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.doc
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1、1 / 22【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题十三分精选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子动理论气体及热力学定律学案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固体、液体和气体2016 年 T12(A)饱和汽和饱
2、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(
3、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 2 / 22【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
4、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” “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
5、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验定律,选项 A、D 正确,选项 B 错误一定质量的理3 / 22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:V1 T1V T 气体物质的量为:n,且分子数为:NnNA解得 N NA
6、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,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
7、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4 / 22的有_图 132AAB 的过程中,气体对外界做功BAB 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
8、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】 (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
9、甲图5 / 22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 (或M 8r3NA)3M 4r3NA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(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
10、“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
11、伏加德罗常数NA601023mol1,计算结果保留一位有效数字) 6 / 22【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,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) 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
12、有pAVApBVB,所以 VB15 L所以单位体积内的分子数 n L141022 L141025 m3【答案】 (1)C (2)BC 25 (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:7 / 22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(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
13、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(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
14、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8 / 22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 C 布朗运动是分子热运动的间接反映,不是热运动,故布朗运动是分子热运动的间接反映,不是热运动,故 A A 错误;错误;盛放水的密闭容器中,当水蒸气达到饱和时,是离开水面的分子盛放水的密闭容器中,当水蒸
15、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,故和同时进入水面的分子数相等,不是没有分子飞出,故 B B 错误;错误;气体分子速率分布规律为统计规律,呈现出气体分子速率分布规律为统计规律,呈现出“中间多,两头少中间多,两头少”的分布规律,故的分布规律,故 C C 正确;物体温度升高时,并不是物体内的所有正确;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,故分子速率都变大,可能有部分分子的速率减小,故 D D 错误错误 2(2017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
16、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( )NA m V NAA和 B和C和 D和B B 摩尔质量分子质量摩尔质量分子质量阿伏加德罗常数,故:阿伏加德罗常数,故:mNAmNAVV,故故 NANA,故,故正确;正确; 为在标准状态下水蒸气的密度,由于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的密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的密度,故度,故 ,故,故 NANA,故,故错误;错误;摩尔质量分子质量摩尔质量分子质量9 / 22阿伏加德罗常数,故阿伏加德罗常数,故 m m,故,故正确;正确;由于气
17、体分子间距远大由于气体分子间距远大于分子直径,故于分子直径,故 ,故,故错误错误 考向 2 物体的内能3(2017张家港期中)根据分子动理论,下列说法正确的是( ) 【导学号:17214197】A布朗运动是液体分子的运动,它说明了分子在永不停息地做无规则运动B温度是分子平均动能的标志,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C物体体积增大,分子势能可能减小D某气体的摩尔质量为 M、摩尔体积为 Vm、密度为 ,用 NA 表示阿伏加德罗常数,则每个气体分子的质量 m0,每个气体分子的体积 V0Vm NAC C 布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动,它是液体布朗运动是悬浮在
18、液体中固体微粒的无规则运动,它是液体分子无规则运动的反映,在显微镜下观测到的不是液体分子运动,分子无规则运动的反映,在显微镜下观测到的不是液体分子运动,故故 A A 错误温度是分子平均动能的标志,温度较高的物体分子平错误温度是分子平均动能的标志,温度较高的物体分子平均动能较大,但由于分子的运动是无规则的,因此不是每个分子均动能较大,但由于分子的运动是无规则的,因此不是每个分子的动能都比温度较低的物体分子的动能大,故的动能都比温度较低的物体分子的动能大,故 B B 错误物体体积错误物体体积增大,分子势能可能减小,例如,增大,分子势能可能减小,例如,0 0 的水结冰,体积增大,分的水结冰,体积增大
19、,分子势能减小,故子势能减小,故 C C 正确应用正确应用 V0V0计算出的是每个气体分子所占计算出的是每个气体分子所占空间的体积,由于气体分子间距较大,所以空间的体积,由于气体分子间距较大,所以 V0V0并不是每个分子并不是每个分子的实际体积故的实际体积故 D D 错误错误 4(2017如东期中)关于温度、热平衡、内能的概念,以下说法正确的是( )A气体的温度越高,每个气体分子的动能越大10 / 22B气体从外界吸收热量,其温度一定增加C只要两物体的质量、温度、体积相等,两物体的内能一定相同D一切达到热平衡的系统都具有相同的温度D D 气体的温度越高,气体分子的平均动能越大,但每个气体分气体
20、的温度越高,气体分子的平均动能越大,但每个气体分子的动能不一定越大,故子的动能不一定越大,故 A A 错误;气体从外界吸收热量,也可能错误;气体从外界吸收热量,也可能对外做功,其温度不一定增加,故对外做功,其温度不一定增加,故 B B 错误;两物体的质量、温度、错误;两物体的质量、温度、体积相等,两物体内能不一定相等,还与两物体的分子数有关,体积相等,两物体内能不一定相等,还与两物体的分子数有关,故故 C C 错误;热平衡的条件是温度相同,故错误;热平衡的条件是温度相同,故 D D 正确正确 考向 3 热力学定律5(2017亭湖月考)在一个大气压下,1 g 水在沸腾时吸收了 2 260 J 的
21、热量后变成同温度的水蒸气,对外做了 170 J 的功,阿伏加德罗常数 NA601023 mol1,水的摩尔质量 M18 g/mol则:(1)水的分子总势能变化了多少 J?(2)1g 水所含的分子数为多少?(结果保留两位有效数字)【解析】 (1)根据内能定义,水的内能变化等于水的分子总动能变化和水的分子总势能变化,因为是等温变化,所以水的分子总动能不变,则水的内能变化等于水的分子总势能的变化,根据热力学第一定律,有:UQW代入数据:U2 090 J水的分子总势能变化为:EpU2 090 J(2)1 g 水的分子数为:NNA601023 mol1331022 个【答案】 (1)2 090 J (2
22、)331022 个11 / 226(2017南通模拟)如图所示,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 V30103 m3,温度与状态 A 相同求气体:图 135(1)在状态 B 时的体积;(2)在整个过程中放出的热量【解析】 (1)由题意知,气体由状态 B 到状态 C,发生了等压过程,根据查理定律得TB TC则 VBVC3103 m35103 m3(2)由题意知,A、C 两状态温度相同,则气体的内能相同,即有 U0AB 过程,气体发生了等容变化,体积不变,气体不做功;BC 过程,气体的体积减小,外界对气体做功为WpVp(VBVC)
23、3105(53)103 J600 J根据热力学第一定律 UQW 得QUW0600 J600 J即在整个过程中放出 600 J的热量【答案】 (1)5103 m3 (2)600 J考点 2| 固体、液体和气体 难度:低档题 题型:选择题 五年 2考(对应学生用书第 75 页)5(2016江苏高考 T12(A)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却在冷却过程中,锅内水蒸汽的变化情况为_A压强变小 B压强不变12 / 22C一直是饱和汽 D变为未饱和汽(2)如图 136a 所示,在斯特林循环的 pV 图象中,一定质量理想气体从状态 A
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- 高考 物理 二轮 复习 第一 部分 专题 十三 分子 理论 气体 热力学 定律
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