(课标版)2020高考物理二轮复习专题七选考部分第20讲分子动理论热力学定律及气体的性质限时练(含解析)

分子运动论与热力学定律【知识点】1、气体分子热运动 就单个分子而言，由于受到其他分子的作用，其运动过程可以说是千变万化的，具有极大的偶然性；对构成宏观系统的大量分子整体而言，在一定条件下运动遵循确定的规律，即遵从统计规律。

2、理想气体与理想气体的状态方程 宏观上严格遵从下面状态方程的气体称为理想气体，表示为mpV RT M=式中p 、V 、T 分别为气体的压强、体积和温度，m 为气体总质量，M 为摩尔质量，R 为普适气体常量，其量值是11J mol K --⋅⋅8.13，上式称为理想气体状态方程。

3、理想气体的压强 理想气体压强是大量分子不断碰撞器壁的结果，大小与分子数密度n 和分子平均动能k ε有关，有23k p n ε=。

4、温度 宏观表现为气体的冷热程度，微观上表示的是分子热运动的剧烈程度，温度的数值表示法称为温标，国际单位制中采用热力学温标，温度的单位是开尔文，用符号K 表示。

日常生活中所用的摄氏温标t 与热力学温标T 的关系是273.15t T =-。

根据克拉伯龙方程pV RT γ=,同时引入波尔兹曼常数23/ 1.3810J/K A k R N -==⨯,将其与摩尔数/A N N γ=，分子数密度/n N V =这三个关系式代入克拉伯龙方程后，得到另一种表示形式（称为阿伏伽德罗定律）为p nkT =，将这个关系式代入理想气体的压强公式，得到温度公式32k kT ε=，即温度与气体分子的平均动能的关系式。

5、自由度 确定一个物体空间位置所需要的独立坐标数称为该物体的自由度．6、能量按自由度均分定理 理想气体在温度为T 的平衡状态下，分子运动的每一个自由度都平均分配有2kT的平均动能，这个结论称为能量按自由度均分定理，简称能量均分定理。

一个分子的平均动能为2ikT ε=k 。

7、理想气体的内能 在平衡状态下系统内部所有分子的各种热运动动能和势能的总和，称为系统的内能，对于理想气体，其内能包括所有分子平动动能和转动动能之和，即()22m t r m iE RT RT M M +==式中i 为气体分子的自由度。

