标签: 2019-2020年高考物理第一轮复习第十一章热学(备考指南选修3-3)  
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doc 2019-2020年高考物理第一轮复习 第十一章 热学(备考指南,选修3-3) 考 点 内 容 要求 考 点 内 容 要求 一、分子动理论内能 分子动理论的基本观点和实验依据 Ⅰ 二、固体、液体和气体 固体的微观结构、晶体和非晶体 Ⅰ 阿伏加德罗常数 Ⅰ 液晶的微观结构 Ⅰ 气体分子运动速率的统计分布 Ⅰ 液体的表面张力现象 Ⅰ 温度是分子平均动能的标志、内能 Ⅰ 气体实验定律 Ⅰ 理想气体 Ⅰ 饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压 Ⅰ 相对湿度 Ⅰ 中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位 Ⅰ 三、热力学定律与能量守恒定律 热力学第一定律 Ⅰ 能量守恒定律 Ⅰ 热力学第二定律 Ⅰ  实验十三 用油膜法测分子的大小 把 握 考 情 找规律:高考考查的知识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识。题型一般以选择、计算为主。 明热点:预计在xx高考中,对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为重点,分值为8~15分。 1.两种分子模型 物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型。 (1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图11­1­1所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d= (球体模型)或d=(立方体模型)。 图11­1­1 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图11­1­2所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体,所以d=。 图11­1­2 2.宏观量与微观量的转换桥梁 作为宏观量的摩尔质量Mmol 、摩尔体积Vmol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来。如下所示。 (1)一个分子的质量:m=。 (2)一个分子所占的体积:V0=(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)。 (3)1 mol 物质的体积:Vmol=。 (4)质量为M的物体中所含的分子数:n=NA。 (5)体积为V的物体中所含的分子数:n=NA。 [典例] 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水份越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。试求:(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N; (2)一个水分子的直径d。 [解析] (1)水的摩尔体积为 Vm==m3/mol=1.8×10-5 m3/mol 水分子数N==≈3×1025个 (2)建立水分子的球模型有= πd3 得水分子直径d== m=4×10-10 m [答案] (1)3×1025个 (2)4×10-10 m [针对训练] 1.冬天到了,很多人用热水袋取暖。现有一中号热水袋,容积为1 000 cm3,正常使用时,装水量为80%,请估算该热水袋中水分子的数目约为多少个?(计算结果保留1位有效数字,已知1 mol水的质量为18 g,水的密度取1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常数取6×1023 mol-1) 解析:热水袋内水的物质的量为n== 热水袋内水分子数为N=n·NA 代入数值得N=3×1025个 答案:3×1025个 2.已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3,空气的摩尔质量为0.029 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留1位有效数字) 解析:设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的空气密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸入空气的体积为V,则有Δn=NA,代入数据得Δn=3×1022。 答案:3×1022 3.(xx·常州模拟)已知汞的摩尔质量M=0.20 kg/mol,密度ρ=1.36×104 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,将体积V0=1.0 cm3的汞变为V=3.4×103 cm3的汞蒸气,则1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为多少? 解析:体积V0=1.0 cm3的汞的质量m=ρV0=1.36×10-2kg,物质的量n=m/M=6.8×10-2mol,1.0 cm3的汞蒸气所含的分子数为N=nNA/V=1.2×1019。 答案:1.2×1019 要点二 布朗运动与分子热运动 布朗运动与分子热运动的比较如下 布朗运动 分子热运动 共同点 都是无规则运动,都随温度的升高而变得更加剧烈 不同点 小颗粒的运动 分子的运动 使用光学显微镜观察 使用电子显微镜观察 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力而引起的,反映了分子做无规则运动 [多角练通] 1.(多选)(xx·全国卷)下列关于布朗运动的说法,正确的是(  ) A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.液体温度越高,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈 C.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的 D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 解析:选BD 布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动,A错误;温度越高,颗粒越小,布朗运动越剧烈,B正确;布朗运动是液体分子撞击的不平衡引起的,间接反映了液体分子的无规则运动,C错误,D正确。 2.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图11­1­3所示。图中记录的是(  ) 图11­1­3 A.分子无规则运动的情况 B.某个微粒做布朗运动的轨迹 C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 解析:选D 微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下,做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹;按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则性,也能反映微粒做布朗运动的无规则性。记录描绘的正是按等时间间隔记录的某个运动微粒位置的连线,故D正确。 3.(xx·山西四校联考)下列叙述正确的是(  ) A.扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动 B.布朗运动就是液体分子的运动 C.分子间距离增大,分子间作用力一定减小 D.物体的温度较高,分子运动越激烈,每个分子的动能都一定越大 解析:选A 扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动,选项A正确;布朗运动是液体分子无规则运动的反映,不是液体分子的运动,选项B错误;在分子之间距离从平衡位置开始增大时,分子间作用力先增大后减小,选项C错误;物体的温度越高,分子运动越激烈,分子平均动能增大,并非每个分子的动能都一定越大,选项D错误。 