专题14分子动理论理想气体状态方程-2017年高考物理二轮核心考点总动员Word版含解析(2).doc

【命题意图】以图象的形式呈现气体参量的变化，考查气体实验定律和理想气体状态方程，意在考查考生的理解能力。【专题定位】分子大小的估算；对分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；用油膜法估测分子大小等内容.【考试方向】选修33模块包含的考点较为固定，命题重点主要集中在分子动理论、热力学定律和气体实验定律的理解和应用等方面。对气体状态变化的考查一般涉及气体多个变化过程，每一过程只发生一种变化，如先发生等压变化，再发生等容变化。【应考策略】选修33内容琐碎、考查点多，复习中应以四块知识(分子动理论、从微观角度分析固体、液体、气体的性质、气体实验定律、热力学定律)为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆.【得分要点】理解气体实验定律和理想气体状态方程：玻意耳定律：一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，p1V1=p2V2。查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，。盖吕萨克定律：一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，。理想气体状态方程：对于一定质量的理想气体，。应用气体状态方程解题的一般步骤：明确研究对象，即某一定质量的理想气体；确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；由状态方程列式求解；讨论结果的合理性。【2016年高考选题】【2016上海卷】（8分）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5 m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270 K时，用一段水银将长度为0.3 m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。（1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。（2）若气柱初始长度大于0.3 m，该温度计能测量的最高温度将 （选填：“增大”，“不变”或“减小”）。（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将 （选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。【答案】（1）0.1；360 （2）减小（3）偏低（2）根据上题结论，从公式可以看出，后来温度与原来的气体长度有反比关系，所以该温度计能够测量的最大温度将会减小。（3）实验过程中大气压强增加，公式， 得到，温度会增加，但如果仍然用计算的话，会出现测量值偏低。【考点定位】力矩、气体状态方程【方法技巧】根据力矩的平衡计算水银长度，根据公式计算气体温度，根据公式判断测量值温度的变化。【高频考点】高频考点一：分子动理论 固体和液体的性质【解题方略】1高考考查特点(1)本部分知识点多，考查点也多，高考常以多选题的形式考查(2)考查点主要集中于分子动理论、分子力和物体的内能2.分子动理论(1)分子大小阿伏加德罗常数：NA6.021023 mol1.分子体积：V0(占有空间的体积).分子质量：m0.油膜法估测分子的直径：d.(2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动.扩散现象特点：温度越高，扩散越快.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.3.固体和液体(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化.(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性.(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切.必须掌握的三个要点1估算问题(1)油膜法估算分子直径：dV为纯油体积，S为单分子油膜面积(2)分子总数：NnNANANA注意：对气体而言，N。(3)两种模型：球模型：VR3(适用于估算液体、固体分子直径)立方体模型：Va3(适用于估算气体分子间距)2反映分子运动规律的两个实例(1)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。(2)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.对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体，才可能具有各向异性。(2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于分子势能增加。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨。【例题1】高频考点二：热力学定律【解题方略】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(1)公式：UWQ；(2)符号规定：外界对系统做功，W0；系统对外界做功，W0；系统向外界放出热量，Q0；系统内能减少，U0.3.热力学第二定律的表述：(1)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).(2)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).(3)第二类永动机是不可能制成的.【例题2】高频考点三：理想气体状态方程【解题方略】1.气体实验定律(1)等温变化：pVC或p1V1p2V2；(2)等容变化：C或；(3)等压变化：C或；(4)理想气体状态方程：C或.2.应用气体实验定律的三个重点环节(1)正确选择研究对象：对于变质量问题要保证研究质量不变的部分；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系.(2)列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律.(3)认清变化过程：准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律.【例题3】【近三年高考题精选】1【2016全国新课标卷】（5分）关于热力学定律，下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡【答案】BDE【考点定位】热力学定律、理想气体的性质【名师点睛】本题主要考查了热力学定律、理想气体的性质。此题考查了热学中的部分知识点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住热力学第一定律E=W+Q、热力学第二定律有关结论以及气体的状态变化方程等重要的知识点。2【2016上海卷】（10分）如图，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分A和B，上下两部分气体初始温度相等，且体积VAVB。（1）若A、B两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？某同学解答如下：设两部分气体压强不变，由，所以水银柱将向下移动。上述解答是否正确？若正确，请写出完整的解答；若不正确，请说明理由并给出正确的解答。（2）在上下两部分气体升高相同温度的过程中，水银柱位置发生变化，最后稳定在新的平衡位置，A、B两部分气体始末状态压强的变化量分别为pA和pB，分析并比较二者的大小关系。【答案】（1）不正确 水银柱向上移动 （2）因为，pApB，可知，所示水银柱向上移动。（2）升温前有pB=pA+ph（ph为汞柱压强）升温后同样有pB =pA+ph两式相减可得【考点定位】查理定律、封闭气体压强【方法技巧】通过查理定律计算分析水银柱的移动方向；建立升温前后A、B气体压强关系，两式相减就可以计算出两部分气体的压强变化关系。