高三物理024.doc

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期数： 0510 WLG3 024
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

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复 习 篇

第三单元 气体
一．气体分子运动的特点
1．气体分子间的距离较大
气体分子间的距离大约是分子直径的十倍，所以在处理某些问题时可以把气体分子看成没有大小的质点，由于气体分子间的距离较大，气体分子间的作用力十分微弱，所以认为气体除了气体分子相互碰撞或者跟容器壁碰撞外
不受力的作用，可以在空间自由移动，所以气体能充满它所能达到的空间
2．气体分子间的频繁碰撞造成了气体分子做杂乱无章的热运动
3．分子沿各个方向运动的机会相等
大量分子沿各个方向运动的数目相等，在一个立方型容器内的气体，其分子向某一个气壁运动的几率是1/6
4．分子速率按一定规律分布
中间多两头少，当温度升高时速度大的分子数增加，分子的平均速率增大
二．气体的状态参量

体积
温度
压强
概念
气体所充满的容器的容积
表示物体冷热程度
器壁单位面积上受到的压力
微观含义
气体分子由于碰撞和无规则运动所能填充的整个空间
温度是分子无规则热运动平均动能的标志.温度是决定一系统是否与其它系统处于热平衡的宏观性质，特征就在于一切互为热平衡的系统有相同的温度（温度计的原理）
气体分子与器壁的频繁碰撞，在单位面积产生一个持续均匀的压力.气体压强宏观上是由单位体积内的分子数和温度决定的，微观上是由分子的平均速度和气体分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数决定的
表示及单位
V，单位：m3，1m3=103L
摄氏温度：t，单位：℃
热力学温度：T，单位：K
关系：T=273+t
p，单位：Pa　　1Pa＝1N/m2
1atm（标准大气压）＝760mmHg
＝1.01×105Pa 1mmHg=133.3Pa
三．气体的体积、压强和温度的关系：
对于一定量的气体来说，如果体积、压强和温度都不变，我们就说气体处于一定的状态，如果这三个物理量同时发生变化或者其中两个发生变化，气体状态就改变了.一定量的气体只有一个量发生变化而其它两个量不发生变化的情况是不存在的.
气体体积和压强的关系：按照分子热运动的理论，气体对器壁的压力是由于分子对器壁的碰撞产生的。一定量的气体温度不变时，体积越小，分子越密集，一定时间碰撞到单位面积器壁的分子数越多，气体的压强就越大.
气体体积和温度的关系：热胀冷缩
气体压强和温度的关系：按照分子热运动的理论，一定量的气体体积不变时，分子的疏密程度也不改变.温度升高时分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力变大，所以气体的压强增大
9．气体的温度升高了300C，则在热力学温标中，它的温度升高了（　 A ）
A．30K B．91K C．243K D．303K
10．一根长而均匀的玻璃管，上端封闭，下端开口，一段长为h的水银柱把一定质量的空气封闭在管内，当玻璃管静止时，空气柱长度为l，若令管自由下落，在下落过程中（　B　）
A．空气柱长度为l将增大　　
B．空气柱长度为l将减小
C．空气柱长度为l将不变 　
D．不能确定空气柱长度为l的变化
四．气体压强与大气压强的区别
因密闭容器中的气体压强由气体分子碰撞器壁产生,大小由气体的密度和温度决定,与地球的引力无关.
大气压强是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强.如果没有地球引力作用,地球表面就没有大气,从而也不会有大气压.地面大气压的值与地球表面积的乘积,近似等于地球大气层所受的重力值.

【典型例题】
1. 已知水的摩尔质量是1.08×10—2kg，密度为1.00×103kg/m3，水分子直径为3.85×10—10m．求：（1）阿伏加德罗常数．（2）水分子的质量．
【分析与解答】
(1)水的摩尔体积V==m3/mol = 1.80×10—5m3/mol
把水分子看成球型,则一个水分子的体积
V0=πd3 = ×3.14×(3.85×10—10)3m3 = 2.99×10—29m3
因而阿伏伽德罗常数 NA==mol—1= 6.02×1023mol-1
(2)水分子的质量m0==kg = 2.99×10—26kg .
2．铜的摩尔质量M 摩＝63.5×10－3 kg，密度ρ＝8.9×103 kg/m3．若一个铜原子能提供一个自由电子，求单位体积中的自由电子数目．（已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1）
【分析与解答】
因一个铜原子能提供一个自由电子，所以求单位体积内自由电子的数目也即求单位体积内铜原子的个数
取1m3的铜为研究对象，因铜的摩尔体积为V摩＝，所以单位体积内的摩尔数为：　n摩＝ 故单位体积铜内所含的原子数目（即自由电子数目）为：
　　nｅ＝n原NA＝＝8.4×1028个．
3．甲、乙两个分子相距较远（此时它们间的分子力可以忽略），设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中（ ）
A．分子力总是对乙做正功
B．乙总是克服分子力做功
C．先是乙克服分子力做功，然后分子力对乙做正功
D．先是分子对乙做正功，然后乙克服分子力做功
解析 甲、乙两分子在靠近过程中经历两个阶段，前阶段r＞r0，分子间表现为引力，后阶段r＜r0，分子间表现为斥力，故选项D正确．
4．如图所示，直立容器内部有被隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密
度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸
热Q，气体内能增量为ΔU，则（ ）
A．ΔU＝Q            B．ΔU＜Q
C．ΔU＞Q             D．无法比较
解析  A、B气体开始的合重心在中线下，混合均匀后在中线，所以系统重力势能增大，由能量守恒知，吸收热量一部分增强气体内能，一部分增加重力势能。答案选B.
5．光滑的水平桌面上一块质量M＝400g的木块，被一颗质量m＝20g，以水平速度v＝500m/s飞行的子弹击中，子弹穿出木块时的速度v1＝300m/s。若子弹击中木块的过程中，系统损失的机械能全部转变为热能，其中η＝41.8%部分被子弹吸收使其温度升高，已知子弹的比热c＝125J/kg·℃.试求子弹穿越木块过程中升高的温度.
解析  子弹穿越木块过程中，水平方向不受外力，由动量守恒可算出木块获得的速度，根据子弹——木块系统损失的机械能可算出产生的热能。因此即可算出子弹所升高的温度，子弹穿出木块后，木块的速度设为v2，由 mv＝mv1+mv2.
即 
子弹——木块系统损失的机械能 J
根据能的转化和守恒定律，子弹穿越木块过程中产生的热能(即增加的内能)为
Q=ΔU=1580J
设子弹升高温度为Δt，则由 ηQ＝cmΔt，得0C
6． 木工用100N的力拉锯，设锯条从一端拉到另一端移动的距离是50cm，在锯木过程中，有80％机械能转化为锯条的内能，若锯100次后，锯条的内能增加多少焦耳？
解：设钻头功率为P，转化成内能的机械能为E，则
E＝6×60×80％×P＝288P
水升温吸热和部分水汽化吸热的总和
J
则E＝Q，288P＝3.8×106 得 P＝13.2kw
7．(1)1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一.请由此估算地求的半径R.（答案保留二位有效数字）
（2）太阳与地球的距离为1.5×1011 m，太阳光以平行光束入射到地面.地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量 W约为1.87×1024J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去.太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.
①估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）。
②太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由。
解：（1）从赤道到北极的长度为 ,则由米的定义得
＝1.00×107代入数据得 R＝6.37×106 m ①
（2）①设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W＝1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
m＝W×0.93×0.65/(2.2×106)＝5.14×1017 kg ②
使地球表面覆盖一层水的厚度为h
h＝m/ρs地球 得h＝1.01×103mm ③
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103 mm
②大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等。