高考物理二轮复习第1部分专题突破篇专题13分子动理论气体及热力学定律讲练.docx
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高考物理二轮复习第1部分专题突破篇专题13分子动理论气体及热力学定律讲练
专题十三 分子动理论 气体及热力学定律
考点1|分子动理论、内能及热力学定律 难度：
低档题题型：
选择题或填空题五年5考
（2015·全国卷ⅡT33
（1）改编）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
【解题关键】 解答本题时应注意以下三点：
（1）理解扩散现象的本质是分子的无规则运动．
（2）温度越高，分子运动越剧烈．
（3）扩散现象在气体、液体和固体中都能发生．
ACD [扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确．扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．]
（2014·江苏高考T12（A）
（2））压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能__________（选填“填大”“减小”或“不变”），活塞对该气体所做的功__________（选填“大于”“小于”或“等于”）3.4×104J.
【解题关键】 解此题的关键有以下两点：
（1）气体与外界无热量交换，Q＝0.
（2）一定质量的理想气体，内能越大，温度越高．
【解析】 因为理想气体的内能完全由温度决定，当气体的内能增加时，气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能增大．
根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W，由于Q＝0，所以W＝ΔU＝3.4×104J.
【答案】 增大 等于
1．高考考查特点
（1）本部分知识点多，考查点也多，高考常以多选题的形式考查．
（2）考查点主要集中于分子动理论、分子力和物体的内能．
2．解题的常见误区及提醒
（1）常常分不清分子的热运动和布朗运动的区别．
（2）准确掌握物体内能的微观决定因素和宏观因素是解题关键．
（3）宏观自发过程都具有方向性，理解热力学第二定律，注意不产生其他影响的含义．
●考向1 分子动理论
1.下列说法中正确的是（ ）
【导学号：
25702063】
A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，布朗运动越不明显
B．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力
C．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力
D．分子a从无穷远处由静止开始接近固定不动的分子b，只受分子力作用，当a受到分子力为0时，a的动能一定最大
BD [悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，那么它受力越难趋于平衡，微粒越容易运动，布朗运动就越明显，选项A错误；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力，故B正确；破碎的玻璃分子间距离较大，不存在作用力，所以C错误；分子a在分子力作用上从无穷远处趋近固定不动的分子b，表现为引力，引力做正功，动能增大，当b对a的作用力为零时a的动能最大，D正确．]
●考向2 物体的内能
2．（2015·江苏高考T12（A）
（2））在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力________（选填“增大”“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）．
【解析】 对氮气加压后，气体内部的压强增大，由F＝pS知，单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大．由于加压过程是缓慢的，氮气的温度保持不变，所以氮气的内能不变．
【答案】 增大 不变
●考向3 热力学定律
3．根据热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机
D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
AB [在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C错．因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D错．]
1．必须掌握的三个问题
（1）必须掌握微观量估算的两个模型
球模型：
V＝
πR3（适用于估算液体、固体分子直径）
立方体模型：
V＝a3（适用于估算气体分子间距）
（2）必须明确反映分子运动规律的两个实例
①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．
②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
①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．
②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
①公式：
ΔU＝W＋Q；
②符号规定：
外界对系统做功，W＞0；系统对外界做功，W＜0.系统从外界吸收热量，Q＞0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU＞0；系统内能减少，ΔU＜0.
（3）热力学第二定律的表述：
①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）．②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）．③第二类永动机是不可能制成的．
考点2|固体、液体和气体 难度：
低档题题型：
选择题五年5考
（2015·全国卷ⅠT33
（1）改编）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
BCD [A.将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误．
B．单晶体具有各向异性，有些单晶体在不同方向上的光学性质不同，故选项B正确．
C．例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确．
D．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．如天然水晶是晶体，熔融过的水晶（即石英玻璃）是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确．]
（2012·江苏高考T12（A）
（1））下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（ ）
A．水黾可以停在水面上
B．叶面上的露珠呈球形
C．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
AB [红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动，选项C、D错误；水黾停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力，选项A、B正确．]
（2016·江苏高考T12（A）
（2））如图1甲所示，在斯特林循环的p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________（选填“增大”“减小”或“不变”）．状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________（选填“①”或“②”）．
【导学号：
25702064】
甲 乙
图1
【解析】 B→C过程为等容过程，单位体积中的气体分子数目不变．气体状态A的温度低于状态D的温度，则状态A对应的气体分子的平均动能小，对应着图象①.
