2019年高考物理二轮复习 专题七 选考部分 第17讲 分子动理论 气体及热力学定律课件.ppt

专题整合突破 专题七选考部分 第17讲分子动理论气体及热力学定律 微网构建 高考真题 1 2018 北京 14 关于分子动理论 下列说法正确的是 A 气体扩散的快慢与温度无关B 布朗运动是液体分子的无规则运动C 分子间同时存在着引力和斥力D 分子间的引力总是随分子间距增大而增大 解析 A错 在其他条件不变的情况下 温度越高 气体扩散得越快 B错 布朗运动是颗粒的运动 从侧面反映了液体分子的无规则运动 C对 分子间同时存在着引力和斥力 D错 分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小 C 2 2018 全国 33 1 如图 一定质量的理想气体从状态a开始 经历过程 到达状态e 对此气体 下列说法正确的是 A 过程 中气体的压强逐渐减小B 过程 中气体对外界做正功C 过程 中气体从外界吸收了热量D 状态c d的内能相等E 状态d的压强比状态b的压强小 BDE 解析 1 A错 过程 中 气体由a到b 体积V不变 T升高 则压强增大 B对 过程 中 气体由b到c 体积V变大 对外界做功 C错 过程 中 气体由d到e 温度T降低 内能 U减小 体积V不变 气体不做功 根据热力学第一定律 U Q W得Qpc 由c到d的过程 温度不变 Vcpd 所以pb pc pd 3 2018 全国 33 1 对于实际的气体 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 BDE 2 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S 厚度可忽略 活塞和汽缸壁均绝热 不计它们之间的摩擦 开始时活塞处于静止状态 上 下方气体压强均为p0 温度均为T0 现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体 直至活塞刚好到达b处 求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功 重力加速度大小为g 解析 1 A错 气体的内能不考虑气体自身重力的影响 故气体的内能不包括气体分子的重力势能 B E对 实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分 C错 气体整体运动的动能属于机械能 不是气体的内能 D对 气体体积变化时 分子势能发生变化 气体温度也可能发生变化 即分子势能和分子动能的和可能不变 4 2018 全国 33 1 如图 一定量的理想气体从状态a变化到状态b 其过程如p V图中从a到b的直线所示 在此过程中 A 气体温度一直降低B 气体内能一直增加C 气体一直对外做功D 气体一直从外界吸热E 气体吸收的热量一直全部用于对外做功 BCD 2 在两端封闭 粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱 水银柱的两端各封闭有一段空气 当U形管两端竖直朝上时 左 右两边空气柱的长度分别为l1 18 0cm和l2 12 0cm 左边气体的压强为12 0cmHg 现将U形管缓慢平放在水平桌面上 没有气体从管的一边通过水银逸入另一边 求U形管平放时两边空气柱的长度 在整个过程中 气体温度不变 解析 1 A错 在p V图中理想气体的等温线是双曲线的一支 而且离坐标轴越远温度越高 故从a到b温度升高 B对 一定质量的理想气体的内能由温度决定 温度越高 内能越大 C对 气体体积膨胀 对外做功 D对 根据热力学第一定律 U Q W 得Q U W 由于 U 0 W 0 故Q 0 气体吸热 E错 由Q U W可知 气体吸收的热量一部分用来对外做功 一部分用来增加气体的内能 2 设U形管两端竖直朝上时 左 右两边气体的压强分别为p1和p2 U形管水平放置时 两边气体压强相等 设为p 此时原左 右两边气柱长度分别变为l 1和l 2 由力的平衡条件有p1 p2 g l1 l2 式中 为水银密度 g为重力加速度大小 由玻意耳定律有p1l1 pl 1 p2l2 pl 2 两边气柱长度的变化量大小相等l 1 l1 l2 l 2 由 式和题给条件得l 1 22 5cm l 2 7 5cm 5 2018 江苏 