（新课标）2020版高考物理二轮复习 专题六 分子动理论、气体及热力学定律课件

专题六分子动理论、气体及热力学定律[做真题·明考向][研考向·提能力][建体系·记要点]目录ONTENTSC4[限时练·通高考][网络构建][要点熟记]1．分子动理论：分子直径的数量级是10－10m；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用的引力和斥力．2．两种微观模型(1)球体模型(适用于固体、液体)：一个分子的体积V0＝43π(d2)3＝16πd3，d为分子的直径．(2)立方体模型(适用于气体)：一个分子占据的平均空间V0＝d3，d为分子间的距离．3．晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点，只有单晶体才可能具有各向异性．晶体与非晶体可以相互转化．4．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、电学物理性质上表现出各向异性，但不是所有性质．5．气体的“三定律、一方程”6．热力学定律(1)热力学第一定律：ΔU＝Q＋W(第一类永动机不可能制成)．(2)热力学第二定律：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性(第二类永动机不可能制成)．7．牢记以下几个结论(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体．(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的，压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密集程度有关．(3)做功和热传递都可以改变物体的内能，理想气体的内能只与温度有关．(4)温度变化意味着物体内分子的平均动能随之变化，并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化．(5)内能与机械能不同．内能由物体内分子运动和分子间作用决定，与物体的温度和体积有关，具体值难确定，但永不为零；机械能由物体的速度、物体间相互作用、物体的质量决定，可以为零．[真题再做]1．(2019·高考全国卷Ⅰ，T33)(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________(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(选填“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℃，求此时炉腔中气体的压强．解析：(1)由于初始时容器中的空气压强大于外界，活塞光滑、容器绝热，容器内空气推动活塞对外做功，由ΔU＝W＋Q知，气体内能减少，温度降低．气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度．(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.由玻意耳定律得p0V0＝p1V1①被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V1′＝V1－V0②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2.由玻意耳定律得p2V2＝10p1V1′③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107Pa④(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.由查理定律得p3T1＝p2T0⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108Pa⑥答案：(1)低于大于(2)(ⅰ)3.2×107Pa(ⅱ)1.6×108Pa2．(2019·高考全国卷Ⅱ，T33)(1)如p­V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2_______N3.(填“大于”“小于”或“等于”)(2)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，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：(ⅰ)抽气前氢气的压强；(ⅱ)抽气后氢气的压强和体积．解析：(1)根据理想气体状态方程p1′V1′T1＝p2′V2′T2＝p3′V3′T3，可知T1＞T2，T2T3，T1＝T3.由于T1T2，状态1时气体分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，分子密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即N1N2；对于状态2、3，由于V3′V2′，故分子密度n3n2，T3T2，故状态3分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，而且p2′＝p3′，因此状态2单位面积的平均碰撞次数多，即N2N3.(2)(ⅰ)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10－p)·2S＝(p0－p)·S①得p10＝12(p0＋p)②(ⅱ)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.根据力的平衡条件有p2·S＝p1·2S③由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④p2V2＝p0V0⑤由于两活塞用刚性杆连接，故V1－2V0＝2(V0－V2)⑥联立②③④⑤⑥式解得p1＝12p0＋14p⑦V1＝4p0＋pV02p0＋p⑧答案：(1)大于等于大于(2)(ⅰ)12(p0＋p)(ⅱ)12p0＋14p4p0＋pV02p0＋p3．(2019·高考全国卷Ⅲ，T33)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_____________________________．实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以______________________．为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是__________________________________．(2)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2.0cm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2.0cm.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76cmHg，环境温度为296K.(ⅰ)求细管的长度；(ⅱ)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．解析：(1)用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释．根据V＝Sd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积．测一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即1mL油酸酒精溶液的滴数．(2)(ⅰ)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pV＝p1V1①由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh②p1＝p0－ρgh③式中，ρ、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V＝S(L－h1－h)④V1＝S(L－h)⑤由①②③④⑤式和题给条件得L＝41cm⑥(ⅱ)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VT0＝V1T⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312K⑧答案：(1)使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积(2)(ⅰ)41cm(ⅱ)312K[考情分析]■命题特点与趋势——怎么考1．高考选考部分命题由“选择题＋计算题”形式向“填空题＋计算题”形式转变，从近几年命题角度来看，选择题主要考查对物理概念和物理规律的理解以及简单的应用，比如对分子动理论、内能、热力学定律的理解，固体、液体和气体的性质的理解等知识；填空题考查知识比较单一，如2019年全国卷Ⅰ只考查了热力学定律，而全国卷Ⅲ只考查了油膜法的实验操作；计算题往往以玻璃管或汽缸等为载体，考查气体实验定律、理想气体状态方程及图象问题．2．2020年高考命题或会出现两种形式并存，命题点仍以基础知识为主，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——怎么做由于本讲内容琐碎，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、液体和气体的性质；三是气体实验三定律及理想气体状态方程；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．考向一分子动理论、内能及热力学定律1.分子动理论要掌握的“一个桥梁、三个核心”(1)宏观量与微观量的转换桥梁(2)分子模型、分子数①分子模型：球模型V＝43πR3，立方体模型V＝a3.②分子数：N＝nNA＝mMmolNA＝VVmolNA(固体、液体)．(3)分子运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大．(4)分子势能、分子力与分子间距离的关系．2.理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路(1)内能变化量ΔU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ΔU＝W＋Q分析内能变化．(2)做功情况W的分析思路①由体积变化分析气体做功情况．体积膨胀，气体对外界做功；体积被压缩，外界对气体做功．②由公式W＝ΔU－Q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Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况．1.(多选)(2019·广东深圳高三第一次调研)关于分子动理论，下列说法正确的有()A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明B．布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性C．压缩气体时，体积越小，压强越大，说明气体分子间存在着斥力D．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关解析：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，选项A正确．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的运动，不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性，选项B正确．压缩气体时，体积越小压强越大，这是因为体积越小时气体分子的密度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，压强越大，这与气体分子间的斥力无关，选项C错误．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关，气体动能越大，气体分子对器壁的碰撞力越大；分子密集程度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，压强越大，选项D正确．答案：ABD2．(多选)(2019·湖北武汉部分学校高三调研)如图所示，活塞和固定隔板把汽缸内的气体分成甲、乙两部分．已知活塞和汽缸壁均绝热，隔板由导热材料制成，气体的温度随其内能的增加而升高．现用力使活塞缓慢向左移动，下列做法正确的是()A．外力对气体乙做正功B．气体乙的内能不变C．气体乙将热量传递给气体甲D．气体甲的内能不变解析：由于甲、乙系统和外界是绝热的，因此不能和外界进行热交换Q＝0，甲、乙内能的变换只能通过外界做功引起，当活塞缓慢地向左移动一段距离时，乙气体体积减小，外界对乙做功，其内能增加，温度升高，然后通过隔板将热量传递给甲一部分，最终甲、乙内能都增加，故A、C正确，B、D错误．答案：AC3．(多选)下列