人教版高考物理专题复习试题33专题复习.docx

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人教版高考物理专题复习试题33专题复习

3-3专题复习

专题定位及应考策略

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》明确指出“在选考中不出现难题”．此部分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分子大小的估算；②对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；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学第一定律的理解和简单计算；⑦用油膜法估测分子大小等内容．

由于本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好四大块知识：

一是分子动理论；二是从微观角度分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律．以四块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆．

知识归纳

1．分子动理论三个基本观点：

物质是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子之间存在着相互作用力（斥力和引力）．

2．物质是由大量分子组成的，分子体积极小（一般分子直径的数量级是10-10m）

（1）实验：

用油膜法估测分子大小——实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．实验中如果算出一定体积

的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积

，即可算出油酸分子的大小

．

注意事项：

油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差；待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓；本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求（10-10m）即可．

（2）1mol的任何物质含有的微粒数相同，其值为

mol-1，这个值称为阿伏加德罗常数．

（3）对微观量的估算

①分子的两种模型：

球形或立方体模型

②利用阿伏加德罗常数是联系微观量与宏观量的桥梁作用进行估算．

设一个分子体积v和分子质量m（微观量）；1mol固体或液体的体积Vmol（摩尔体积）和质量Mmol（摩尔质量）（宏观量）、物质的体积V和物质的质量M．则有

a．分子质量：

mol/NA

b．分子体积：

mol/NA（对于气体，v应为每个气体分子所占据的空间大小）

c．分子大小：

球体模型：

（固体、液体一般用此模型）

立方体模型：

（气体一般用此模型，d应理解为相邻分子间的平均距离）

d．分子的数量：

3．分子永不停息地做无规则热运动的实验事实：

扩散现象和布朗运动．

（1）扩散现象：

不同物质能够彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快．扩散现象不仅说明物质分子在不停地运动着，同时还说明分子与分子之间有空隙．温度越高，扩散越快．

（2）布朗运动：

悬浮在液体中微粒的无规则运动，微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈．

注意——各个方向液体分子对微粒冲力的不平衡性和无规则性引起布朗运动，布朗运动不是分子的运动，它间接地反映了液体分子的运动是永不停息的、无规则的．

（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，这种运动越激烈．

4．分子间的相互作用力：

分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．分子间的斥力f斥和引力f引都随分子间距离r的增大而减小，但f斥比f引减小得更快．

分子力随分子间距离变化的关系

5．温度：

宏观上温度表示物体的冷热程度，微观上温度是物体大量分子热运动平均动能的标志．热力学温度和摄氏温度的数量关系：

6．内能：

（1）分子平均动能：

物体内所有分子动能的平均值叫分子平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度相同的任何物体则其平均动能相同．

注意：

物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能有大有小，而且在不断改变．在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，即分子的平均动能．

（2）分子势能：

由相互作用的分子间相对位置所决定的能叫分子势能．

分子势能大小的决定因素：

a．微观上：

决定于分子间的间距和分子排列情况．分子势能变化与分子间距离变化有关（分子势能随分子间间距变化的图象如图），可用分子力做功来量度．

当r＞r0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r＜r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加；

当r＝r0时，分子势能最小．

b．宏观上：

分子势能的大小与物体的体积有关．

（3）物体的内能：

物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，物体的内能由物质的量、物体的温度、物体的体积等因素决定．

注意：

内能和机械能是两种不同形式的能．内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置决定的能量，单独分析几个分子的内能没有意义；机械能是物体作机械运动和物体形变决定的能量，物体可同时具有内能和机械能.两种能量在一定条件下可以相互转化．物体机械能可以为零，但物体的内能永远不会为零．

7．气体实验定律

（1）玻意耳定律：

或

，玻意耳定律的微观解释——一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大．玻意耳定律的适用条件——只能在气体压强不太大，温度不太低的条件下适用．

（2）查理定律：

或

，查理定律的微观解释——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．查理定律适用条件——气体温度不太低，压强不太大的条件下适用．

