1、专题七 选考部分第1讲 分子动理论 气体及热力学定律高频考点1 分子动理论 物体的内能 高频考点2 固体、液体及热力学定律 栏目导航 高频考点3 气体的性质 专题限时训练 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页知识体系构建新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页高频考点 1 分子动理论 物体的内能例 1(多选)(2019湘赣十四校高三二模)如图所示是两个分子间的引力和斥力的合力 F 与两分子间的距离 r 的关系曲线，曲线与横轴的交点的横坐标为 r0.若取两分子相距无穷远时分子势能为零，现有两个静止的相距较远的分子，假设只在分子力作用下相互接近，在此过程中，下列说法正确的是()
2、新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页A整个运动过程中分子势能和动能之和不变B在 rr0 时，分子动能最大C在 rr0 时，分子的加速度一直在增大D在 rr0 的过程中，F 做正功，势能减小，分子动能增加E在 rr0 的过程中，F 做负功，势能减小，分子动能也减小答案：ABD新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：根据能量守恒定律，整个运动过程中分子势能和动能之和不变，故 A 正确；在 rr0 时，分子力为零，分子势能最小，分子动能最大，故 B 正确；在 rr0时，分子的加速度一直先增大后减小，故 C 错误；在 rr0 的过程中，分子力表现为引力，根据动能定理和能量守恒
3、定律：F 做正功，分子动能增加，势能减小，故 D 正确；在 rr0 的过程中，分子力表现为斥力，根据动能定理和能量守恒定律：F 做负功，分子动能减小，势能增大，故 E 错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法分子动理论的三个核心规律1分子模型、分子数：(1)分子模型：球模型：V43R3，立方体模型：Va3.(2)分子数：NnNA mMmNA VVmNA.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2分子运动：分子做永不停息的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈3分子势能、分子力与分子间距离的关系：新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页1(多选)(201
4、6全国卷)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气体温度不变，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一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案：CDE新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A 错误内能与物体的运动速度无关，B 错误气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C 正确一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，D 正确根据理想气体状态方程，一定质量的某种理想气体
5、在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E正确新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2(2018河南洛阳名校第二次联考)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，排出液化水的体积为 V，水的密度为，摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，则液化水中分子的总数 N 和水分子的直径 d 分别为()新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页AN MVNA，d36MNABNVNAM，d3 NA6MCNVNAM，d36MNADN MVNA，d3 NA6M答案：C新课标高考第二轮总
6、复习物理 上一页返回导航下一页解析：水的摩尔体积 VmolM；水分子数 N VVmolNAVNAM；将水分子看成球形，由VmolNA 16d3，解得水分子的直径 d36MNA，故选 C.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页3(多选)(2018安徽省江南十校素质检测)对分子动理论的认识，下列说法正确的有()A布朗运动就是液体分子的无规则热运动B摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同C当一个物体加速运动时，其内能不一定增加D随着高科技的发展，第二类永动机可能被发明，因为这不违背能量守恒定律E当两个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加答案：B
7、CE新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动它是液体中固体微粒的运动，是液体分子无规则运动的表现，所以 A 错误；理想气体的内能与气体的温度有关，则摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同，故 B 正确；当一个物体加速运动时，其动能增加，温度不一定升高，故内能不一定增加，所以 C 正确；第二类永动机违背能量定恒定律，故永不能被发明，所以 D 错误；分子间分子力与分子间距 r 的关系图，分子势能与分子间距的图线，如图所示，当两个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加，故 E 正确新课标高考第二
8、轮总复习物理 上一页返回导航下一页高频考点2 固体、液体及热力学定律 视角一 固体、液体例2(多选)(2018山西省六校联考)下列说法中正确的是()A所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状B液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现C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D悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了花粉分子做无规则的热运动E在绝热过程中，一个热力学系统的内能增量等于外界对它所做的功答案：BCE新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：单晶体具有规则的几何形状，多晶体没有规则的几何形状，故 A 错误；液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现，故 B 正
9、确；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡湿度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，故 C 正确；悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动，故 D 错误；根据热力学第一定律可知，绝热即 Q0，UW，故 E 正确新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必定是非晶体(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化新课标高考第二轮总复习物理 上
10、一页返回导航下一页 视角二 热力学定律例 3(多选)(2018北京市一零一学校物理测试)下列说法不正确的是()A物体的温度为 0 时，物体的分子平均动能为零B两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能先减小后增大C密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页D第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律E一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定增大答案：ABE新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：分
