1、高考资源网（） 您身边的高考专家选修33热学考纲下载(1)分子动理论的基本观点阿伏加德罗常数()(2)用油膜法估测分子的大小(实验、探究)()(3)布朗运动()(4)分子热运动速率的统计分布规律()(5)气体压强的微观解释()(6)温度和内能()(7)晶体和非晶体晶体的微观结构()(8)液晶()(9)液体的表面张力()(10)气体实验规律()(11)理想气体()(12)热力学第一定律()(13)能源与可持续发展()考向前瞻预计在2016年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的题目出现。第1节分子动理论_内能分子动理论 对应学生用书P181必备知
2、识1物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子的直径(视为球模型)：数量级为1010 m。分子的质量：数量级为1026 kg。(2)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA6.021023 mol1。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。2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11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11(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
3、子所占有的平均空间。如图12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12典题例析空调在制冷过程中，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，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V1.0103 cm3。已知水的密度1.0103 kg/m3、摩尔质量M1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1。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Vmm3/mol1.8105 m3/mol水分子数：N31025个。(2)建立水分子的球
4、模型有d3得水分子直径d m41010 m。答案(1)31025个(2)41010 m宏观量与微观量之间的关系宏观量包括物体的体积V、摩尔体积Vmol，物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度等，微观量包括分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等，它们之间的关系有：(1)分子的质量：m0。(2)分子的体积：V0。对气体，V0为分子所占空间。(3)物体所含的分子数：nNANA或nNANA。针对训练1(2014盐城模拟)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为，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()ANABNACNA DNA解析：选CD阿伏加德罗常数
5、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V0不是气体分子的质量，因而也是错误的。2(2014南通三模)深海潜水作业中，潜水员的生活舱中注入的是高压氮氧混合气体。该混合气体在1个标准大气压下、温度为T时的密度为。当生活舱内混合气体的压强为31个标准大气压，温度为T时，潜水员在舱内一次吸入混合气体的体积为V。(1)求潜水员一次吸入混合气体的质量m；(2)若混合气体总质量的20%是氧气，氧气的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，求潜水员一次吸入氧气分子的个数N。解析：(1)设1个标准大气压下体积为V0的混合气体压缩至31个标准大气压时的体积为V，根据玻意耳定律
6、得：p0V031p0V解得：V031VmV031V。(2)吸入氧气分子的个数：NNANA。答案：(1)31V(2)NA布朗运动与扩散现象 对应学生用书P182必备知识1扩散现象(1)定义：不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。(2)实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。2布朗运动(1)定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。(2)特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。(3)布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。3热运
7、动分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运动叫做热运动。典题例析我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害。矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的()APM2.5在空气中的运动属于分子热运动B温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈CPM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈D由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动解析选BCDPM2.5是固
8、体小颗粒，不是分子，故A错误；温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故B正确；PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故C正确；由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动，故D正确。布朗运动与分子热运动 布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的
9、，它是分子做无规则运动的反映针对训练1做布朗运动实验，得到某个观测记录如图13所示。图中记录的是()图13A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。2(2014贵港模拟)烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制过程之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定
10、时间，盐就会进入肉里。则下列说法正确的是()A如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快B烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里C在腌制汤中，只有盐分子进入鸭肉，不会有盐分子从鸭肉里面出来D把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉解析：选A如果让腌制汤温度升高，分子运动更剧烈，则盐进入鸭肉的速度就会加快，故A正确；烤鸭的腌制过程盐会进入肉里说明分子之间有间隙，以及说明分子不停的做无规则运动，不是因为分子之间有引力，故B错误；在腌制汤中，有盐分子进入鸭肉，分子运动是无规则的，同样会有盐分子从鸭肉里面出来，故C错误；把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，仍然会有盐分子进入鸭肉，因