（3）盖·吕萨克定律：

或

，盖·吕萨克定律的微观解释——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小，才能保持压强不变．盖·吕萨克定律的适应条件——气体的压强不太大，温度不太低的条件下适用．

注意点：

（1）“假设法”在液柱移动、液面升降问题中的运用；

（2）注意两个推论式在“假设法”中的运用：

P/T=△P/△TV/T=△V/△T（两式分别为查理定律与盖·吕萨克定律的推论式）．

8．理想气体：

从宏观上看，理想气体就是严格遵循三个气体实验定律的气体，实验表明在常温常压下实际气体可以看作是理想气体；从微观角度看，理想气体分子自身的线度与分子间距离相比较可以忽略不计；除碰撞瞬间之外，分子间的作用力可以忽略不计；分子之间、分子与器壁之间的碰撞是弹性碰撞.理想气体是一种理想化模型，气体分子间不存在相互作用力，故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关．

理想气体的状态方程：

或

9．气体热现象的微观意义

（1）气体分子运动的特点：

对大量分子的整体来说，分子运动都表现出①任一时刻气体分子沿各个方向运动的机会均等；②大量气体分子的速率分布呈现中间多（具有中间速率的分子数多）两头少（速率大或小的分子数目少）的规律．

（2）气体压强的微观解释：

①从分子动理论的观点来看，气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的

②影响气体压强的两个因素：

一是气体分子的平均动能，对应的宏观物理量是气体的温度；二是分子的密集程度即单位体积内的分子数，对应的宏观物理量是气体的体积．

（3）气体压强的确定：

在开口容器中，不论温度如何变化，气体的压强总是等于该处的外界压强．如果气体被液体或活塞封闭，计算密闭气体压强一般选择封闭或隔离气体的液体或活塞为研究对象，由平衡条件或牛顿运动定律求得．注意受力分析时，必须考虑液面或活塞上的大气压强产生的压力．

10．晶体和非晶体：

晶体在外观上有规则的几何形状，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性；非晶体在外观上没有规则的几何形状，没有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的．例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体．几乎所有的材料都能成为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体.判断晶体与非晶体的可靠依据：

是否有确定的熔点.

11．单晶体和多晶体：

如果一个物体就是一个完整的晶体，例如雪花、食盐小颗粒等．这样的晶体就叫做单晶体．单晶体是科学技术上的重要原材料，例如，制造各种晶体管就要用纯度很高的单晶硅或单晶锗；如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体就叫做多晶体．由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体．我们平常见到的各种金属材料，也是多晶体．多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性，但是同单晶体一样，仍有确定的熔点．

12．表面张力：

当表面层里的分子比液体内部稀疏时，分子间距要比液体内部大，表面层里的分子间表现为引力，使液体表面各部分之间相互吸引产生表面张力，表面张力使液面具有收缩的趋势．例如：

露珠等.

13．液晶：

微观结构——分子既保持排列有序性，保持各向异性，又可以自由移动，位置无序，因此也保持了流动性；性质——①流动性②各向异性③分子排列特点：

从某个方向上看液晶分子排列整齐，从另一个方向看液晶分子的排列是杂乱无章的④液晶的物理性质很容易在外界的影响（电场、压力、光照、温度）下发生改变.

14．改变系统内能的两种方式：

做功和热传递．做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。

做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移．

15．热力学第一定律：

一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

其数学表达式为：

ΔU=W+Q.热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律．

16．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别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变．这就是能量守恒定律.热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律．

