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专题七选修模块第一讲选修3－3[高考必备知识概览]1．(2019·全国卷Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体．(ⅰ)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(ⅱ)将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时熔腔中气体的压强．[题眼点拨]①“容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体”说明气体与外界无热交换即Q＝0，理想气体的内能取决于气体的温度；②“活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同”说明压强减小，体积增大；③由(ⅰ)问知，温度不变，由玻意耳定律可求解，由(ⅱ)问知，体积不变，由查理定律可求解．解析：(1)要想保证内外压强相等，增大体积，气体对外界做功，则W＜0，由绝热知Q＝0，由热力学第一定律知ΔU＝W＋Q，则ΔU＜0，即温度降低，容器中的温度小于外界温度；温度低于外界气体温度则气体分子平均动能小于外界气体分子平均动能，要想压强与外界压强相等，则容器内分子密集程度大．(2)(ⅰ)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1，①被压入熔腔的气体在室温和p1条件下的体积为V′1＝V1－V0，②设10瓶气体压入完成后熔腔中气体的压强为p2，体积为V2.由玻意耳定律p2V2＝10p1V′1，③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107Pa；④(ⅱ)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3.由查理定律p3T1＝p2T0，⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108Pa.⑥答案：(1)低于大于(2)(ⅰ)3.2×107Pa(ⅱ)1.6×108Pa2.(2018·全国卷Ⅰ)(1)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________．A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④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(2)如图所示，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量．[题眼点拨]①“理想气体”说明不考虑分子间的作用力和分子势能，理想气体的内能只看气体温度；②“面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分”说明两部分气体初状态的体积相等；③“当流入的液体体积为V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6”说明两部分气体初末状态的体积可求．解析：(1)过程①中，体积不变，温度升高，由理想气体状态方程pVT＝C可知，气体的压强逐渐增大，选项A错误；过程②中气体体积增大，气体对外做功，选项B正确；过程④中气体体积不变，不做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，气体放出热量，选项C错误；状态c、d的温度相等，理想气体的内能相等，选项D正确；由理想气体状态方程pVT＝C可知，状态d的压强比状态b的压强小，选项E正确．(2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0V2＝p1V1，①p0V2＝p2V2，②由已知条件得V1＝V2＋V6－V8＝13V24，③V2＝V2－V6＝V3.④设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg，⑤联立以上各式得m＝15p0S26g.⑥答案：(1)BDE(2)15p0S26g3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27℃，汽缸导热．(ⅰ)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(ⅱ)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．[题眼点拨]①“氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示”说明两曲线的面积均等于1，分子数率呈现中间多两头少，虚线代表0℃分子速率的变化曲线，实线代表100℃分子速率的变化曲线；②“容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通”说明两部分气体压强通过细管建立了联系；③“关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1”说明打开K2时活塞上升．解析：(1)根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实际对应于氧气分子在100℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误．(2)(ⅰ)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1，①3p0V＝p1(2V－V1)，②联立①②式得V1＝V2，③p1＝2p0；④(ⅱ)打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下方气体压强为p2.由玻意耳定律得3p0V＝p2V2，⑤由⑤式得p2＝3VV2p0，⑥由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2′＝32p0；(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300K升高到T2＝320K的等容过程中，由查理定律得p2′T1＝p3T2，⑦将有关数据代入⑦式得p3＝1.6p0.⑧答案：(1)ABC(2)见解析命题特点与趋势1．本讲主要考查对物理概念和物理规律的理解以及简单的应用，比如热学的基本概念、气体实验定律、热力学定律等知识，对于热学的基本概念和热力学定律往往以选择题的形式出现，而气体实验定律往往以玻璃管或汽缸等为载体通过计算题的形式考查．2．2020年高考命题形式仍会以一道选择题和一道计算题形式出现，仍以基础知识为主，综合性不会太强．另外，油膜法估测分子大小、分子力等内容近几年没有涉及，是高考冷考点，复习中也要引起重视，可能会成为新的命题点．解题要领由于本讲内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好四大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律．以四块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆．考点1分子动理论固体、液体性质1．分子动理论(1)分子大小．①阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023mol－1.②分子体积：V0＝VmolNA(占有空间的体积)．③分子质量：m0＝MmolNA.④油膜法估测分子的直径：d＝VS.(2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动．①扩散现象特点：温度越高，扩散越快．②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．(3)分子间的相互作用力和分子势能．①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．②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．固体和液体(多选)分子力比重力、引力等要复杂得多，分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂．图示为分子势能与分子间距离的关系图象，用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距，设r→∞时，Ep＝0，则下列说法正确的是()A．当r＝r0时，分子力为零，Ep＝0B．当r＝r0时，分子力为零，Ep为最小C．当r0＜r＜10r0时，Ep随着r的增大而增大D．当r0＜r＜10r0时，Ep随着r的增大而减小E．当r＜r0时，Ep随着r的减小而增大[题眼点拨]①“r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距”在平衡位置时分子力为0，分子势能最小；②“设r→∞时，Ep＝0”说明无穷远时分子势能为0(即分子间距大于等于10r0，分子势能为0)．解析：由Ep-r图象可知，r＝r0时，Ep最小，再结合F-r图象知此时分子力为0，则A项错误，B项正确；结合F-r图象可知，在r0＜r＜10r0内分子力表现为引力，在间距增大过程中，分子引力做负功，分子势能增大，则C项正确，D项错误；结合F-r图象可知，在r＜r0时分子力表现为斥力，在间距减小过程中，分子斥力做负功，分子势能增大，则E项正确．答案：BCE分子力曲线与分子势能曲线的对比项目分子力曲线分子势能曲线图线坐标轴横轴：分子间距离r纵轴：分子力横轴：分子间距离r纵轴：分子势能正负意义正负表示方向．正号表示斥力，负号表示引力正负表示大小．正值一定大于负值与横轴交点r＝r0(引力等于斥力)r＜r0拐点位置r＝r0(分子力为0)r＝r0(分子势能最小)[对点训练]考向分子动理论1．(2018·北京卷)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：温度越高，扩散越快，故A错误；布朗运动是悬浮小颗粒的无规则运动，故B错误；分子间斥力和引力是同时存在，分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小，故C正确，D错误．答案：C考向固体2．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)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