11、为分子运动是永不停息的，故D错误。分子力、分子势能 对应学生用书P183必备知识1分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化的快。(3)分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图14所示)可知：图14当rr0时，F引F斥，分子力为0；当rr0时，F引F斥，分子力表现为引力。当rr0时，F引F斥，分子力表现为斥力。当分子间距离大于10r0(约为109 m)时，分子力很弱，
12、可以忽略不计。2分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。3分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能。(2)分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态。4物体的内能(1)等于物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，是状态量。(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。典题例析(2014福州
13、模拟)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15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，下列说法错误的是()图15A在rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B在rr0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C在rr0时，分子势能最小，动能最大D分子动能和势能之和在整个过程中不变解析选Br0为分子间的平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力；则有：r大于平衡距离，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；当r小于r0时，分子间的作用力
14、表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；由以上分析可知，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故C正确；由于没有外力做功，故分子动能和势能之和在整个过程中不变，故D正确。1分子力与分子势能名称项目分子间的相互作用力F分子势能E p与分子间距的关系图像随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加r减小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r10r0 (109 m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没
15、有相互作用力分子势能为零2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(2014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：选B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
16、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。2(2013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16解析：选B分子间引力和斥力的合力为分子力，分子力在rr0时为零，当rr0时分子力表现为引力，当rr0时分子力表现为斥力。一般取无穷远为零势能点，分子从无穷远靠近r0的过程分子力做正功，分子势能减小，到r0后再靠近分子力做负功，分子势能增加，故分子势能在rr0处最小。综上可知，B正确。统计规律 对应学生用书P184必备知识由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是
17、不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。典题例析(2014镇江模拟)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图17所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，由图可知()图17A气体的所有分子，其速率都在某个数值附近B某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等C高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率D高温状态下分子速率的分布范围相对较小解析选BC由不同温度下的分子速率分布曲线可知，在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，但不是说其余少数分子的速率都小于该数值，
18、有个别分子的速率会更大，故A错误；高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率，不是所有，有个别分子的速率会更大或更小，故B、C正确；温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，而个别速率大于平均速率的分子其速率可以比低温状态时更大，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，故D错误。对微观世界的理解离不开统计的观点。单个分子的运动是不规则的，但大量分子的运动是有规律的，如对大量气体分子来说，朝各个方向运动的分子数目相等，且分子的速率按照一定的规律分布。宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的，如温度是分子热运动平均动能的标志。但要注意：统计规律的适用对象是大量的微
19、观粒子，若对“单个分子”谈温度是毫无意义的。针对训练1.(2014福建高考)如图18，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()图18A曲线B曲线C曲线 D曲线 解析：选D某一温度下气体分子的麦克斯韦速率呈“中间多，两头少”的分布，故D项正确。2如图19是氧气分子在不同温度(0 和100 )下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知()图18A同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律B随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
