高考物理人教版 选修33.docx

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高考物理人教版选修33

一、分子动理论

1、物质是由大量分子组成的

（1）单分子油膜法测量分子直径

（2）

任何物质含有的微粒数相同

（3）对微观量的估算

分子两种模型：

球形和立方体（固体液体通常看成球形，空气分子占据的空间看成立方体）

利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量

a.分子质量：

b.分子体积：

c.分子数量：

2、分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动扩散现象）

（1）扩散现象：

不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快

（2）布朗运动：

它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。

布朗运动的三个主要特点：

永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。

产生布朗运动的原因：

它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。

布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明

物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。

（3）热运动：

分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈

3、分子间的相互作用力

分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。

但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。

分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。

在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力（即分子力）随距离变化的情况。

当两个分子间距在图象横坐标

距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，

的数量级为

m，相当于

位置叫做平衡位置。

当分子距离的数量级大于

m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了

4、温度--宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。

热力学温度与摄氏温度的关系：

练习题

1．关于扩散现象和布朗运动的说法正确的是（　　）

A．扩散现象发生的条件是不同物质互相接触，而布朗运动发生的条件是固体颗粒悬浮在气体或液体中

B．扩散现象证实分子在做无规则运动，布朗运动说明小颗粒在做无规则运动

C．扩散现象和布朗运动都说明分子在做无规则运动

D．以上说法均不对

2．以下说法正确的是（　　）

A．一般分子直径的数量级为10－10m

B．－2℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动

C．分子间同时存在分子引力和分子斥力

D．热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃

3．关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　）

A．机械能可以为零，但内能永远不为零

B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能

C．温度越高，物体的内能越大

D．0°C的冰的内能与等质量的0°C的水的内能相等

4．关于分子力和分子势能，下列说法正确的是（　　）

A．当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大而减小

B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而减小

C．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而增大

D．用打气筒给自行车打气时，越下压越费力，说明分子间斥力越来越大，分子间势能越来越大

5.从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量（　　）

A．氧气的密度和阿伏加德罗常数

B．氧气分子的体积和氧气的密度

C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数

D．氧气分子的体积和氧气分子的质量

6.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数．若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的油膜面积为S，这种油的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为（球的体积公式V＝

πR3）（　　）

A．d＝

，NA＝

B．d＝

，NA＝

C．d＝

，NA＝

D．d＝

，NA＝

7．给一定质量的温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”．某研究小组通过查阅资料知道：

水分子之间存在着一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在着相互作用的势能．在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．关于这个问题，下列说法中正确的是（　　）

A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

8.在两个分子间的距离由r0（平衡位置）变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能Ep的说法中，正确的是（　　）

A．F不断减小，Ep不断减小

B．F先增大后减小，Ep不断增大

C．F不断增大，Ep先减小后增大

D．F、Ep都是先减小后增大

9.如下图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0表示斥力，F<0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处静止释放，则下图中分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是（　　）

10.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成一层单分子油膜的形状如下图所示．

（1）若每一方格的边长为30mm，则油酸薄膜的面积为________m2；

（2）每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为______m3；

（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m.

11．利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数。

把密度ρ＝0.8×103kg/m3的某种油，用滴管滴一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝0.5×10－3cm3，形成的油膜面积为S＝0.7m2，油的摩尔质量M＝9×10－2kg/mol，若把油膜看成单分子层，每个油分子看成球形，那么：

（1）油分子的直径是多少？

（2）由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA是多少？

（先列出计算式，再代入数值计算，只要求保留一位有效数字）

12．要落实好国家提出“以人为本，创建和谐社会”的号召，不只是政府的事，要落实到我们每个人的生活中。

比如说公共场所禁止吸烟，我们知道被动吸烟比主动吸烟害处更多。

试估算一个高约2.8m，面积约10m2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）另一不吸烟者一次呼吸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）

