高考物理一輪復習 專題六 選考部分 第13講 分子動理論 氣體及熱力學定律課件.ppt

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第13講 分子動理論 氣體及熱力學定律,1.(2013江蘇單科，12A)如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。,圖1,①該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________。 A.A→B過程中，外界對氣體做功 B.B→C過程中，氣體分子的平均動能增大 C.C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D.D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化 ②該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________(選填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過程中吸收63 kJ的熱量，在C→D過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ。,答案 ①C ②B→C 25 ③41025m－3,2.(2014江蘇單科，12A)一種海浪發(fā)電機的氣室如圖2所示。工作時，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強，從而驅(qū)動進氣閥門和出氣閥門打開或關閉。氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過程，推動出氣口處的裝置發(fā)電。氣室中的空氣可視為理想氣體。,,圖2,(1)下列對理想氣體的理解，正確的有________。 A.理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型 B.只要氣體壓強不是很高就可視為理想氣體 C.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關 D.在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體實驗定律 (2)壓縮過程中，兩個閥門均關閉。若此過程中，氣室中的氣體與外界無熱量交換，內(nèi)能增加了3.4104 J，則該氣體的分子平均動能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，活塞對該氣體所做的功________(選填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104 J。,(3)上述過程中，氣體剛被壓縮時的溫度為27 ℃，體積為0.224 m3，壓強為1個標準大氣壓。已知1 mol氣體在1個標準大氣壓、0 ℃時的體積為22.4 L，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023 mol－1。計算此時氣室中氣體的分子數(shù)。(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字),解析 (1)理想氣體是一種理想化模型，忽略了氣體分子之間的相互作用，實際上并不存在，A對；只有當氣體的溫度不太低，壓強不太高時，實際氣體才可視為理想氣體，B錯；一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，與體積無關，C錯；不論在何種溫度和壓強下，理想氣體都遵循氣體實驗定律，D對。 (2)氣體被壓縮，外界對氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，氣體分子的平均動能增大，由熱力學第一定律 ΔU＝W＝3.4104 J。,答案 (1)AD (2)增大 等于 (3)51024(或61024),3.(2015江蘇單科，12A) (1)對下列幾種固體物質(zhì)的認識，正確的有________。 A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體 B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體 C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則 D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同,(2)在裝有食品的包裝袋中充入氮氣，可以起到保質(zhì)作用。某廠家為檢測包裝袋的密封性，在包裝袋中充滿一定量的氮氣，然后密封進行加壓測試。測試時，對包裝袋緩慢地施加壓力。將袋內(nèi)的氮氣視為理想氣體，則加壓測試過程中，包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，包裝袋內(nèi)氮氣的內(nèi)能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)給某包裝袋充入氮氣后密封，在室溫下，袋中氣體壓強為1個標準大氣壓、體積為1 L。將其緩慢壓縮到壓強為2個標準大氣壓時，氣體的體積變?yōu)?.45 L。請通過計算判斷該包裝袋是否漏氣。,解析 (1)若物體是晶體，則在熔化過程中，溫度保持不變，可見A正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，是由于云母片在不同方向上導熱性能不同造成的，說明云母片是晶體，所以B錯誤；沿晶體的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導致晶體在不同方向的物理性質(zhì)不同，這就是晶體的各向異性。選項C錯誤，D正確。,(2)因為測試時，對包裝袋緩慢地施加壓力，外界對氣體所做的功等于氣體對外放出的熱量，由熱力學第一定律可知：氣體的溫度不變，即內(nèi)能不變。玻意耳定律可知：氣體體積變小，所以壓強變大，由于氣體的壓強是由于氣體分子對器壁的頻繁碰撞而產(chǎn)生的，所以包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力增大。 (3)若不漏氣，設加壓后的體積為V1，由等溫過程得：P0V0＝P1V1，代入數(shù)據(jù)得V1＝0.5 L，因為0.45 L＜0.5 L，故包裝袋漏氣。 答案 (1)AD (2)增大 不變 (3)見解析,近三年江蘇省高考選考部分的試題都是由三個小題組成，難度都不大，分值都是12分。 命題熱點：分子動理論，熱學基本知識的綜合應用，熱力學第一定律的應用，氣體實驗定律的應用。,考向一 熱學基本知識與微觀量計算的組合,核心知識,1.,1.(1)如圖3所示，是氧氣在0 ℃和100 ℃兩種不同情況下，各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關系。由圖可知________。,圖3,A.100 ℃的氧氣，速率大的分子比例較多 B.具有最大比例的速率區(qū)間，0 ℃時對應的速率大 C.溫度越高，分子的平均速率越大 D.在0 ℃時，部分分子速率比較大，說明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域 (2)如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體的P－V圖象中，A→B為等溫過程，B→C為絕熱過程。這兩個過程中，內(nèi)能減少的是________；此過程中________(填“氣體對外”或“外界對氣體”)做功。,圖4,(3)1 mol任何氣體在標準狀況下的體積都是22.4 L。試估算溫度為0 ℃，壓強為2個標準大氣壓狀態(tài)下1立方米內(nèi)氣體分子數(shù)目(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。,解析 (1)由圖象得溫度越高，速率大的分子所占的比例較大，A正確；最大比例的速率區(qū)間溫度越高，速率的值越大，B錯誤；溫度越高，分子的平均速率越大，C正確；氣體分子的速率分布特點為中間多，兩頭少，溫度越高，高速率區(qū)域?qū)乃俣仍酱?，D錯誤。,答案 (1)AC (2)B→C 氣體對外 (3)5.41025個,2.(2014淮安市高三考前信息卷)(1)下列說法中正確的有________。 A.氣缸內(nèi)的氣體具有很大的壓強，是因為氣體分子間表現(xiàn)為斥力 B.液體表面具有張力是因為液體表面層的分子間表現(xiàn)為引力 C.晶體的物理性質(zhì)具有各向異性是因為晶體內(nèi)部微粒按一定規(guī)律排列的 D.溫度越高的物體，其內(nèi)能一定越大、分子運動越劇烈,(2)如圖5所示，當一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿acb到達狀態(tài)b，氣體對外做功為126 J、吸收熱量為336 J；當該氣體由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時，外界對氣體做功為84 J，則該過程氣體是________(填“吸”或“放”)熱，傳遞的熱量等于________J。,圖5,(3)已知地球到月球的平均距離為384 400 km，金原子的直徑為3.4810－9m，金的摩爾質(zhì)量為197 g/mol。若將金原子一個接一個地緊挨排列起來，筑成從地球通往月球的“分子大道”，試問： ①該“分子大道”需要多少個原子？ ②這些原子的總質(zhì)量為多少？,解析 (1)氣體的壓強是由氣體分子對器壁的碰撞而產(chǎn)生的，并非分子間的斥力所產(chǎn)生；液體表面層分子間距較大，分子間的引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；晶體(單晶體)的物理性質(zhì)具有各向異性，是因為晶體內(nèi)部微粒按一定規(guī)律排列；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子勢能與動能的總和，溫度越高，分子平均動能越大，但內(nèi)能不一定越大。選項A、D錯誤，B、C正確。,答案 (1)BC (2)放 294 (3)①1.101017 ②3.610－8 kg,核心知識,1.,考向二 熱學基本知識與氣體定律的組合,2.,3.固體和液體 (1)晶體和非晶體,(2)液晶的性質(zhì) 液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點，在光學、電學物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。,(3)液體的表面張力 使液體表面有收縮到球形的趨勢，表面張力的方向跟液面相切。 (4)飽和汽壓的特點 液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關。 (5)相對濕度,1.(1)科學家在“哥倫比亞”號航天飛機上進行了一次在微重力條件(即失重狀態(tài))下制造泡沫金屬的實驗。把鋰、鋁、鈦等輕金屬放在一個石英瓶內(nèi)，用太陽能將這些金屬熔化成液體，然后在熔化的金屬中充進氫氣，使金屬內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，金屬冷凝后就形成到處是微孔的泡沫金屬。下列說法中正確的是( ) A.失重條件下液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面分子同存在引力作用 B.失重條件下充人金屬液體的氣體氣泡不能無限地膨脹是因為液體表面張力的約束 C.在金屬液體凝過程中，氣泡收縮變小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 D.泡沫金屬物理性質(zhì)各向同性，說明它是非晶體,(2)某同學做了如圖6所示的探究性實驗，U形管左口管有一小氣球，管內(nèi)裝有水銀，當在右管內(nèi)再注入一些水銀時，氣球?qū)⒐牡酶?。假設封閉氣體與外界絕熱，則在注入水銀時，封閉氣體的體積________，壓強________，溫度________，內(nèi)能________。(填“增大”、“減小”、“升高”、“降低”或“不變”),圖6,圖7,解析 (1)液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面存在表面張力，A項錯誤，B項正確；在金屬液體凝過程中，氣泡收縮變小的過程中，溫度降低，內(nèi)能減小 ，C項錯誤；金屬屬于多晶體，D項錯誤。 (2)注入水銀，封閉氣體的壓強變大，水銀對氣體做功，氣體體積減小，由于封閉氣體與外界幽絕熱，所以氣體內(nèi)能增大，溫度升高。