20、C随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大解析：选AD同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，A正确；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，B错误，D正确；温度越高，速率小的氧气分子所占的比例越小，C错误。课时跟踪检测 一、单项选择题1(2014上海徐汇期末)伽耳顿板可以演示统计规律。如图1所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则图2中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是()图1图2解析：选C根据统计规律，能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是图C。2(2012福建高考)关于热力学定律和分子动理论
21、，下列说法正确的是()A一定量气体吸收热量，其内能一定增大B不可能使热量由低温物体传递到高温物体C若两分子间距离增大，分子势能一定增大D若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D根据热力学第一定律，气体内能变化与做功和热传递有关，选项A错误。根据热力学第二定律可知热量不可自发的由低温物体传到高温物体，但热量还是可以通过外界的方法由低温物体传到高温物体，选项B错误。分子内能与分子间的距离有关，当rr0时，分子间距离越大，分子势能越大，rr0时，分子间距离越大，分子势能越小，选项C错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化，距离减小，引力和斥力都要增大，选项D正确。3(2014闸
22、北区二模)根据分子动理论，设当两个分子间距为r0时分子间的引力和斥力相等，则()A当两分子间距离大于r0时，分子间只存在引力作用B当两分子间距离小于r0时，随着距离减小，引力将减小、斥力将增大C当两分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力D两分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能越小解析：选C当两分子间距离大于r0时，斥力和引力都存在，分子间表现为引力作用，A错误；当两分子间距离小于r0时，随着距离减小，引力和斥力都增大，B错误；当两分子间距离小于r0时，斥力和引力都存在，分子间表现为斥力作用，C正确；以r0为界，当两分子间距离大于r0时，两分子间距离越大，分子势能越大；当两分子
23、间距离小于r0时，分子间距离越小，分子势能越大，D错误。4(2014宿迁二模)下列说法中正确的是()A扩散现象只能发生在气体和液体中B岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体C地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少D从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关解析：选C不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象。一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以固体、液体或气体之间都会发生扩散现象，故A错误；岩盐是立方体结构，是晶体，且有规则的几何形状，粉碎后的岩盐仍是晶体，仍有规则的几何形状，故B错误；温度是分子平均动能的量度，
24、温度越高，分子平均动能越大，质量越小速度越大，氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少，C正确；气体压强决定于气体分子的密度(单位体积内的分子数)和分子的平均动能。5.(2014龙湖区二模)如图3为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是()图3A当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C当r等于r2时，分子间的作用力最大D在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功解析：选B由图像可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；r2是分子的平衡距离，当0rr2时，分
25、子力为斥力，当rr2时分子力为引力，故A错误；当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，故B正确；当r等于r2时，分子间的作用力为零，故C错误；在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误。6(2014海淀区二模)已知阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是()A若油酸的摩尔质量为M，一个油酸分子的质量mB若油酸的摩尔质量为M，密度为，一个油酸分子的直径d C若某种气体的摩尔质量为M，密度为，该气体分子的直径d D若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数n解析：选D分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，则有：一个油酸分子的质量m，故A
26、错误；由于油酸分子间隙小，所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有一个油酸分子的体积V0，将油酸分子看成立方体形，立方体的边长等于分子直径，则得：V0d3，解得：d ，故B错误；由于气体分子间距很大，所以一个分子的体积V，则分子直径dT2CT1T2 D无法确定解析：选C根据分子速率分布曲线可知，不管温度是T1还是T2，大多数分子的速率都在某个值附近，离这个数值越远，分子数越少，也就是说满足“两头少、中间多”的正态分布规律，图中温度T1对应的分子平均动能要小于温度T2对应的分子平均动能，所以温度T1T2，本题答案为C。二、多项选择题7(2014南京模拟)下列说法正确的是()A知道水的摩
27、尔质量和水分子的质量，可计算出阿伏加德罗常数B当液晶中电场强度不同时，它对不同颜色的光吸收强度就不同C蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体D理想气体的温度随时间不断升高，则其压强也一定不断增大解析：选AB水的摩尔质量和水分子的质量之比等于阿伏加德罗常数，故A正确；当液晶中电场强度不同时，它对不同颜色的光吸收强度就不同，故B正确；蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，蔗糖各向异性，自然状态时有规则的形状，故蔗糖是晶体，故C错误；由气态方程C可知，理想气体的温度随时间不断升高，pV增大，但压强不一定不断增大，故D错误。8(2014静安模拟)一定质量的理想气体，从图示A状态开始，
28、经历了B、C，最后到D状态，下列判断中正确的是()图5AAB温度升高，压强不变BBC体积不变，压强变大CCD体积变小，压强变大DD点的压强比A点的压强小解析：选ACD由图像可知，由AB过程中，温度升高体积变大，体积与热力学温度成正比，由C可知，气体压强不变，是等压变化，故A正确；同理在BC过程中，气体体积不变温度降低，气体压强变小，故B错误；在CD过程中，气体温度不变体积减小，压强变大，故C正确；A点温度大于D点温度，D点体积大于A点体积，D点压强小于A点压强，故D正确。9.如图6，固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中。现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状