12A 1 如题1图所示 一支温度计的玻璃泡外包着纱布 纱布的下端浸在水中 纱布中的水在蒸发时带走热量 使温度计示数低于周围空气温度 空气温度不变 若一段时间后发现该温度计示数减小 则 A 空气的相对湿度减小B 空气中水蒸气的压强增大C 空气中水的饱和汽压减小D 空气中水的饱和汽压增大 A 题1图 2 一定量的氧气贮存在密封容器中 在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表 则T1 选填 大于 小于 或 等于 T2 若约10 的氧气从容器中泄漏 泄漏前后容器内温度均为T1 则在泄漏后的容器中 速率处于400 500m s区间的氧气分子数占总分子数的百分比 选填 大于 小于 或 等于 18 6 大于 等于 3 如题2图所示 一定质量的理想气体在状态A时压强为2 0 105Pa 经历A B C A的过程 整个过程中对外界放出61 4J热量 求该气体在A B过程中对外界所做的功 题2图 解析 1 A对 温度计示数减小说明水在蒸发 是因为空气中的相对湿度减小了 C D错 水的饱和汽压与温度有关 温度不变 水的饱和汽压不变 B错 温度不变 水的饱和汽压不变 空气的相对湿度减小 所以空气中水蒸气的压强减小 2 温度升高 速率大的分子比例较大 故T1 T2 温度一定 气体分子速率分布情况不变 故泄漏前后速率处于400 500m s区间的氧气分子数占总分子数的百分比保持不变 3 整个过程中 外界对气体做功W WAB WCA 且WCA pA VC VA 由热力学第一定律 U Q W 得WAB Q WCA 代入数据得WAB 138 6J 即气体对外界做的功为138 6J 热点聚焦 热点一分子动理论 内能及热力学定律 2 必须明确反映分子运动规律的两个实例 布朗运动 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 U W Q 符号规定 外界对系统做功 W 0 系统对外界做功 W0 系统向外界放出热量 Q0 系统内能减少 U 0 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 多选 2018 海南省高三下学期高考压轴卷 我国已开展空气中PM2 5浓度的监测工作 PM2 5是指空气中直径等于或小于2 5 m的悬浮颗粒物 其飘浮在空中做无规则运动 很难自然沉降到地面 吸入后对人体形成危害 矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2 5的主要原因 下列关于PM2 5的说法中正确的是 A PM2 5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B PM2 5在空气中的运动属于分子热运动C PM2 5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2 5无规则碰撞的不平衡决定的D 倡导低碳生活 减少煤和石油等燃料的使用 能有效减小PM2 5在空气中的浓度E PM2 5必然有内能 典例1 DE 解析 PM2 5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多 选项A错误 PM2 5在空气中的运动不属于分子热运动 选项B错误 PM2 5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2 5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的 选项C错误 倡导低碳生活 减少煤和石油等燃料的使用 能有效减小PM2 5在空气中的浓度 PM2 5必然有内能 选项D E正确 故选DE 类题演练1 多选 2018 山东省淄博 莱芜市二模 健身球是一个充满气体的大皮球 现把健身球放在水平地面上 若在人体压向健身球的过程中球内气体温度保持不变 则 A 气体分子的平均动能增大B 气体的密度增大C 气体从外界吸收热量D 外界对气体做功 解析 在人压向球的过程中 外界对球做功 气体的体积减小 故气体的密度增大 气体温度不变 故气体分子的平均动能不变 由于外界对气体做功 但气体温度不变 故内能不变 由热力学第一定律可知 气体对外放热 故AC错误 BD正确 BD 1 固体和液体 1 晶体和非晶体 