11、子在永不停息的做无规则运动，则当物体的温度为 0 时，物体的分子平均动能也不为零，选项 A 错误；若分子距离在平衡位置以外两个分子在相互靠近的过程中其分子力做正功，分子势能逐渐减小，故 B 错误；密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，分子平均速率变大，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，选项 C 正确；第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，选项 D 正确；一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则气体对外做功，体积变大，根据PVT C 可知，在该过程中气体的压强一定减小，选项 E 错误；此题选择不正确的选项，故选 AB
12、E.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法热力学第一定律的应用技巧1对于内能变化量 U 的分析思路：(1)由气体温度变化分析气体内能变化温度升高，内能增加；温度降低，内能减少(2)由公式 UWQ 分析内能变化新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2对于做功情况 W 的分析思路：(1)由体积变化分析气体做功情况体积被压缩，外界对气体做功；体积膨胀，气体对外界做功注意气体在真空中自由膨胀时，W0.(2)由公式 WUQ 分析气体做功情况3气体吸、放热 Q 的分析思路：一般由公式 QUW 分析气体的吸、放热情况新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页4(多选)(20
13、16全国卷)一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 pT 图象如图所示，其中对角线 ac 的延长线过原点 O.下列判断正确的是()A气体在 a、c 两状态的体积相等B气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功答案：ABE新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：由 ac 的延长线过原点 O 知，直线 Oca 为一条等容线，气体在 a、c
14、 两状态的体积相等，选项 A 正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能，选项 B 正确；过程 cd 是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项 C 错误；过程 da 气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项 D 错误；由理想气体状态方程知：paVaTa pbVbTb pcVcTc pdVdTd C，即 paVaCTa，pbVbCTb，pcVcCTc，pdVdCTd.设过程 bc 中压强为 p0pbpc，过程 da 中压强为 p0pdpa.由外界对气体做功 WpV 知，过程 bc 中外界对气体
15、做的功 Wbcp0(VbVc)C(TbTc)，过程 da 中气体对外界做的功 Wdap0(VaVd)C(TaTd)，TaTb，TcTd，故 WbcWda，选项 E 正确(此选项也可用排除法直接判断更快捷)新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页5(多选)(2019昆明市模拟)下列说法中正确的是()A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B清晨荷叶上的露珠呈球形是液体表面张力作用的结果C一定质量的理想气体，温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小D空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度一定越大E.破碎的玻璃片不能无痕拼接，是分子间斥力作用的结果答案：ABC新课标
16、高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：气体对器壁的压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故 A 正确；液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体的表面张力，草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故 B 正确；气体温度不变，压强减小，由玻意耳定律 pVC 可知，其体积 V 增大，气体质量不变而体积变大，气体的密度减小，故 C 正确；空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值叫作空气的相对湿度，因此相对湿度还与同温下水的饱和汽压有关，故 D 错误；破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间距离较大，分子间作用力很
17、小，并不是存在斥力作用的，故 E错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页6(多选)(2015全国卷)下列说法正确的是()A将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案：BCD新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：晶体敲碎后仍为晶体，故 A 错误；有些晶体(如有些单晶体)在不同的方向上有不同的光学性质，即
18、具有各向异性，B 正确；碳元素由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如石墨和金刚石，故 C 正确；在合适的条件下，某些晶体和非晶体可以相互转化，如二氧化硅晶体加热再凝固后成为玻璃，D 正确；在熔化过程中，晶体的内能要增大，E 错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页高频考点 3 气体的性质 视角一 水银柱类问题例 4(2016全国卷)一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离(
19、已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强 p075.0 cmHg.环境温度不变)答案：144 cmHg 9.42 cm新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：设初始时，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为p2p0，长度为 l2.活塞被下推 h 后，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2，长度为 l2.以 cmHg 为压强单位由题给条件得p1p0(20.05.00)cmHgl1(20.020.05.002)cm新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页由玻意耳定律得 p1l1p1l
20、1联立式和题给条件得p1144 cmHg依题意 p2p1l24.00 cm20.05.002 cmh由玻意耳定律得 p2l2p2l2联立式和题给条件得 h9.42 cm新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页 视角二 活塞类问题例 5(2018深圳市高三调研)如图所示，有一上部开有小孔的圆柱形汽缸，汽缸的高度为 2L，横截面积为 S，一厚度不计的轻质活塞封闭 1 mol 的单分子理想气体，开始时活塞距底部的距离为 L，气体的热力学温度为 T1，已知外界大气压为p0，1 mol 的单分子理想气体内能公式为 U32RT，现对气体缓慢加热，求：(1)活塞恰好上升到汽缸顶部时气体的温度和气体吸
21、收的热量；(2)当加热到热力学温度为 3T1 时气体的压强答案：(1)32RT1p0LS(2)1.5p0新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)开始加热后活塞上升的过程中封闭气体做等压变化，V1LS，V22LS，由V1T1V2T2解得 T22T1由热力学第一定律 UWQ，U32R(T2T1),Wp0(V2V1)解得 Q32RT1p0LS新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)设当加热到 3T1 时气体的压强变为 p3，在此之前活塞上升到汽缸顶部，对于封闭气体，由理想气体状态方程：p32LS3T1 p0LST1解得 p31.5p0.新课标高考第二轮总复习物理 上