18．能量耗散：

系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散

题型1　分子动理论与热力学定律的组合

【例1】

（1）下列说法中正确的是（　　）

A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动

B．布朗运动实际是液体分子的运动

C．分子间距离增大，分子间作用力一定减小

D．温度高的物体的内能不一定大

（2）某同学给四只一样的气球充入了质量相同的空气（视为理想气体），分两排并列放在光滑的水平面上，再在上面放一轻质硬板，而后他慢慢地站到硬板上，在此过程中气体未爆，且认为气球中气体温度不变，外界对气球中的气体做了6J的功，则此过程中气球________（填“吸收”或“放出”）的热量为________J；若换上另外一个人表演时，某个气球突然爆炸，则该气球内的气体的内能________（填“增大”或“减小”），气体的温度________（填“升高”或“降低”）．

答案　

（1）AD

（2）放出（3分）　6J（3分）　减小（2分）　降低（2分）

题型2　热学基本规律与热力学定律的组合

【例2】　（2012·江苏·12A）

（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

（2）封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T1、T2时的分子速率分布图象如图1所示，则T1________（选填“大于”或“小于”）T2.

图1

（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

解析　

（1）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．

（2）温度升高时，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子速率较大的分子占总分子数的比例较大，所以T1

（3）等压变化过程有

＝

，对外做的功W＝p（VB－VA）

根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，

代入数据解得ΔU＝5.0×102J.

答案　

（1）AB

（2）平均动能　小于（3）5.0×102J

题型3　热学基本规律与气体性质的组合

【例3】　

（1）下列说法中正确的是________．

A．水可以浸润玻璃，水银不能浸润玻璃

B．热管是利用升华和汽化传递热量的装置

C．布朗运动是指在显微镜下直接观察到的液体分子的无规则运动

D．一般说来物体的温度和体积变化时它的内能都要随之改变

（2）如图3所示，一定质量的某种理想气体由状态A变为状态B，A、B两状态的相关参量数据已标于压强—体积图象上．该气体由A→B过程中对外做功400J，则此过程中气体内能增加了________J，从外界吸收了________J热量．

图3

（3）某地强风速v＝10m/s，空气的密度ρ＝1.3kg/m3.若通过截面积S＝400m2的风能全部用于使风力发电机转动，且风能的20%转化为电能，则通过这个截面的风的发电功率是多大？

解析　（3）ρ＝

＝

ρSv3＝5.2×104W

答案　

（1）AD

（2）0　400　（3）5.2×104W

【例4】如图4所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，气体最初的压强为

；汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点．设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g.求活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V.

解析：

设活塞在B处时被封闭气体的压强为p，活塞受力平衡p0S＋mg＝pS

解得p＝p0＋

由玻意耳定律：

p0V0＝pV

得气体体积：

V＝

同步练习

3-3-1分子动理论　内能

一、选择题

1．若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：

①NA＝

　②ρ＝

　③m＝

　④Δ＝

其中（　　）

A．①和②都是正确的　　　B．①和③都是正确的

C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的

2．分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中正确的是（　　）

A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素

3．质量相等的氢气和氧气温度相同，若不考虑分子间的势能，则（　　）

A．氢气的内能较大

B．氧气的内能较大

C．两者的内能相等

D．氢气和氧气分子的平均动能相等

4．有甲、乙两种气体，如果甲气体分子的平均速率比乙气体分子的平均速率大，则（　　）

A．甲气体的温度一定高于乙气体的温度

B．甲气体的温度一定低于乙气体的温度

C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度

D．甲气体中每个分子的运动都比乙气体中每个分子的运动快

5．（·南昌模拟）下列说法中正确的是（　　）

A．只要技术可行，物体的温度可降至－274℃

B．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子间的作用表现为相互吸引

C．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数和温度有关

D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力

6．（·深圳模拟）下列说法正确的是（　　）

A．被压缩的物体其分子间只存在相互作用的斥力

B．分子间距离增大则分子势能一定变大

C．温度是物体分子平均动能大小的标志

D．显微镜下观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动

7．（·广东）如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是（　　）

A．铅分子做无规则热运动

B．铅柱受到大气压力作用

C．铅柱间存在万有引力作用

D．铅柱间存在分子引力作用

8．（·广州模拟）关于分子间作用力的说法中正确的是（　　）

A．分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力

B．分子之间距离减小时，引力和斥力都增大，且引力增大是比斥力快

C．紧压两块铅块后它们会连接在一起，这说明铅分子间存在引力

D．压缩汽缸内气体时要用力推活塞，这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力

二、非选择题

9．某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则该物质每个分子的质量m0＝__________，每个分子的体积V0＝__________，单位体积内所含的分子数n＝__________.