内能

分子势能--分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

分子势能的大小与分子间距离有关，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。

（

时分子势能最小）

当

时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加

当

时，分子力为斥力，当r减少时，分子力做负功，分子是能增加

物体的内能--物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

（理想气体的内能只取决于温度）

1、改变系统内能的两种方式：

做功和热传递

热传递有三种不同的方式：

热传导、热对流和热辐射

这两种方式改变系统的内能是等效的

区别：

做功是系统内能和其他形式能之间发生转化；热传递是不同物体（或物体的不同部分）之间内能的转移

2、热力学第一定律

表达式

符号

+

外界对系统做功

系统从外界吸热

系统内能增加

-

系统对外界做功

系统向外界放热

系统内能减少

3、能量守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变

第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律

第二类永动机不可制成是因为其违背了热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行）

熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。

例题：

1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子势能的变化，则（　　）

A．气泡对外做功，内能不变，同时放热

B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热

C．气泡内能减少，同时放热

D．气泡内能不变，不吸热也不放热

2．如下图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是（　　）

A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律

B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律

C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

D．以上三种说法都不对

3．景颇族的祖先发明的点火器如下图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中（　　）

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，气体内能增加

D．外界对气体做正功，气体内能减少

4．如图为电冰箱的工作原理图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么，下列说法中正确的是

A．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩，内能增加，吸收热量

B．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀，内能减小，吸收热量

C．在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩，内能增加，吸收热量

D．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀，内能减小，放出热量

5．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（　　）

A．第二类永动机违反能量守恒定律

B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加

C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多

D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的

6．下列说法正确的是（　　）

A．绝对湿度大，相对湿度一定大

B．荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果

C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质

D．一定质量理想气体等温膨胀，一定从外界吸热

E．对于一定质量的理想气体，压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大

7．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

8．如下图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（　　）

A．从状态d到c，气体不吸热也不放热

B．从状态c到b，气体放热

C．从状态a到d，气体对外做功

D．从状态b到a，气体吸热

二、气体

气体实验定律

玻意耳定律：

（C为常量）→等温变化

微观解释：

一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的，在这种情况下，体积减少时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。

适用条件：

压强不太大，温度不太低

查理定律：

（C为常量）→等容变化

微观解释：

一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。

适用条件：

温度不太低，压强不太大

盖吕萨克定律：

（C为常量）→等压变化

微观解释：

一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变

适用条件：

压强不太大，温度不太低

图象表达：

7、理想气体--宏观上：

严格遵守三个实验定律的气体，在常温常压下实验气体可以看成理想气体微观上：

分子间的作用力可以忽略不计，故一定质量的理想

气体的内能只与温度有关，与体积无关

8、气体压强的微观解释--大量分子频繁的撞击器壁的结果

影响气体压强的因素：

气体的平均分子动能（温度）

分子的密集程度即单位体积内的分子数（体积）

1、如下图所示，两端开口的U形玻璃管中，右侧直管内有一部分空气被一段高为H的水银柱与外界隔开．若再向左边的玻璃管中注入一些水银，平衡后，则（　　）

A．U形玻璃管下部两边水银面的高度差减小

B．U形玻璃管下部两边水银面的高度差增大

C．U形玻璃管下部两边水银面的高度差不变

D．U形玻璃管右边玻璃管内的气体体积减小

2、．如下图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图象表示（　　）

3、某同学利用DIS实验系统，用同一个注射器在实验室前后做了两次验证波意耳定律的实验，操作完全正确．

（1）根据实验数据在p－V图上画出了两条不同的双曲线，如图所示．造成这种情况的可能原因是哪些

A．两次实验中空气质量不同

B．两次实验中温度不同

C．其中一次实验时活塞受到的摩擦力太大

D．其中一次实验时活塞受到的摩擦力太小

（2）实验中为了保持封闭气体的温度不变，下列采取的措施中比较合理的是

A．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性

B．推拉活塞时要缓慢

C．不要用手直接握在注射器有气体的部分上

D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气

4.如图所示为0.3mol的某种气体的压强和温度关系p－t图线。

p0表示1个标准大气压。

求：

（1）t＝0℃气体体积为多大？

（2）t＝127℃时气体体积为多大？

（3）t＝227℃时气体体积为多大？

5.（12分）一轻活塞将一定质量的理想气体封闭在水平放置的固定汽缸内，开始时气体体积为V0，温度为27℃.在活塞上施加压力，将气体体积压缩到

V0，温度升高到47℃.设大气压强p0＝1.0×105Pa，活塞与汽缸壁的摩擦不计．

（1）求此时气体的压强；

（2）保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V0，求此时气体的压强．

6．（12分）如下图所示，一直立汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁导热良好，开始时活塞被螺栓K固定。

现打开螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g，且周围环境温度保持不变。

求：

（1）活塞停在B点时缸内封闭气体的压强p；

（2）整个过程中通过缸壁传递的热量Q。

7．（12分）如下图所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如下图所示，气体在状态A的温度为27℃，求：

（1）气体在状态B的温度TB；

（2）气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.