热点二固体 液体和气体 2 液晶的性质液晶是一种特殊的物质 既可以流动 又可以表现出单晶体的分子排列特点 在光学性质上表现出各向异性 3 液体的表面张力使液体表面有收缩到球形的趋势 表面张力的方向跟液面相切 4 饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关 温度越高 饱和汽压越大 且饱和汽压与饱和汽的体积无关 2018 江西省重点中学高三下学期联考 如图所示 劲度系数为k 100N m的轻质弹簧与完全相同的导热活塞A B不拴接 一定质量的理想气体被活塞A B分成两个部分封闭在可导热的汽缸内 活塞A B之间的距离与B到汽缸底部的距离均为l 1 2m 初始时刻 气体 与外界大气压强相同 温度为T1 300K 将环境温度缓慢升高至T2 450K 系统再次达到稳定 A已经与弹簧分离 已知活塞A B的质量均为m 2 0kg 横截面积为S 10cm2 外界大气压强恒为p0 1 0 105Pa 不计活塞与汽缸之间的摩擦且密封良好 g取10m s2 求活塞A相对初始时刻上升的高度 典例2 方法总结1 压强的计算 1 被活塞 汽缸封闭的气体 通常分析活塞或汽缸的受力 应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算 2 被液柱封闭的气体的压强 通常分析液片或液柱的受力 应用平衡条件或牛顿第二定律求解 2 合理选取气体变化所遵循的规律列方程 1 若气体质量一定 p V T均发生变化 则选用理想气体状态方程列方程求解 2 若气体质量一定 p V T中有一个量不发生变化 则选用对应的实验定律列方程求解 3 多个研究对象的问题由活塞 液柱相联系的 两团气 问题 要注意寻找 两团气 之间的压强 体积或位移关系 列出辅助方程 最后联立求解 BDE 解析 绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示 单位是Pa 而空气的相对湿度是空气中水蒸气的绝对湿度与同温度水的饱和汽压的比值 所以空气的相对湿度没有单位 故A错误 多晶体有固定的熔点 单晶体的物理性质是各向异性的 多晶体的物理性质是各向同性的 故选项B正确 液体的饱和汽压与温度和液体种类都有关 故C错误 在分子间的距离r r0时 分子间的引力和斥力都不为零但大小相等 分子势能最小 故选项D正确 由于液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间距离 液体表面层内分子间作用力表现为引力 所以液体表面具有收缩的趋势 故E正确 类题演练3 2018 山东省烟台市高三下学期模拟 如图所示 一端开口的薄壁玻璃管开口朝下竖直立于圆柱形水银槽的水银中 管内封闭有一定质量的理想气体 玻璃管和水银槽的横截面积分别是1 0cm2和5 0cm2 开始时被封闭气柱长为10cm 现将玻璃管竖直向上缓慢提升9cm 开口仍在水银槽液面以下 使玻璃管内外液面高度差增加了5cm 已知大气压强P0 75cmHg 1 0 105Pa 求 1 开始时玻璃管内外液面高度差 2 大气压力对槽内水银面做的总功 2018 江西省赣中南五校模拟 如图所示 用质量为m 面积为S的可动水平活塞将一定质量的理想气体密封于悬挂在天花板上的气缸中 当环境的热力学温度为T0时 活塞与气缸底部的高度差为h0 由于环境温度逐渐降低 活塞缓慢向上移动距离 h 若外界大气压恒为p0 密封气体的内能U与热力学温度T的关系为U kT k为取正值的常数 气缸导热良好 与活塞间的摩擦不计 重力加速度大小为g 求此过程中 1 外界对密封气体做的功W 2 密封气体向外界放出的热量Q 热点三热力学定律与气体定律的综合应用 典例3 类题演练4 多选 2018 山东省青岛市高三下学期模拟 如图是一定质量的理想气体的p T图 气体从a b c a完成一次循环 关于气体的变化过程 下列说法正确的是 A 气体在a态的体积Va小于在c态的体积VcB a b过程气体的分子数密度变大C b c过程外界对气体做的功等于气体放出的热量D c a过程气体压强增大 从微观讲是由于气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大引起的E 若a b过程气体吸热300J c a过程放热400J 则c a过程外界对气体做功100J ADE