3【2015上海9】如图，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为和，体积变化分别为和。已知水银密度为，玻璃管截面积为S，则A一定等于 B一定等于C与之差为 D与之和为HS【答案】A【解析】 当玻璃管缓慢向上提升H高度时，气体的体积变大，压强变小，有部分水银进入玻璃管，也就是管中的水银面会比管外的水银面高，设高度差为，初状态上面气体的压强，末状态上面气体的压强，所以，同理可求出，故A正确，C错误；由玻意耳定律得，所以气体的变化，同理可求出，故B错误；因为有水银进入玻璃管内，所以与之和小于HS，故D错误。【考点定位】 玻意耳定律【名师点睛】 本题考查了气体的实验定律，涉及气体压强的计算、玻意耳定律的应用等，意在考查考生运用物理规律解决问题的能力。本题的重难点在于对气体压强的求解。特别注意，管内外液体深度相同位置处的压强是相同的。4【2015江苏12A（3）】给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。【答案】漏气【考点】 考查理想气体状态方程【方法技巧】 本题主要是公式，理想气体的状态方程，由此分析气体的压强。5【2014山东37】 一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量、体积的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离，筒内气体体积。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为时，拉力减为零，此时气体体积为，随后浮筒和重物自动上浮。求和。已知大气压强，水的密度，重力加速度的大小。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。【答案】；【解析】当时，由平衡条件得 代入数据得 设筒内气体初、末态的压强分别为、，由题意得 此过程中，筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得联立式，代入数据得 【考点定位】玻意耳定律【方法技巧】当拉力减为零时，物体处于平衡状态，根据平衡条件列方程；还有就是注意在运动过程中气体的温度和质量都保持不变，以此列玻意耳定律方程。【模拟押题】1以下说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可算出该气体分子间的平均距离B饱和蒸汽在等温变化的过程中，随体积减小压强增大C布朗运动指的是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动D给自行车打气时越往下压，需要用的力越大，是因为压缩气体使得分子间距减小，分子间作用力表现为斥力导致的E热量可以从低温物体传递到高温物体【答案】ACE是由多少决定的,而是取决于分子间的距离.打气是由于分子密度增大,从而气体压强增大.，不是分子间斥力的体现，D错误；根据热力学第二定律，热量不能自发从低温物体传给高温物体，但可以通过不同条件达到热量从低温物体向高温物体的传递，E正确；故选ACE。2下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动就是液体分子的无规则运动B空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值C.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降至热力学零度D将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大，分子势能是先减小再增大E附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润【答案】BDE学零度，故C错误；将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间的分子力先增大后减小最后再增大；分子力表现为引力时，靠近的过程中分子力做正功；当分子力表现为斥力时，靠近的过程中分子力做负功，所以分子势能是先减小再增大，故D正确；附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润，故E正确。3下列说法中正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动是指液体或气体中悬浮的固体小颗粒的无规则运动B气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C液体表面张力形成的原因是由于液体表面层分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力D空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸发越慢E空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律【答案】ACD【解析】布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，故A正确；温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表现；气体温度升高，分子的平均动能增加，有些分子的速率增加，也有些分子的速率会减小，只是分子的平均速率增加，故B错误；由于蒸发等原因使液体表面层内分子数较少，分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，故C正确；、空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故D正确；将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其它影响，即消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，故E错误。网4下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动就是液体分子的无规则运动B空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值C.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降至热力学零度D将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大，分子势能是先减小再增大E附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润【答案】BDE力学零度，故C错误将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间的分子力先增大后减小最后再增大；分子力表现为引力时，靠近的过程中分子力做正功；当分子力表现为斥力时，靠近的过程中分子力做负功，所以分子势能是先减小再增大，故D正确附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润，故E正确故选BDE.5下列叙述正确的有_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动不是分子运动，但说明了固体微粒内的分子在做无规则运动B当分之间的距离逐渐增大时，分子间的引力和斥力都同时减小C固体微粒越小，温度越高，布朗运动就越明显D温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大E. 物体的内能跟物体的温度和体积有关。【答案】BCE【解析】布朗运动不是分子运动，但说明了液体内的分子在做无规则运动，选项A错误；当分子之间的距离逐渐增大时，分子间的引力和斥力都同时减小，选项B正确；固体微粒越小，温度越高，布朗运动就越明显，选项C正确；温度升高，物体内的分子的平均热运动速率增大，但不是每一个分子的热运动速率都增大，选项D错误； 物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项E正确；故选BCE。6以下说法中正确的有 _。