29、态发生了变化。下列图像中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，k表示该气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线。能正确反映上述过程的是()图6图7解析：选ABD气缸置于温度不变的环境中，说明气体做等温变化，其pV图像是双曲线，A正确；理想气体的内能由分子平均动能决定，温度不变，气体的内能不变，B正确，C错误；单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数，容器内分子总数不变，D正确。10(2014长宁模拟)一定质量理想气体的压强p与摄氏温度t的变化如图8所示，其状态经历了ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与
30、水平轴平行，da与bc平行。则气体体积在()图8Aab过程中变小Bbc过程中变大 Ccd过程中可能增加Dda过程中可能保持不变解析：选BDab过程气体发生等温变化，压强减小，由玻意耳定律分析可知，气体的体积变大，故A错误；bc过程，b与绝对零度273 连线的斜率大于c与绝对零度273 连线的斜率，则b状态气体的体积小于c状态气体的体积，则bc过程中体积增大，故B正确；cd过程是等压变化，温度降低，由盖吕萨克定律分析可知体积减小，故C错误；若da过绝对零度，则体积不变，故D正确。三、非选择题11(2014宿迁模拟)如图9甲所示是一平面上晶体物质微粒的排列情况，图中三条等长线AB、AC、AD上物质
31、微粒的数目不同，由此得出晶体具有_的性质。如图乙所示，液体表面层分子比较稀疏，分子间距离大于分子平衡距离r0，因此表面层分子间作用表现为_。图9解析：三条等长线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，则晶体沿各个方向的导热、导电性能等不同，表现为各向异性。在分子平衡距离r0时分子引力与斥力大小相等，而斥力受距离影响较大，变化较快。液体表面层分子比较稀疏，分子间距大于分子平衡距离r0，引力和斥力都减小，但斥力更小，则分子引力大于斥力，分子力表现为引力。答案：各向异性引力12.(1)如图10所示是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气
32、相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉。图10若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为_。在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是_(填“越滴越慢”、“越滴越快”或“恒定”)的。(2)对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表：V/m31.000.500.400.250.20p/105 Pa1.453.103.955.987.70根据所给数据在坐标纸上(如图11所示)画出p图线，可得结论是_。图11由所做图线，求p8.85105 Pa时该气体体积是_。该图线斜率大小和温度的关系是_。解析：
33、(1)因为a管与大气相通，故可以认为a管上端处压强即为大气压强，这样易得pAp0，而pBp0，即有pBp0pA。当输液瓶的悬挂高度与输液软管的内径确定时，由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故b管中的气体的压强也不变，所以药液滴注的速度是恒定不变的。(2)画出p图线如图所示。由图看出，图线为一过原点的直线，证明玻意耳定律是正确的，即一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。由图看出，p8.85105 Pa时，得V0.17 m3。由数学知识可知，图像的斜率等于pV，根据气态方程C可知，pV与T成正比，则有斜率越大，pV值越大，该气体温度越高。答案：(1)pAp0pB恒定
34、(2)见解析132014年4月8日，在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致。已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm，温度为27 ，爆胎时胎内气体的温度为87 ，轮胎中的空气可看作理想气体。(1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因；(3)爆胎后气体迅速外泄，来不及与外界发生热交换，判断此过程胎内原有气体内能如何变化？简要说明理由。解析：(1)气体作等容变化，由查理定律得：T1(t1273)KT2(t2273)Kp12.5 atm，t127 ，t287 由得：p23 atm。(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，气体压强增大
35、，超过轮胎承受的极限，造成爆胎。(3)气体膨胀对外做功，但是没有吸收或者放出热量，由热力学第一定律UWQ得U0，内能减少。答案：(1)3 atm(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大。(3)气体膨胀对外做功，没有吸收或放出热量，据热力学第一定律UWQ，得Upc，QabQacBpbpc，QabQacCpbQac Dpbpc，QabVc。由玻意耳定律pbVbpcVc，可知pbpc；由于TbTc，所以过程ac和ab内能变化相同，ab过程体积变大，气体对外做功，WQac。6.(2014兴华模拟)如图4所示，导热气缸开口向下。内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且
36、不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止。现在把沙桶底部钻一小洞，细沙慢慢流出，并缓慢降低气缸外部环境温度，下列说法正确的是()图4A气缸内气体压强减小，内能增大B外界可能对气体做功，气体温度降低 C气体压强可能减小，体积不变，内能减小 D气体可能对外界做功，气体内能一定减小解析：选B设活塞重力为G，横截面积为S，大气压为p0，则以活塞为研究对象，根据力平衡得到：气缸内气体的压强pp0，由于G减小，则p增大，即气体压强增大，被压缩，外界对气体做功。由于气缸是导热的，气体的温度与环境相等，缓慢降低气缸外部环境温度，其内能减小，温度降低。二、多项选择题7.如图5所示，一气缸竖直放置，
37、用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气，现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热。关于气缸内气体，下列说法正确的是()图5A单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少B所有分子的速率都增加C分子平均动能增大D对外做功，内能减少解析：选AC电热丝对缸内气体缓慢加热过程中，气缸内气体压强不变，而气体分子的平均动能增大，根据压强的微观含义得知，单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少，故A正确；气缸内气体温度升高，分子平均动能增大，由于分子运动是无规则的，不是所有分子的速率都增加
38、，故B错误，C正确；在缸内封闭的是一定量的理想气体，温度升高，其内能增大，根据盖吕萨克定律得知，气体的体积增大，气体对外做功，故D错误。8(2014黄浦模拟)关于能量转化与守恒的理解，下列说法中错误的是()A凡是能量守恒的过程就一定会发生B摩擦生热的过程是不可逆过程C空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机解析：选ACD各种物理过程能量是守恒的，但是自然界的宏观过程具有方向性，故A错误；通过摩擦生热，能量耗散了，即能量可以利用的品质降低了，这是不可逆过程，故B正确；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发