【答案】 不变 ①
1．高考考查特点
（1）固体、液体和气体的考查点较多，高考常以选择题或填空题的形式考查．
（2）高考常从微观角度考查固体、液体和气体的性质．
2．解题的常见误区及提醒
（1）气体的压强是气体分子频繁撞击器壁的结果，温度越高，分子数密度越大，气体对器壁的碰撞而产生的压强就越大．
（2）晶体和非晶体的根本区别是有没有确定的熔点．多晶体也没有规则的外形和各向异性．
●考向1 固体的性质
4．（2015·江苏高考T12（A）
（1））对下列几种固体物质的认识，正确的有（ ）
A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
AD [晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性的，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确．]
●考向2 液体和气体
5．（2016·潍坊模拟）下列说法正确的是（ ）
A．液晶具有流动性，光学性质各向异性
B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
C．气体的压强是由气体分子间斥力产生的
D．气球等温膨胀，球内气体一定向外放热
AB [液晶具有流动性，光学性质具有各向异性，选项A正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，选项B正确；气体的压强是由大量分子对容器器壁的碰撞造成的，选项C错误；根据ΔE＝W＋Q，气球等温膨胀时，ΔE＝0，W<0，则Q>0，即气体吸热，选项D错误．]
1．对晶体、非晶体特性的理解
（1）只有单晶体才可能具有各向异性．
（2）各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于分子势能的增加．
（3）晶体与非晶体可以相互转化．
（4）有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨．
2．对液晶特性的理解
（1）液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．
（2）液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．
考点3|气体实验定律及其应用 难度：
中高档题题型：
计算题五年4考
（2012·江苏高考T12（A）（3））如图2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．
图2
【解题关键】
关键语句
信息解读
一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B
＝
对外做功W＝p（VB－VA）
吸收的热量Q＝7.0×102J
热力学第一定律ΔU＝Q－W
【解析】 等压变化
＝
，对外做的功W＝p（VB－VA）
根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，
解得ΔU＝5.0×102J.
【答案】 5.0×102J
（2015·江苏高考T12（A）（3））给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L．请通过计算判断该包装袋是否漏气．
【解析】 若不漏气，设加压后的体积V1，由玻意耳定律知：
p0V0＝p1V1，代入数据得V1＝0.5L，因为0.45L<0.5L，说明包装袋漏气．
【答案】 见解析
1．高考考查特点
（1）本考点为高考热点，考查题型多为计算题，题目综合难度大；
（2）考点主要集中在气体实验定律的定量计算的考查上，多以对本知识点的单独考查，有时结合压强的微观解释、热力学第一定律、气体图象等进行命题．
2．解题的常见误区及提醒
（1）没有弄清气体实验定律的应用条件是一定质量的理想气体是常见的解题误区；
（2）对于多过程问题不能判断状态参量中的不变量，错误的选取气体实验定律．
●考向1 “液柱”类问题
6．（2016·盐城模拟）如图3所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，管内左侧水银面与管口A之间气柱长为lA＝40cm，现将左管竖直插入水银槽中，稳定后管中左侧的水银面相对玻璃管下降了2cm，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，已知大气压强p0＝76cmHg，求：
图3
（1）稳定后A端上方，气柱的压强；
（2）稳定后A端上方，气柱的长度．
【解析】
（1）插入水银槽后左管压强：
p＝p0＋2h＝80cmHg.
（2）设玻璃管横截面积为S，由玻意耳定律得：
p0lAS＝plA′S
代入数据，解得：
lA′＝38cm.
【答案】
（1）80cmHg
（2）38cm
●考向2 汽缸类问题
7．（2016·泰州中学考前模拟）如图4所示，内壁光滑的汽缸水平放置，厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体．气体初始温度为T1＝300K，此时活塞与汽缸底部之间的距离为d1＝24cm，在活塞的左侧d2＝6cm处有固定的卡环，大气压强p0＝10×105Pa.求：
图4
（1）要使活塞能缓慢达到卡环位置，封闭气体的温度至少升高到多少；
（2）当封闭气体的温度缓慢升到T＝450K时，封闭气体的压强为多少？
【解析】
（1）对活塞中的气体，由活塞缓慢运动可知p1＝p2＝p0，又
＝
，由
＝
得T2＝375K.
（2）因T>T2＝375K可判断活塞处于卡环位置，此时体积V＝V2，由
＝
得p3＝1.2×105Pa.
【答案】
（1）375K
（2）1.2×105Pa
●考向3 图象类问题
8．（2016·南京模拟）如图5所示，一定质量的理想气体先从状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.在状态C时气体的体积V＝3.0×10－3m3，温度与状态A相同．求气体：
【导学号：
25702065】
（1）在状态B时的体积；
（2）在整个过程中放出的热量．
图5
【解析】
（1）由题，气体由状态B到状态C，发生了等压过程，根据查理定律得
＝
则VB＝
VC＝
×3×10－3m3＝5×10－3m3.
（2）A、C两状态温度相同，则气体的内能相同，即有ΔU＝0.
A→B过程，气体发生了等容变化，体积不变，气体不做功；
B→C过程，气体的体积减小，外界对气体做功为W＝pΔV＝p（VB－VC）＝3×105×（5－3）×10－3J＝600J
根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得
Q＝ΔU－W＝0－600J＝－600J．即在整个过程中放出的热量600J.
【答案】
（1）5×10－3m3
（2）600J
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，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.
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．
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