专题15 分子动理论 气体及热力学定律 高考物理热点难点专题突破(原卷版)
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1、专题15 分子动理论 气体及热力学定律一、分子动理论和内能及热力学定律1.估算问题(1)油膜法估算分子直径:d=(V为纯油酸体积,S为单分子油膜面积)。(2)分子总数:N=nNA=NA=NA(注:对气体而言,N)。(3)两种模型:球模型V=R3(适于估算液体、固体分子直径)和立方体模型V=a3(适于估算气体分子间距)。2.反映分子运动规律的两个实例(1)布朗运动(悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则、永不停息的运动,与颗粒大小、温度有关)。(2)扩散现象(产生原因是分子永不停息地做无规则运动,与温度有关)。3.对热力学定律的理解(1)改变物体内能的方式有两种,只叙述一种改变方式是无法确定内能
2、变化的。(2)热力学第一定律U=Q+W中W和Q的符号可以这样确定:只要此项改变是对内能增加有正贡献的就为正。(3)对热力学第二定律的理解:热量可以由低温物体传到高温物体,也可以从单一热源吸收热量全部转化为功,但这些过程不可能自发进行而不产生其他影响。二、固体、液体和气体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增加分子势能。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异形体,如金刚石和石墨。2.正确理解温度的微观含义(1)温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大。(2)温度越高
3、,物体分子动能总和越大,但物体的内能不一定越大。3.对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞器壁的结果,温度越高,气体分子平均动能越大,单位时间撞击器壁的分子数越多,气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是由大气重力产生的。三、气体实验定律和理想气体状态方程分子动理论及热力学定律考点1本考点是近几年高考的热点,题型为选择题。经常涉及的考查重点包括:(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系。(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系。(3)热力学第一定律的应用。(4)热力学第二定律的几种表述。1.(2018全国卷)对于实际的气
4、体,下列说法正确的是。A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能1.(2018河北一测)下列选项正确的是。A.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动C.液体中的扩散现象是由液体的对流形成的D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的E.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小2.(2018成都模拟)关于气体的内能,下列说法正确的是。A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.理想气体温度不变
5、,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加固体、液体和气体考点2高考常以选择题的形式来考查气体、固体和液体的性质。重点考查相对湿度、饱和汽压、晶体和非晶体、表面张力和液晶等知识。2.(2018衡水模拟)以下对固体和液体的认识,正确的有。A.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B.液体与固体接触时,如果附着层内分子比液体内部分子稀疏,表现为不浸润C.影响蒸发快慢以及人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一气温下水的饱和汽压的差距D.液
6、体汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功E.车轮在潮湿的地面上滚过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象3.(2018苏州调研)下列说法中正确的是。A.高原地区水的沸点较低,这是因为高原地区的气压较低B.液面上部的蒸汽达到饱和时,就没有液体分子从液面飞出C.水的饱和汽压随着温度的升高而增大D.空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比E.一滴液态金属在完全失重的条件下呈球状,是由液体的表面张力引起的4.(2018湖北联考)下列说法中正确的是。A.给车胎打气,越压越吃力,是由于分子间存在斥力B.液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现C.悬浮在水中的花粉颗粒的布
7、朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动D.干湿泡湿度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远E.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性气体实验定律和理想气体状态方程考点3高考常以计算题的形式考查气体状态参量的变化。解题思路如下:1.选择研究对象一定质量的理想气体。2.分析状态参量。(1)利用连通器原理(气体被液体封闭时)或平衡条件(气体被活塞封闭时)分析被封闭气体的压强特点。(2)根据容器的导热性能或题中条件,分析被封闭气体的温度特点。(3)根据题中条件分析被封闭气体的体积特点。3.认识过程,选定规律:认清变化过程,选用合适的气体实验定律或理想气体状态方程列式求解。3.(2018全国
8、卷)如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。5.(2018江苏二模)某型号汽车轮胎的容积为25 L,轮胎内气压安全范围为2.5105 Pa3.0105 Pa。当胎内气体温度为27 时胎压显示为2.5105 Pa。(1)假设轮胎容积不变,若胎内气体的温度达到
9、57 ,轮胎内气压是否在安全范围内?(2)已知阿伏加德罗常数NA=61023mol-1,在1105 Pa、0状态下,1 mol任何气体的体积为22.4 L。求轮胎内气体的分子数。(结果保留2位有效数字)6.(2018郑州二模)如图所示为喷洒农药用的某种喷雾器,其药液桶的总容积为15 L,装入药液后,封闭在药液上方的空气体积为2 L,打气筒活塞每次可以打进1105 Pa(也为外界大气压强)、150 cm3的空气,忽略打气和喷药过程中气体温度的变化。(1)若要使气体压强增大到2.5105 Pa,应打气多少次?(2)如果压强达到2.5105 Pa时停止打气,并开始向外喷药,那么当喷雾器不能再向外喷药
10、时,桶内剩下的药液还有多少升?考查角度高考常考的理想气体实验定律“两类”计算题模型1.封闭气体多过程问题模型研究对象(一定质量的气体)发生了多种不同性质的变化,表现出“多过程”现象。对于“多过程”现象,要确定每个有效的“子过程”及其性质,选用合适的实验定律,并充分应用各“子过程”间的有效关联。解答时,要特别注意变化过程可能的“临界点”,找出临界点对应的状态参量在“临界点”的前、后可以形成不同的“子过程”。1.(2018全国卷)如图,一竖直放置的汽缸上端开口,汽缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为
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