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动是悬浮在液体中固体分子所做的无规则运动B叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点D当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小E温度升高时，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大【答案】BCE【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒所做的无规则运动，不是固体分子的运动，选项A错误；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项B正确；液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点，选项C正确；当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越大，选项D错误；温度升高时，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，选项E正确；故选BCE.7下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质B改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能C分子a从远处靠近固定不动的分子b，当a只在b的分子力作用下到达所受的分子力为零的位置时，a的动能一定最大D气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体【答案】ACD【解析】功在做负功，分子a先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，加速度减小到零时速度增加到最大，然后做加速度增大的减速运动，故C正确；根据理想气体的状态方程可知，如果物体的体积发生变化时，温度升高1K所吸收的热量不是恒定的，因为如果气体体积变大，那么气体对外做功，吸收的能量减少，即气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关，故D正确；大颗粒的盐磨成细盐，不改变盐的晶体结构，故D错误。8下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A布朗运动就是液体分子的无规则运动B空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值C尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降至热力学零度D将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大，分子势能是先减小再增大E一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小【答案】BDE【解析】试题分析：布朗运动是指悬浮在液面上的微小的花粉颗粒的无规则运动（在显微镜下观察），它是液体分子的无规则运动引起的，故A错误；空气的绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强，相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比，故B正确；根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，温度是分子热运动平均动能的标志，分子热运动的平均动能与物体的温度成正比，故绝对零度是不可能达到的，故C错误；两个分子相距无穷远时，分子力为零，逐渐靠近的过程，分子力先表现为引力，引力先增大后减小，减小到零后，又随距离的减小而表现为斥力，所以两个分子相互靠近时，分子力先做正功在做负功，分子力先增大后减小最后再增大，分子势能先减小后增大，故D正确；一定质量的气体，在体积不变时，分子个数不变，温度降低则气体的平均动能减少，气体的分子的平均速率减小，故气体分子每秒平均碰撞次数减小，故E正确。学#9下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A.气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B.布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积V0，则阿伏加德罗常数可表示为【答案】ABC【解析】间的距离远大于分子的直径所以阿伏伽德罗常数不能表示为，气体此式不成立，故E错误；故选ABC。考点：考查热力学第二定律；热力学第一定律; 阿伏加德罗常数；布朗运动【名师点睛】本题考查了热力学第一定律、温度是分子平均动能的标志以及热力学第二定律的应用，难度不大，对选修部分的学习要全面掌握，多加积累10下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关B能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性C液体表面层分子间距离较大，这些液体分子间作用力表现为引力D若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则该气体的分子体积为E用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为V，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子直径为【答案】ABC【解析】则该气体的分子运动占据的空间是，此值不是分子的体积，选项D错误；用“油膜法”估测分子直径时，若滴在水面的油酸酒精溶液中油酸的体积为V，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子直径为，选项E错误；故选ABC.考点：饱和汽压；表面张力；阿伏加德罗常数；“油膜法”估测分子直径【名师点睛】此题考查了3-3中的几个简单知识点，包括饱和汽压、表面张力、阿伏加德罗常数以及“油膜法”估测分子直径，关键是加强记忆，理解概念，都是比较简单的知识.11如图甲所示为“”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分截面积分别为S12 cm2、S21cm2。封闭气体初始温度为57，气体长度为L22 cm，乙图为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线。（摄氏温度t与热力学温度T的关系是Tt273 K）求：（）封闭气体初始状态的压强；（）若缓慢升高气体温度，升高至多少方可将所有水银全部压入细管内。【答案】（1）；（2）（或）。【解析】试题分析：（1）由图乙可知封闭气体初始状态的压强（2）当水银全部进入细管后，高度不变，产生的压强不变，。设水银体积为V0，初状态，末状态，解得：根据理想气体的状态方程：解得：12如图所示，左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强为P0，外部气温为T0=273K保持不变，两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1P0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸人恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求：（1）第二次平衡时氮气的体积；（ii）水的温度。【答案】（1）V=2.7hS（ii）T=368.55K【解析】强为P，末态体积V则：P=P+0.1P0=1.35P0V=2.2hS由玻意耳定律得：V=2.7hS()活塞A从最初位置升到最高位置过程为等压过程，该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0=273K，末态体积为2.7hS，设末态温度为T，由盖-吕萨克定律解得T=368.55K考点：考查了理想气体状态方程的应用【名师点睛】本题是关于气体的连接体问题，知道两部分气体的总体积不变是正确解题的关键，分别对每部分气体作为研究对象、应用气态方程即可正确解题网