39、地由高温物体传向低温物体，故C错误；虽然总能量守恒，但随着能量耗散，能量可以利用的品质降低了，故D错误。9下列关于热现象的描述正确的是()A根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%B做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D物体由大量分子组成，某单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析：选AC根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，A正确。做功是通过能量转化改变系统内能的，而热传递是通过内能的转移改变系统内能的，B错误。根据热力学定律，温度相同是达到热平衡的标准，C正确。单个分子
40、的运动是无规则的，但大量分子的运动具有统计规律，D错误。10如图6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”。该循环过程中，下列说法正确的是()图6AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能减小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解析：选BC本题考查气体状态变化图像问题，意在考查考生根据图像分析问题的能力。AB过程中，气体体积变大，气体对外做功，A项错误；BC为绝热过程，气体体积增大，气体对
41、外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B项正确；CD为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C项正确；DA过程中，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移，D项错误。三、非选择题11(2013山东高考)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图7所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 at
42、m，封闭气体的体积V03 m3。如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。图7(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)。(2)下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功。解析：(1)以汽缸内封闭的气体为研究对象，初态压强p01 atm，温度T0300 K，体积V03 m2，汽缸在990 m深处时，气体压强p1 atm atm100 atm，温度T280 K，设体积变为V。由理想气体状态方程有，代入数据解得V2.8102m3。(2)封闭气体的体积减小，外界对气体做功，而气体
43、的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体要放热，且传递的热量大于外界对气体所做的功。答案：(1)2.8102m3(2)放热大于12一定质量的理想气体。经过如图8所示的状态变化。设状态A的温度为400 K。求：图8(1)状态C的温度TC为多少？(2)如果由A经B到C的状态变化的整个过程中，气体对外做了400 J的功，气体的内能增加了20 J，则这个过程气体是吸收热量还是放出热量？其数值为多少？解析：(1)由理想气体状态方程，解得状态C的温度TC320 K。(2)由热力学第一定律，UQW，解得Q420 J，气体吸收热量。答案：(1)320 K(2)吸收420 J实验用油膜法估测分子的大小对
44、应学生用书P191一、实验目的(是什么)1估测油酸分子的大小。2学会间接测量微观量的原理和方法。二、实验原理(是什么)利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图实1所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用dV/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。图实1三、实验器材(有哪些)清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。四、实验步骤(怎么做)1取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 毫升的油酸酒精溶液。2往边长
45、约为30 40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。3用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0 mL。4用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。5待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。6将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。7据油酸酒精溶液的
46、浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，利用一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为1010，若不是1010需重做实验。五、数据处理(怎么办)根据上面记录的数据，完成以下表格内容。实验次数量筒内增加1 mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S12实验次数一滴溶液中纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12六、注意事项(有哪些)1油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。2油酸酒精溶液的浓度应小于为宜。3痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。4测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为
47、整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。5浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。6要待油膜形状稳定后，再画轮廓。7本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。8做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。七、误差分析(为什么)1油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。2纯油酸体积的计算误差。3油膜面积的测量误差(1)油膜形状的画线误差；(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。对应学生用书P192考查实验原理与
