1、K12教育学习资料版高考物理二轮复习第一部分专题十三分子动理论气体及热力学定律学案专题十三分子动理论气体及热力学定律江苏卷考情导向考点考题考情分子动理论、内能及热力学定律2017年T12(A)考查热力学第一定律以及理想气体状态方程、布朗运动、阿伏伽德罗常数的应用2015年T12(A)(2)考查气体的热力学定律和气体状态方程的应用2014年T12(A)考查热力学第一定律以及理想气体状态方程的应用2013年T12(A)考查理想气体状态方程、热力学定律、阿伏伽德罗常数的应用1本专题的命题形式都是由3个小题组成,第1题为选择题,第2题为填空题,第3题为计算题,总分为12分2本专题命题点主要集中在:分子
2、大小的估算;对分子动理论内容的理解;物态变化中的能量问题;气体实验定律的理解和简单计算;固、液、气三态的微观解释和理解;热力学定律的理解和简单计算;用油膜法估测分子大小等内容固体、液体和气体2016年T12(A)饱和汽和饱和汽压等概念的理解、理想气体PV图象、热力学定律、气体分子速率分布2015年T12(A)(1)考查晶体和非晶体气体实验定律及其应用2015年T12(A)(3)考查理想气体的状态方程考点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4考(对应学生用书第72页)1(2014江苏高考T12(A)一种海浪发电机的气室如图131所示工作时,活塞随海浪上升或下
3、降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电气室中的空气可视为理想气体 【导学号:17214195】图131(1)下列对理想气体的理解,正确的有_A理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型B只要气体压强不是很高就可视为理想气体C一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律(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34104 J,则该气体的分子平均动能_(选填“增大”“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功_(选填“大于
4、”“小于”或“等于”)34104 J(3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27 ,体积为0224 m3,压强为1个标准大气压已知1 mol气体在1个标准大气压、0 时的体积为224 L,阿伏加德罗常数NA6021023 mol1计算此时气室中气体的分子数(计算结果保留一位有效数字)【解题关键】(2)气体与外界无热量交换,Q0;一定质量的理想气体,内能越大,温度越高(3)由题意气体从0 到27 做等压变化,根据盖吕萨克定律求出此时的体积,然后求出气室内气体的物质的量,进而求得分子数【解析】(1)理想气体是一种理想化模型,温度不太低,压强不太大的实际气体可视为理想气体;只有理想气体才遵循气体的实
5、验定律,选项A、D正确,选项B错误一定质量的理想气体的内能完全由温度决定,与体积无关,选项C错误(2)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,UQW,由于Q0,所以WU34104 J(3)设气体在标准状态时的体积为V1,等压过程为:气体物质的量为:n,且分子数为:NnNA解得NNA代入数据得N51024个(或N61024)【答案】(1)AD(2)增大等于(3)51024(或61024)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,
6、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FpS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3(2017江苏高考T12(A)(1)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其VT图象如图132所示下列说法正确的有_图132AAB的过程中,气体对外界做功BAB
7、的过程中,气体放出热量CBC的过程中,气体压强不变DABC的过程中,气体内能增加(2)图133甲和乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同比较两张图片可知:若水温相同,_(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,_(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈甲乙图133(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3109 m的球,已知阿伏加德罗常数为601023 mol1请估算该蛋白的密度(计算结果保留一位有效数字)【解析
8、】(1)AB过程是等温变化,气体内能不变,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律知,气体要放出热量,选项A错误、B正确BC过程中,是一个常数,为等压变化,选项C正确ABC整个过程,温度降低,气体内能减少,选项D错误(2)由题图可看出,图乙中炭粒无规则运动更明显,表明甲图中炭粒更大或水分子运动不如乙图中剧烈(3)摩尔体积Vr3NA或V(2r)3NA由密度,解得代入数据得1103 kg/m3(或5102 kg/m3,51021103 kg/m3都算对)【答案】(1)BC(2)甲乙(3)1103 kg/m3(或5102 kg/m3,51021103 kg/m3都算对)4(2013江苏高考T12(
9、A)如图134所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A其中,AB和CD为等温过程,BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)这就是著名的“卡诺循环”图134(1)该循环过程中,下列说法正确的是_AAB过程中,外界对气体做功BBC过程中,气体分子的平均动能增大 CCD过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中,内能减小的过程是_(选填“AB”“BC”“CD”或“DA”)若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量,在CD过程中放出38 kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为_kJ(3)若该循环过程中的
10、气体为1 mol,气体在A状态时的体积为10 L,在B状态时压强为A状态时的求气体在B状态时单位体积内的分子数(已知阿伏加德罗常数NA601023mol1,计算结果保留一位有效数字) 【解析】(1)在AB的过程中,气体体积增大,故气体对外界做功,选项A错误;BC的过程中,气体对外界做功,W0,且为绝热过程,Q0,根据UQW,知U0,根据UQW,U0,即气体的内能增加,温度升高,所以气体分子的速率分布曲线发生变化,选项D错误(2)从AB、CD的过程中气体做等温变化,理想气体的内能不变,内能减小的过程是BC,内能增大的过程是DA气体完成一次循环时,内能变化U0,热传递的热量QQ1Q2(6338)
11、kJ25 kJ,根据UQW,得WQ25 kJ,即气体对外做功25 kJ(3)从AB气体为等温变化,根据玻意耳定律有pAVApBVB,所以VB15 L所以单位体积内的分子数nL141022 L141025 m3【答案】(1)C(2)BC25(3)41025 m31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:VR3(适用于估算液体、固体分子直径)立方体模型:Va3(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
12、(3)必须弄清的分子力和分子势能分子力: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)热力学第一定律公式:UWQ;符号规定:外界对系统做功,W0;系统对外界做功,W0系统从外界吸收热量,Q0;系统向外界放出热量,Q0系统内能增加,U0;系统内能减少,U0
13、(3)热力学第二定律的表述: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)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)第二类永动机是不可能制成的考向1分子动理论1关于热运动,下列说法正确的是()【导学号:17214196】A布朗运动是热运动B盛放水的密闭容器中,当水蒸气达到饱和时,不再有水分子飞出水面C气体分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律D物体温度升高时,物体内的所有分子速率都变大C布朗运动是分子热运动的间接反映,不是热运动,故A错误;盛放水的密闭容器中,当水蒸气达到饱和时,是离开水面的分子和同时进入水面的分子数相等,不是没有分子飞出,故B错误;气体分子速率分布规律为统计规律,呈现出“中间多,两头少”的分布规律,故C正确;物体温度升高时,并不是物体内的所有分子速率都变大,可能有部分分子的速率减小,故D错误2(2017锡山区期中)若以表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,为在标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏加德罗常数,m、分别表示每个水分子的质量和体积,下面四个关系式,其中正确的是()NAmA和 B和C和 D和B摩尔质量分子质量阿伏加德罗常数,故:mNAV,故NA,故正确;为在标准状态下水蒸气的密度,由于气体分子间距远大于分子直径,故水蒸气的密度小于水分子
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