,2.(1)下列說法正確的是________。 A.物體吸收熱量，其溫度一定升高 B.橡膠無固定熔點，是非晶體 C.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式 D.布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映,(2)如圖8所示，導熱的氣缸開口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，砂桶裝滿砂子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)將砂桶底部鉆一個小洞，讓細砂慢慢漏出。氣缸外部溫度恒定不變，則缸內(nèi)的氣體壓強________，內(nèi)能________。(選填“增大”、“減小”或“不變”),圖8,(3)在如圖9所示的氣缸中封閉著溫度為100 ℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接，重物和活塞均處于平衡狀態(tài)，這時活塞離缸底的高度為10 cm(設活塞與氣缸壁間無摩擦)。如果缸內(nèi)空氣變?yōu)? ℃，問：,圖9,①重物是上升還是下降？ ②這時重物將人原處移動多少厘米,答案 (1)BC (2)增大 不變 (3)①上升 ②2.7 cm,高頻考點十四 熱學基本規(guī)律與氣體實驗定律的組合,1.應用氣體實驗定律的解題思路 (1)選擇對象——即某一定質(zhì)量的理想氣體； (2)找出參量——氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)認識過程——認清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提； (4)列出方程——選用某一實驗定律或氣態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性。,2.牢記以下幾個結(jié)論 (1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體； (2)氣體壓強是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強大小與分子熱運動的劇烈程度和分子密集程度有關； (3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關； (4)溫度變化時，意味著物體內(nèi)分子的平均動能隨之變化，并非物體內(nèi)每個分子的動能都隨之發(fā)生同樣的變化。,(12分)(2015蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三調(diào)研)(1)下列說法中正確的是________。 A.氣體對容器的壓強是大量氣體分子對容器的碰撞引起的，它跟氣體分子的密集程度以及氣體分子的平均動能有關 B.在繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果 C.液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向同性的特點 D.當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，分子間的距離越大，分子勢能越小,(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時，內(nèi)能增加120 J。當氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時，外界壓縮氣體做功200 J，則Ⅱ過程中氣體________(填“吸熱”或“放熱”)，熱量為________J。 (3)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化如圖10所示，其中AB段與t軸平行。已知在狀態(tài)A時氣體的體積為1.0 L，那么變到狀態(tài)B時氣體的體積為多少？從狀態(tài)A變到狀態(tài)C的過程中氣體對外做功為多少？,圖10,解析 (1)氣體對容器壁的壓強是由于氣體分子無規(guī)則運動，對容器壁頻繁的撞擊引起的，氣體分子越密集，單位時間內(nèi)撞擊的分子數(shù)越多，單位面積上的撞擊力越大，壓強就越大，分子的平均動能越大，平均每個分子的撞擊力就越大，壓強就越大，故A正確；宇宙飛船中，水滴處于完全失重狀態(tài)，液體表面由于分子張力作用，使液體的表面積最小，相同的體積，球的表面積最小，故B正確；液晶顯示器是利用了液晶對光的各向異性的特點，故C錯誤；當兩分子間距大于平衡距離時，分子力表現(xiàn)為引力，分子間距離增大，分子力做負功，分子勢能增大，故D錯誤。,答案 (1)AB (2)放熱 320 (3)2.0 L 200 J,(2015徐州市高三質(zhì)量檢測)(1)下列說法正確的是________。 A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動 B.晶體規(guī)則外形是晶體內(nèi)部微粒在空間有規(guī)則排列的結(jié)果 C.液體很難壓縮是因為液體分子間只有斥力沒有引力的緣故 D.液體表面具有收縮的趨勢是由于液體存在表面張力的緣故,(2)某同學從冰箱冷凍室中取出經(jīng)較長時間冷凍的空燒瓶后，迅速把一個氣球緊密地套在瓶口上，并將燒瓶放進盛有熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖11所示。燒瓶和氣球里的氣體內(nèi)能________(填“增大”“不變”或“減小”)，外界對氣體________(填“做正功”“做負功”或“不做功”)。,圖11,(3)如圖12，一端開口、另一端封閉的細長薄壁玻璃管水平放置，內(nèi)有用水銀柱封閉的體積為10 mL的某種理想氣體。外界大氣壓為1標準大氣壓，環(huán)境溫度為27 ℃，阿伏加德羅常數(shù)約為61023 mol－1，標準狀況下1 mol該氣體體積約為22.4 L。求：,圖12,①當環(huán)境溫度降為0 ℃時(設大氣壓強不變)氣體的體積； ②估算管中氣體分子數(shù)目。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案 (1)BD (2)增大 做負功 (3)9.1 mL 2.41020個,