48、操作典例1在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_。(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶
49、于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_m。(结果保留1位有效数字)解析(1)根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为；(2)根据实验原理可知油酸分子直径为d m51010 m。答案(1)(2)51010题点集训1“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是()A将油酸形成的膜看成单分子油膜B不考虑各油酸分子间的间隙C考虑了各油酸分子间的间隙D将油酸分子看成球形解析：选ABD“用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸(体积为V)滴入水中，使之形成一层单分子油
50、膜，成为一个一个单层排列的球形体，显然，球形体的直径即为单分子油膜的厚度d，假设单分子油膜的面积为S，必然有d，所以，“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是A、B、D。2一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有()A油酸分子的直径dB油酸分子的直径dC油酸所含的分子数nNAD油酸所含的分子数nNA解析：选BC设油酸分子的直径为d，则有dSd，故B正确；设油酸所含的分子数为n，则有nNA，故C正确。3利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、
51、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm40 cm的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。A用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；B将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；C_；D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S。(2)用已
52、给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_(单位：cm)。解析：(1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。(2)每滴油酸酒精溶液的体积为 cm3n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V0.05 % cm3所以单个油酸分子的大小d cm。答案：见解析考查数据处理、误差分析及实验创新典例2(2014连云港摸底)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中
53、1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图实2甲所示。坐标格的正方形大小为2 cm2 cm。由图可以估算出油膜的面积是_cm2(保留两位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是_m(保留一位有效数字)。甲乙图实2(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43108 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为_m(结果保留两位有效数字)。解析(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，
54、得到估算出油膜的面积是S格数2 cm2 cm252 cm2。溶液浓度为1/1 000，每滴溶液体积为1/100 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V2105 cm3。油膜厚度即油酸分子的直径是dV/S81010 m。(2)直径为1.43108 m的圆周周长为d4.49108 m，可以估算出铁原子的直径约为4.49108 m489.41010 m。答案(1)252381010(2)9.41010题点集训4(2014九江模拟)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A油酸未完全散开B油酸中含有大量酒精C计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D求每滴溶液体积时，1 m
55、L的溶液的滴数误多计了10滴解析：选AC用油膜法估测分子直径，是利用油酸的体积与形成的单分子油膜面积的比值来估算分子直径的，分子直径值明显偏大可能的原因有：一是油酸体积测量值偏大；二是油膜面积测量值偏小，油酸未完全散开和舍去不足一格的方格均会造成油膜面积测量值偏小的结果，故A、C正确；油酸中酒精更易溶于水，故不会产生影响，B错误；而D项计算每滴溶液中所含油酸的体积偏小，会使分子直径估算值偏小，D错误。5(2014开封模拟)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为15 000,1 mL溶液滴25滴，那么1滴溶液的体积是_mL，
56、所以1滴溶液中油酸体积为V油酸_cm3。若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L01.121010 m作比较，判断此实验是否符合数量级的要求。次数S/cm2L/cmL的平均值153324933563解析：由题给条件得，1滴溶液的体积V溶液 mL4102 mL，因为，故1滴溶液中油酸体积V油酸V溶液 cm38106 cm3据此算得3次测得L的结果分别为：150108 cm,1.62108 cm,1.42108 cmL平均值：1.511010 m这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求。答案：410281061.501081.6210
57、8142108平均值为1.511010 m符合要求6油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图实3所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：图实3(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_。图实123中油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径
58、是_m。(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_。解析：油膜面积约占70小格，面积约为S702525106 m24.4102 m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V106 m31.21011 m3，油酸分子的直径约等于油膜的厚度d m2.71010 m。答案：(1)球体单分子直径4.41021.210112.71010(2)主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩- 49 - 版权所有高考资源网