高考物理一轮复习 第十一章 热学-人教版高三物理试题

第十一章 热学必须掌握的概念、公式或规律必须理解的7个关键点必须明确的7个易错易混点1.7个重要概念布朗运动、内能、分子平均动能、温度、理想气体、饱和蒸发、相对湿度1.球体、正方体是物质分子的理想模型2.布朗运动不是分子的运动，而是固体小颗粒的运动1.温度降低，分子的平均动能减小，但某个分子的速率不一定减小2.5个公式pVccccWQU3.分子间的相互作用力是分子间斥力，引力的合力4.单晶体、多晶体、非晶体的区别2.物体体积增大，分子势能不一定增大3.物体的动能增大，其内能不一定增大4.气体实验定律在温度足够低时并不适用3.4个规律分子间的相互作用力随分子间距变化规律分子势能随分子间距变化的规律微观量的计算热力学第一、第二定律5.理想气体状态方程的条件是一定质量的理想气体6.热力学第一定律的实质为能量的转化和守恒定律7.热力学第二定律的两种表述是等价的5.一定质量的气体等容变化时，气体压强跟摄氏温度不成正比6.气体向真空中自由膨胀时不对外做功7.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体第1节分子动理论内能 真题回放1(2013·课标全国卷)(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近在此过程中，下列说法正确的是()A分子力先增大，后一直减小B分子力先做正功，后做负功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，后减小E分子势能和动能之和不变【解析】当距离较远时，分子力表现为引力，靠近过程中分子力做正功，动能增大，势能减小；当距离减小至分子平衡距离时，引力和斥力相等，合力为零，动能最大，势能最小；当距离继续减小时，分子力表现为斥力，继续靠近过程中，斥力做负功，势能增大，动能减小，因为只有分子力做功，所以动能和势能之和不变，选项B、C、E正确【答案】BCE2(2013·福建高考)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()【解析】当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能Ep减小当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大当rr0时，分子力为零，此时分子势能最小故选项B正确【答案】B3(2013·北京高考)下列说法正确的是()A液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B液体分子的无规则运动称为布朗运动C物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D物体对外界做功，其内能一定减少【解析】根据布朗运动的定义及热力学第一定律来判断布朗运动是指液体中悬浮微粒的无规则运动，而不是指液体分子的运动，选项A正确、选项B错误；改变物体内能的方式有做功和传热，当仅知道物体从外界吸收热量或者物体对外界做功时无法判断物体内能的变化，选项C、D错误【答案】A考向分析1.考纲展示(1)分子动理论的基本观点和实验依据(2)阿伏加德罗常数(3)气体分子运动速率的统计分布(4)温度是分子平均动能的标志、内能(5)实验：用油膜法估测分子的大小2.命题趋势本章内容为新课标地区的选考内容，经常考查分子力，分子势能、分子动能、内能、布朗运动等方面的内容3.选材特点(1)利用分子间距变化，直接分析分子力、分子势能等的变化(2)利用一些图象分析分子力、分子势能的变化(3)布朗运动与分子运动的区别考点一 分子直径、质量、数目等微观量的估算一、宏观量与微观量的相互关系1微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm，物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度.3相互关系(1)一个分子的质量：m0.(2)一个分子的体积：V0.(注：对气体，V0为分子所占空间体积)(3)物体所含的分子数：n·NA·NA或n·NA·NA.(4)单位质量中所含的分子数：n.二、求解分子直径时的两种模型1把分子看做球形，d.2把分子看做小立方体，d.对于气体，按上述思路算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离【例1】(2014·长沙模拟)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知1克拉0.2克，则()Aa克拉钻石所含有的分子数为Ba克拉钻石所含有的分子数为C每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)D每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)【解析】a克拉钻石物质的量为n，所含分子数为nnNA，钻石的摩尔体积为V(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0，设钻石分子直径为d，则V03，联立解得d(单位为m)故C正确【答案】C【反思总结】微观量的求解方法(1)分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带(2)建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形气体分子所占据的空间则建立立方体模型突破训练1(多选)一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有()A油酸分子的直径dB油酸分子的直径dC油酸所含的分子数NNAD油酸所含的分子数NNA【解析】设油酸分子的直径为d，则有dS得d；B对设油酸所含的分子数为N，则有NNA.C对【答案】BC考点二 布朗运动与分子热运动布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息地无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映【例2】做布朗运动实验，得到某个观测记录如图11­1­1.图中记录的是() 图11­1­1A分子无规则运动的情况B某个微粒做布朗运动的轨迹C某个微粒做布朗运动的速度时间图线D按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故B项错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度时间图线，故C项错误、D项正确【答案】D突破训练2关于布朗运动，下列说法中正确的是()A布朗运动只能在液体中发生B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C布朗研究悬浮在水中的花粉颗粒时，用放大镜看到了花粉颗粒的无规则运动D我们把墨汁滴在水中，不能用肉眼看到碳粒做布朗运动【解析】布朗运动的产生原因是周围液体(或气体)分子对小悬浮颗粒撞击的不均衡造成的，在气体中也能发生，A错从阳光中看到的尘埃，其尺寸往往比布朗运动中固体微粒的尺寸大得多，空气分子对它们的碰撞的不均匀性已不甚明显，它们在空中的无序翻滚主要是在重力、浮力和气流的共同影响下形成的，不是布朗运动，B错要观察布朗运动必须借助于显微镜，不能直接看到，也不能用放大镜看到，所以C错、D正确【答案】D考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力与分子势能的比较名称项目分子间的相互作用力F分子势能Ep与分子间距的关系图象随分子间距的变化情况r<r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引<F斥，F表现为斥力r增大，斥力做正功，分子势能减少r减小，斥力做负功，分子势能增加r>r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引>F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r>10r0(109 m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零【例3】 (2012·海南高考)(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11­1­2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()图11­1­2A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rr0时，分子势能最小，动能最大D在rr0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】由Ep­r图可知：在r>r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确在r<r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误在rr0时，分子势能最小，动能最大，故选项C正确在rr0时，分子势能最小，但不为零，故选项D错误在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E正确【答案】ACE突破训练3(多选)下列说法正确的是()A分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a、b间作用力为零时，a的动能一定最大B用力压缩气球，气球会产生反抗压缩的弹力，说明分子间存在斥力C温度高的物体内能不一定大D气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大【解析】分子间同时存在引力和斥力的作用，当分子间距离较大时，分子间作用力表现为引力，故分子a从远处趋近固定不动的分子b时，分子间作用力做正功，分子的动能增大，当a、b间作用力为零时，a的动能达到最大，A正确；用力压缩气球，气球会产生反抗压缩的弹力是由气体压强造成，B错误；物体的内能等于所有分子的动能和势能之和，温度高，所有分子的平均动能大，但物体的内能不一定大，C正确；气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，若单位体积分子的个数减少，则气体的压强有可能减小，D错误【答案】AC考点四 实验：用油膜法估测分子的大小1.实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径图11­1­32实验器材：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔3实验步骤(1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液(2)往边长为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