要点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图11­1­4所示(取无穷远处分子势能Ep=0) 图11­1­4 (1)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。 (2)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。 (3)当r=r0时,分子势能最小。 [典例] (多选)(xx·全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是(  ) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变 [解析] 两个分子相距较远时表现为引力,相互靠近时分子力先增大后减小,减小到零后分子力变为斥力,分子减速至不再靠近,因此分子力经历了增大、减小再反向增大的过程,故A错误。分子不断靠近,分子力先做正功后做负功,分子动能先增大后减小,B、C正确。分子力做正功分子势能减小,分子力做负功分子势能增大,故D错误。整个过程中只有分子力做功,动能和势能之和不变,E正确。 [答案] BCE [方法规律] (1)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大。 (2)判断分子势能的变化有两种方法 ①看分子力的做功情况。 ②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断,但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。 [针对训练] 1.(xx·福建高考)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(  ) 图11­1­5 解析:选B 本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化关系,意在考查考生对该部分知识的了解情况。当r=r0时,分子间作用力f=0,分子势能Ep最小,排除A、C、D,选B。 2.(多选)(xx·海南高考)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图11­1­6中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是(  ) 图11­1­6 A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小 B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小 C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大 D.在r=r0时,分子势能为零 E.分子动能和势能之和在整个过程中不变 解析:选ACE 由Ep­r图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故A正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故B错误;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,动能最大,故C正确,D错误;在整个相互接近的过程中,分子动能和势能之和保持不变,故E正确。 要点四 物体的内能 能量 定义 决定 量值 测量 转化 内能 物体内所有分子的动能和势能的总和 由物体内部分子微观运动状态决定,与物体整体运动情况无关 任何物体都具有内能,恒不为零 无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度 在一定条件下可相互转化 机械能 物体的动能及重力势能和弹性势能的总和 与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部分子运动情况无关 可以为零 可以测量 [典例] (xx·北京高考)下列说法中正确的是(  ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变 [解析] 根据温度是分子平均动能的标志知,温度升高,分子热运动的平均动能增大;温度降低,分子热运动的平均动能减小,选项A错误,B正确。理想气体的温度升高,内能增大;温度降低,内能减小,选项C错误。晶体熔化或凝固时温度不变,但是内能变化,熔化时吸收热量,内能增大;凝固时放出热量,内能减小,选项D错误。 [答案] B [针对训练] 1.(多选)(xx·吉林省吉林市质量检测)下列各种说法中正确的是(  ) A.温度低的物体内能小 B.分子运动的平均速度可能为零,瞬时速度不可能为零 C.液体与大气相接触,表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引 D.0 °C的铁和0°C的冰,它们的分子平均动能相同 E.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 解析:选CDE 物体的内能为所有分子的动能和分子势能之和,物体的内能不仅与温度有关,还与物体的质量、体积有关,A错误。分子在永不停息地做无规则运动,所以瞬时速度可能为0,B错误。当液体与大气相接触,表面层内分子所受其他分子的斥力和引力,其中引力大于斥力表现为相互吸引,故C项正确。因为温度是分子平均动能的标志,故D项正确。根据气体压强的定义可知,单位体积内的分子数和温度决定气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,所以E项正确。 2.(多选)(xx·唐山摸底)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是(  ) A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大 B.外界对物体做功,物体内能一定增加 C.温度越高,布朗运动越显著 D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小 E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大 解析:选ACE 温度高的物体分子平均动能一定大,但是内能不一定大,选项A正确;外界对物体做功,若散热,物体内能不一定增加,选项B错误;温度越高,布朗运动越显著,选项C正确;当分子间的距离增大时,分子间作用力可能先增大后减小,选项D错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大,选项E正确。 对点训练:微观量的估算 1.(多选)(xx·大连模拟)某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA不可表示为(  ) A.NA=       B.NA= C.NA= D.NA= 解析:选CD 阿伏加德罗常数NA===,其中V应为每个气体分子所占有的体积,而V0是气体分子的体积,故C错误。D中ρV0不是气体分子的质量,因而也是错误的。 2.(xx·江苏四校联考)水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1。求:1 cm3的水中有多少个水分子?(结果保留1位有效数字) 解析:V=1 cm3的水的物质的量n= 其中含有分子个数N=n·NA 由以上两式解得N=≈3×1022个。 答案:3×1022 对点训练:布朗运动与扩散现象 3.下列关于分子动理论的说法中正确的是(  ) A.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大 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.物体温度越高,该物体内所有分子运动的速率都一定越大 D.显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停地做无规则运动,这就是液体分子的运动 解析:选A 分子势能

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