22、一页返回导航下一页7.(2017海南卷)一粗细均匀的 U 形管 ABCD 的 A 端封闭，D 端与大气相通用水银将一定质量的理想气体封闭在 U 形管的 AB 一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示此时 AB 侧的气体柱长度 l125 cm.管中 AB、CD 两侧的水银面高度差h15 cm.现将 U 形管缓慢旋转 180，使 A、D 两端在上，在转动过程中没有水银漏出已知大气压强 p076 cmHg.求旋转后 AB、CD 两侧的水银面高度差答案：1 cm.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：对封闭气体研究，初状态时，压强为：p1p0h1(765)cmHg81 cmHg，体积为：V
23、1l1s，设旋转后，气体长度增大 x，则高度差变为(52x)cm，此时气体的压强为：p2p0(52x)(712x)cmHg，体积为：V2(25x)s，新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页根据玻意耳定律得：p1V1p2V2，即：8125(712x)(25x)解得：x2 cm，根据几何关系知，AB、CD 两侧的水银面高度差为：h52x1 cm.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页8如图所示，内壁光滑、截面积不相等的圆柱形汽缸竖直放置，汽缸上、下两部分的横截面积分别为 2S 和 S.在汽缸内有 A、B 两活塞封闭着一定质量的理想气体，两活塞用一根长为 l 的细轻杆连接，两活塞
24、导热性能良好，并能在汽缸内无摩擦地移动已知活塞 A 的质量是 2m，活塞 B 的质量是 m.当外界大气压强为 p0、温度为 T0 时，两活塞静止于如图所示位置重力加速度为 g.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)求此时汽缸内气体的压强；(2)若用一竖直向下的拉力作用在 B 上，使 A、B 一起由图示位置开始缓慢向下移动l2的距离，又处于静止状态，求这时汽缸内气体的压强及拉力 F 的大小(设整个过程中气体温度不变)答案：(1)p03mgS (2)43(p03mgS)p0S3 mg新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)以两活塞整体为研究对象，设此时汽缸内气体
25、压强为 p1，根据平衡条件有：p0S3mgp1S解得：p1p03mgS(2)初态：p1p03mgS，V12lS末态：p2，V232lS新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页根据玻意耳定律有：(p03mgS)2lSp2(32lS)解得：p243(p03mgS)以两活塞整体为研究对象，根据平衡条件有：p2SFp0S3mg解得 Fp0S3 mg.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页9(2017全国卷)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡 M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 K1 和 K2.K1 长为 l，顶端封闭，K2 上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充
26、有水银的容器 R 连通开始测量时，M 与 K2 相通；逐渐提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高，此时水银已进入 K1，且 K1 中水银面比顶端低 h，如图(b)所示设测量过程中温度、与 K2 相通的待测气体的压强均保持不变，已知 K1 和 K2 的内径均为 d，M 的容积为 V0，水银的密度为，重力加速度大小为 g.求：新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)待测气体的压强；(2)该仪器能够测量的最大压强答案：(1)gd2h24V0d2lh(2)gd2l24V0新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)水银面上升至 M 的下端使玻璃泡中的气体恰好被封
27、住，设此时被封闭的气体的体积为 V，压强等于待测气体的压强 p.提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高时，K1 中的水银面比顶端低 h；设此时封闭气体的压强为 p1，体积为 V1，则VV0d2l4 V1d2h4 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页由力学平衡条件得 p1pgh整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pVp1V1联立式得 pgd2h24V0d2lh(2)由题意知 hl联立式有 pgd2l24V0 该仪器能够测量的最大压强为 pmaxgd2l24V0 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页10(2019全国卷)如图，一容器由横截面积分别为 2S 和 S
28、的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气平衡时，氮气的压强和体积分别为 p0 和 V0，氢气的体积为 2V0，空气的压强为 p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积答案：(1)12(p0p)(2)12p014p 4p0pV02p0p新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)设抽气前氢气的压强为 p10，以两个活塞整体为研究对象，活塞水平方向受力如图甲所示根据活塞受力平衡可得甲p2Sp0
29、Sp102SpS得 p1012(p0p)新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1 和 V1，氮气的压强和体积分别为 p2 和 V2，活塞受力如图乙所示乙新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页根据活塞受力平衡可得 p2Sp12S由玻意耳定律得 p1V1p102V0p2V2p0V0由于两活塞用刚性杆连接，设活塞向右移动，故V12V02(V0V2)联立式解得 p112p014pV14p0pV02p0p.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页11(2019全国卷)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为 2.0 cm
30、 的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为 2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同已知大气压强为 76 cmHg，环境温度为 296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度答案：(1)41 cm(2)312 K新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)设细管的长度为 L，横截面的面积为 S，水银柱高度为 h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为 h1，被密封气体的体积为 V，压强为 p；细管倒置时，气体体积为 V1，压强为 p1.由玻意耳定律有pVp1V1由力的平衡条件有pp0ghp1p0gh新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页式中，、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0 为大气压强由题意有VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和题给条件得L41 cm新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)设气体被加热前后的温度分别为 T0 和 T，由盖吕萨克定律有VT0V1T 由式和题给数据得 T312 K新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页专题限时训练