10．用长度放大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0.1×10－9m3，碳的密度为2.25×103kg/m3，摩尔质量是1.2×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，则该小碳粒含分子数约为多少个？

（取一位有效数字）

11．一滴水的体积为1.2×10－5cm3，如果放在开口容器中，由于蒸发每分钟跑出的水分子数为6.0×108个，需要多长时间跑完？

12．（·济宁模拟）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm.

（1）实验中为什么要让油膜尽可能散开？

（2）实验测出油酸分子的直径是多少？

（结果保留两位有效数字）

（3）如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，试写出阿伏加德罗常数的表达式．

3-3-2固体　液体　气体的实验定律

一、选择题

1．（·山东）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是（　　）

A．液体的分子势能与体积有关

B．晶体的物理性质都是各向异性的

C．温度升高，每个分子的动能都增大

D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用

2．（·泰州模拟）关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　）

A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体

B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体

C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体

D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体

3．（·湖北八校联考）关于气体的压强，下列说法中正确的是（　　）

A．气体的压强是由气体分子间的排斥作用产生的

B．温度升高，气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大

C．气体的压强就是大量的气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

D．当某一密闭容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零

4．（·福建）如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是（　　）

A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0

B．曲线M的bc段表示固液共存状态

C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态

D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态

5．（·肇庆模拟）如图所示的四个图象中，有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a等压膨胀到状态b的过程．这个图象是（　　）

6.如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好．使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是（　　）

A．若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些

B．若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大

C．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小

D．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大

7．（·绵阳模拟）一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A、B两部分空间，在A、B两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A部分的气体体积大于B部分的气体体积，两部分温度相同，如图所示．若拔去销钉后，达到平衡时，A、B两部分气体的体积大小为VA、VB，则有（　　）

A．VA＝VBB．VA>VB

C．VA

二、非选择题

8．（·山东）气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm.后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm.（已知外界大气压为1个标准大气压，1个标准大气压相当于76cmHg）

①求恒温槽的温度．

②此过程A内气体内能________（填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将________（填“吸热”或者“放热”）．

9．（·潍坊模拟）如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：

（1）活塞移动到B时，缸内气体温度TB；

（2）画出整个过程的p－V图线；

（3）阐述活塞由A到B过程中，缸内气体吸热的理由．

3-3-3热力学定律与能量守恒定律

一、选择题

1．有关“温度”的概念，下列说法中正确的是（　　）

A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度

B．温度是分子平均动能的标志

C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高

D．温度较高的物体，每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大

2．（·广州模拟）一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，压强随体积变化的关系如图，这个过程（　　）

A．气体的密度一直变小

B．气体的温度一直降低

C．气体一直对外界做功

D．气体一直向外界放热

3．（·黄冈模拟）如图所示，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（　　）

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

4．（·深圳部分重点中学模拟）封有理想气体的导热气缸，开口向下被竖直悬挂，活塞下系有钩码，整个系统处于静止状态，不计摩擦，如图所示．若大气压恒定，系统状态变化足够缓慢，下列说法正确的是（　　）

A．外界温度升高，气体压强一定增大

B．外界温度升高，外界可能对气体做正功

C．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热

D．保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小

5．（·深圳模拟）一定质量的某种理想气体由状态A经过图中所示过程缓慢变化到状态B，在此过程中（　　）

A．气体的密度一直变小

B．气体的密度一直变大

C．气体的内能一直增加

D．气体的内能一直减小

二、非选择题

6．（·南通模拟）一定质量的理想气体按图示过程变化，其中bc与