 气体对外界做功W0 2 由温度变化判断气体内能变化情况 温度升高 气体内能增大 U 0 温度降低 气体内能减小 U 0 3 由热力学第一定律 U Q W判断物体是吸热还是放热 题组过关 1 多选 夏天将密闭有空气的矿泉水瓶放进低温的冰箱中会变扁 此过程中瓶内空气 可看成理想气体 A 内能不变B 放出热量C 外界对气体做功D 分子的平均动能增加 解析 选B C 因为瓶子变扁体积减小 所以外界对它做功 因为温度降低 瓶子内气体内能减小 分子的平均动能减小 又根据热力学第一定律 瓶子中的空气向冰箱中释放热量 选项B C正确 2 2015 北京高考 下列说法正确的是 A 物体放出热量 其内能一定减小B 物体对外做功 其内能一定减小C 物体吸收热量 同时对外做功 其内能可能增加D 物体放出热量 同时对外做功 其内能可能不变 解析 选C 改变内能有两种方式 做功和热传递 物体放出热量 内能不一定减少 物体对外做功 内能也不一定减少 选项A B错误 物体吸收热量大于对外做功 内能可能增加 选项C正确 物体放出热量 同时对外做功 其内能一定减少 选项D错误 3 2015 孝感一模 如图所示 在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体 活塞与容器壁间能无摩擦滑动 容器的横截面积为S 将整个装置放在大气压恒为p0的空气中 开始时气体的温度为T0 活塞与容器底的距离为h0 当气体从外界吸收热量Q后 活塞缓慢上升d后再次平衡 问 1 外界空气的温度是多少 2 在此过程中的密闭气体的内能增加了多少 解析 1 取密闭气体为研究对象 活塞上升过程为等压变化 由盖 吕萨克定律有得外界温度T T0 2 活塞上升的过程 密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功 所以外界对系统做的功W mg p0S d根据热力学第一定律得 密闭气体增加的内能 U Q W Q mg p0S d 答案 1 T0 2 Q mg p0S d 加固训练 给旱区送水的消防车停在水平地面上 在缓慢放水过程中 若车胎不漏气 胎内气体温度不变 不计分子间势能 则胎内气体 A 从外界吸热B 对外界做负功C 分子平均动能减小D 内能增加 解析 选A 由于车胎内温度保持不变 故分子的平均动能不变 内能不变 放水过程中 车胎内气体体积增大 对外做功 由热力学第一定律可知 胎内气体吸热 A选项正确- 配套讲稿:
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