08-11年江苏高考选修模块试题分析

1选修模块教学建议选修3-3分析选修3-3内容要求说明58、物体是由大量分子组成的阿伏加德罗常数、Ⅰ59、用油膜法估测分子的大小（实验、探究）Ⅰ60、分子热运动布朗运动Ⅰ61、分子间的作用力Ⅰ62、温度和内能改变物体内能的两种方式Ⅰ63、晶体和非晶体晶体的微观结构Ⅰ64、液体的表面张力现象Ⅰ对浸润和不浸润的现象、毛细现象的解释不作要求65、液晶Ⅰ66、气体实验定律Ⅰ气体实验定律的定量计算不作要求67、理想气体68、热力学第一定律Ⅰ69、能量守恒定律能源与环境能源的开发和应用Ⅰ一、基本概念1.物质是由大量分子组成的（1）分子的体积很小，它的直径数量级是10-10m.油膜法测分子直径：d=V/S，V是纯油滴体积，S是水面上形成的单分子油膜的面积.（2）分子的质量很小，一般分子质量的数量级是10-26kg.（3）分子间有空隙.（4）阿伏加德罗常数：1mol的任何物质含有的微粒数都相同，这个数的测量值N＝6.02×1023mol-1.阿伏加德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量都很小，从而说明物质是由大量分子组成的.2.分子永不停息地做无规则热运动（1）扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高，扩散越快.（2）布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒做永不停息的无规则运动.颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越激烈.布朗运动是液体分子永不停息做无规则热运动的反映，是微观分子热运动造成的宏观现象.3.分子间存在相互作用力（1）分子间同时存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子力.（2）特点：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，但斥力比引力变化更快.2a.r=r0时(约几个埃，1埃＝10-10m)，f引＝f斥，分子力F＝0.b.rr0时，f引f斥，分子力F为斥力；c.rr0时，f引f斥，分子力F为引力；d.r10r0时，f引、f斥迅速减为零，分子力F＝0.4.分子动能温度是物体分子平均动能的标志.不同种类、不同质量的物体，只要温度相同，它们分子的平均动能就相同，而分子的平均速率一般并不相同.5.分子势能分子势能随分子间的距离的变化而变化，当分子间的距离r=r0时，分子势能最小，但不是零（选分子间的距离无限远时，分子势能为零）；当rr0时，分子势能随分子间距离的增大而减小；当rr0时，分子势能随分子间距离的增大而增大.6.物体的内能物体的内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和.内能是状态的函数，即是T和V的函数，因此，物体内能的变化与所经历的过程无关，而做功和热传递均与物态变化的过程有关.7.改变物体内能的两种方式（1）热传递：把内能从一个物体转移到另一个物体.（2）做功：把某种形式的能量转化成另一种形式的能量.8.热力学第一定律QWU.使用上式时，必须正确根据符号规则决定各物理的正、负号，从外界吸热Q0，外界对系统做功W0，系统内能减小0U.理想气体不计分子势能，气体的内能仅决定于温度.9.能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变.这就是能量守恒定律.11.热力学第三定律绝对零度不可达到.12.热力学温度在物理学上把-273.15℃作为起点的温度叫热力学温度.13.表征气体状态的状态参量——温度、体积和压强（1）温度：从宏观上，温度表示物体的冷热程度；而从微观上看，温度是大量分子无规则运动的激烈程度的反映，温度是气体分子平均能量的量度.（2）体积：从宏观上看是一定质量的气体占有空间大小的量度，由于气体分子间距离很大，气体分子之间的作用力很小，气体分子无规则运动使气体具有流动性，使气体的形状和体积大小随容器的形状和容积的大小而变化；因此气体体积等于它所充满的容器的容积，而不是气体分子自身体积的总和.（3）压强：气体的压强是气体对容器器壁单位面积上的压力；从微观上看，大量气体分子做无规则热运动与容器器壁碰撞，垂直作用在单位器壁面积上的平均冲击力就是压强.气3体压强产生的原因是不大好理解的一个知识点，可用密集的面点打在伞面上对伞面产生的持续的压力来比拟大量的气体分子对容器器壁的作用，这样有助于对气体压强产生原因的理解.14.气体压强的微观解释气体的压强是气体对容器器壁单位面积上的压力；从微观角度看，气体压强和两个因素有关：一是气体分子的平均动能；二是分子的密集程度.宏观上就是气体的温度和压强.15.温度、体积、压强三者之间的关系PV=nRT二、重难点分析1.用油膜法测定分子的大小用油膜法测定分子大小的原理是：用量筒量出油滴的体积V，测出油滴形成单分子油膜层的面积S，如果把分子看作球形，就可算出油分子的直径SVd.分子虽很小，但分子间有空隙，除一些有机物质的大分子外，一般物质分子直径的数量级都是10-10m，一般分子质量的数量级为10-27kg.2.对微观量估算的模型建立（1）对液体、固体来说，微观模型是：球体（2）气体分子不是紧密排列的，所以对气体来说认为是正方体模型3.与阿伏加德罗常数有关的宏观量与微观量的计算（1）微观物理量：分子的质量m0，分子体积V0，分子直径d.（2）宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度p，摩尔质量MA，摩尔体积VA.（3）阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁，根据油膜法测出分子的直径，可算出阿伏加德罗常数；反过来，已知阿伏加德罗常数，根据摩尔质量（或摩尔体积）就可以算出一个分子的质量（或一个分子所占据的体积）.○1分子的质量：AAAANVVMm0○2分子的体积：AAAANMNVV0○3分子的大小：球体模型直径306Vd，立方体模型边长30Vd○4物质所含的分子数：AAAAAAAANVMNmVNVVNMMnNN000注意：○1对于气体，由于分子间隙很大，用上式估算出的是一个分子所占据的体积（活4动的空间）.○2在利用上述关系式进行计算时，有些数据的数字太大（如阿伏加德罗常数），有些数据的数字又太小（如分子的直径和质量等），为了书写方便，习惯上用科学计数法写作10的乘方，如3.0×10-10m、6.02×1023mol-1等，我们称10的乘方（10-10、1023等）为“数量级”.对于分子的大小和质量，只要粗略地了解它的数量级就可以了.[例1]已知铜的摩尔质量为6.4×10-2kg/mol，密度为8.9×103kg/m3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1，试估算铜原子的直径.（要求一位有效数字）[解析]对固体或液体来说，分子间隙的数量级远小于分子大小的数量级，所以在估算一个分子（或原子）大小的数量级时，可以忽略分子的间隙，近似地认为组成它们分子（或原子）是一个挨着一个紧密排列的.根据固体或液体这一理想化的微观构成模型及阿伏加德罗常数NA，1mol的任何固体或液体，都含有NA有个分子（或原子），其摩尔体积V摩可近似地看作等于NA个分子（或原子）体积V的总和，据此便可求出一个分子（或原子）的体积ANVV摩.如果把一个分子（或原子）想象成一个球体，则可进一步求出一个分子（或原子）的直径306Vd.[答案]每一个铜原子的体积和直径分别为23320100.6109.8104.6ANMV摩m3=1.2×10-29m3393014.3102.166Vdm＝3×10-10m.[例2]α粒子与金原子核发生对心碰撞时，能够接近金原子核中心的最小距离为2.0×10-14m，已知金原子的摩尔质量为0.197kg/mol，阿伏加德罗常数6.0×1023mol-1，试估算金原子核的平均密度.[解析]1mol的任何物质都含有NA（阿伏加德常数）个分子（或原子），其摩尔质量M摩恒等于NA个分子（或原子）质量m的总和.据此可求出一个分子（或原子）的质量ANMm摩.把上述思路用于本题，一个金原子的质量为ANMm摩23100.6197.0kg=3.3×10-25kg.原子核几乎集中了金原子的全部质量，故可认为金原子核的质量m核近似等于金原子的质量m,如果把金原子核想象成一个球体，由α粒子能够接近金原子核中心的最小距离可推知，金原子核的半径r不会大于这一最小距离.综合上述两点，便可求出金原子核的平均密度ρ不会小于的值.即5314253100.214.334103.334）（核rmmkg/m3=9.8×1015kg/m3.[点评]估算固体或液体一个分子（或原子）的直径和质量，要理解如下两个要点：○1忽略分子的间隙，建立理想化的微观构成模型，这是估算一个分子（或原子）的体积和直径数量级的基础.○2阿伏加德罗常数NA把宏观量摩尔质量M摩与摩尔体积V摩跟微观量分子质量m与分子体积V联系起来的物理量，即摩摩摩摩VMVNVmNMAA4.物体内能的变化（1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不一样：做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递是物体间内能的转移.[说明]做4.2J的功与传递1cal的热量，在改变物体内能上是等效的.（2）热传递是物体间内能的转移过程.内能转移的数量习惯上用传递的热量来量度.热传递的方式有三种：传导、对流、辐射.热传递的条件是物体之间温度不同，内能从高温物体向低温物体传递（转移），温度相等时达到动态平衡，即热平衡.[说明]热量和内能的区别——热量是热传递过程中物体内能的改变量；内能则是物体内所有分子的动能与分子势能的总和，热量与物体的内能多少、温度高低无关.5.热力学第一定律（1）内容：外界对物体做的功W加上物体与外界交换的热量Q等于物体内能的变化量U，这就是热力学第一定律.（2）表达式：U＝W+Q.[说明]○1U为骨能变化量，U＝U末-U初，U0内能增加：U0内能减小.○2外界对物体做正功W为正值，外界对物体做负功W为负值.○3物体吸收热量，Q为正值，物体放出热量，Q为负值.[例3]关于物体内内能的变化，以下说法中正确的是（）A.物体吸收热量，内能一定增大B.物体对外做功，内能一定减小6C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变[解析]根据热力学第一定律U＝W+Q，物体内能的变化与外界对气体做功（或气体对外界做功）、气体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关.物理吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故A错.同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，B错.若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，C正确.而放热与对外做功都是使物体内能减小，知D错.[答案]C[例4]一定质量的气体从外界吸收了1×105cal的热量，同时气体对外做国6×105J的功，问：（1）物体的内能变化多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子动能如何变化？[剖析]可根据热力学第一定律U＝W+Q定量分析.[解析]（1）因气体从外界吸收热量，所以Q＝1×105×4.2J＝4.2×105J，气体对外做功W=-6×105J，据热力学第一定律U＝W+Q得U＝-6×105J+4.2×105J＝-1.8×105J所以物体内能减少了1.8×105J.（2）因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子热能增加了.（3）因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子动能必然减少了，且分子动能的减少量一定大于分子势能的增加量.6.能的转化和守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体.在转化或转移的过程中其总量不变.这就是能的转化和守恒定律。[例5]在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（）A.降低B.升高C.不变D.无法确定[解析]冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷的，把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部引不起总能量的变化.但系统消耗电能增加了系