第1讲 分子动理论、气体及热力学定律[限训练·通高考] 科学设题 拿下高考高分(45分钟)1．(1)(2018·陕西汉中高三一模)以下说法正确的是________．A ．晶体一定具有规则的形状且有各向异性的特征B ．液体的分子势能与液体的体积有关C ．水的饱和汽压随温度变化而变化D ．组成固体、液体、气体的物质分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”E ．分子质量不同的两种气体，温度相同时，其分子的平均动能一定相同(2)如图，用质量m ＝1 kg 的绝热活塞在绝热汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦力忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部的高度h 1＝0.5 m ，气体的温度t 1＝27 ℃.现用汽缸内一电热丝(未画出)给气体缓慢加热，加热至t 2＝267 ℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h 2处，此过程中被封闭气体增加的内能增加ΔU ＝400 J ．已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度g 取10 m/s 2，活塞横截面积S ＝5.0×10－4 m 2，求：①初始时汽缸内气体的压强p 1和缓慢加热后活塞距离汽缸底部的高度h 2； ②此过程中汽缸内气体吸收的热量Q .解析：(1)单晶体一定具有规则的形状，且有各向异性的特征，而多晶体的物理性质表现为各向同性，选项A 错误；分子势能的产生是由于分子间存在作用力，微观上分子间距离的变化引起宏观上体积的变化，分子间作用力变化，分子势能才变化，选项B 正确；水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度越高，饱和汽压越大，选项C 正确；只有晶体的分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”，选项D 错误；温度是分子平均动能的标志，分子质量不同的两种气体，温度相同时，其分子的平均动能一定相同，选项E 正确．(2)①开始时，活塞受力平衡，有p 0S ＋mg ＝p 1S解得p 1＝p 0＋mg S ＝1.2×105 Pa气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律可得h1ST1＝h2ST2解得h2＝0.9 m②气体在膨胀过程中外界对气体做功为W＝－p1ΔV＝－1.2×105×(0.9－0.5)×5×10－4 J＝－24 J由热力学第一定律ΔU＝W＋Q解得Q＝ΔU－W＝400 J－(－24)J＝424 J答案：(1)BCE(2)①0.9 m②424 J2.(1)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图象如图所示．下列判断正确的是________．A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内．汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为T0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.解析：(1)因为pVT＝C，从图中可以看出，a→b过程pT不变，则体积V不变，因此a→b过程外力做功W＝0，气体温度升高，则ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸收热量，A正确；b→c过程气体温度不变，ΔU＝0，但气体压强减小，由pVT＝C知V增大，气体对外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸收热量，B错误；c→a过程气体压强不变，温度降低，则ΔU＜0，由pVT＝C知V减小，外界对气体做功，W＞0，由ΔU＝W＋Q可知|W |＜|Q |，C 错误；状态a 温度最低，而温度是分子平均动能的标志，D 正确；b →c 过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均动能不变，因此容器壁单位面积单位时间受到分子撞击的次数减少了，E 正确．(2)设汽缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得phS ＝(p ＋Δp )(h －14h )S ①解得Δp ＝13p ②外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′.根据盖—吕萨克定律得－14T0＝h′S T ③解得h ′＝3T 4T0h ④据题意可得Δp ＝mg S ⑤气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT0.答案：(1)ADE (2)9mghT 4pT03．(1)关于固体、液体和气体，下列说法正确的是________．A ．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的B ．液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力C ．液体的蒸发现象在任何温度下都能发生D ．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的E ．在有的物态变化中虽然物质吸收热量但温度却不升高(2)如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭；A 侧空气柱的长度 l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝3.0 cm.现将开关K 打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭．已知大气压强p 0＝75.0 cmHg.①求放出部分水银后，A侧空气柱的长度；②此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度．解析：(1)无论固体、液体还是气体，其内部分子都在永不停息地做无规则运动，A错误；当分子间距离为r0时，分子间的引力和斥力相等，液体表面层的分子比较稀疏，分子间距离大于r0，所以分子间作用力表现为引力，B正确；蒸发只发生在液体表面，在任何温度下都能发生，C正确；汽化是物质从液态变成气态的过程，汽化分为蒸发和沸腾两种情况，不是分子间的相互排斥产生的，D错误；冰在熔化过程中吸收热量但温度不升高，E正确．(2)①以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l＝10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.由玻意耳定律得pl＝p1l1①由力学平衡条件得p＝p0＋h②打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止．由力学平衡条件有p1＝p0－h1③联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0 cm④②当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤由力学平衡条件有p2＝p0⑥联立②⑤⑥式，并代入题给数据得l2＝10.4 cm⑦设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧联立④⑦⑧式，并代入题给数据得Δh＝13.2 cm.答案：(1)BCE(2)①12.0 cm②13.2 cm4．(1)下列说法正确的是________．A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动B．液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小E．气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多(2)如图甲所示，开口向上、内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，在汽缸P、Q两处设有卡口，使厚度不计的活塞只能在P、Q之间运动．开始时活塞停在Q处，温度为300 K，现缓慢加热缸内气体，直至活塞运动到P处，整个过程中的p -V 图线如图乙所示．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa.①说出图乙中气体状态的变化过程、卡口Q下方气体的体积以及两卡口之间的汽缸的体积；②求活塞刚离开Q处时气体的温度以及缸内气体的最高温度．解析：(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动，不能证明组成固体颗粒的分子在做无规则运动，故A错误；液体表面分子比较稀疏，故液体表面分子间距离大于内部分子之间距离，故B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，故C错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但是分子势能的变化却不一定，如分子之间距离从小于r0位置开始增大，则分子势能先减小后增大，故D正确；由pVT＝C可知，气体体积不变时，温度越高，气体的压强越大，由于单位体积内气体分子数不变，分子平均动能增大，所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确．(2)①从题图乙可以看出，气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化，由题图乙可知，卡口Q下方气体的体积V0＝1.0×10－3 m3两卡口之间的汽缸的体积ΔV＝1.2×10－3 m3－1.0×10－3 m3＝0.2×10－3 m3.②从题图乙可以看出开始时缸内气体的压强为9 10p0活塞刚离开Q 处时，气体压强p 2＝1.2×105 Pa由查理定律有910p0300＝p2273＋t2解得t 2＝127 ℃设活塞最终移动到P 处，由理想气体状态方程有910p0V0300＝1.5p0×1.2V0273＋t3解得t 3＝327 ℃.答案：(1)BDE (2)①气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化 1.0×10－3 m 3 0.2×10－3 m 3 ②127 ℃ 327 ℃5．(1)关于一定量的气体，下列说法正确的是________．A ．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B ．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E ．气体在等压膨胀过程中温度一定升高(2)在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为l ＝16 cm 的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置达到平衡时如图甲所示，被封闭气柱的长度l 1＝23 cm ；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度l 2＝19 cm.已知重力加速度g 取10 m/s 2，不计温度的变化．求：①大气压强p 0(用cmHg 表示)；②当玻璃管开口向上以a ＝5 m/s 2的加速度匀加速上升时，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度．解析：(1)气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A 正确；根据气体温度的微观意义可知，B正确；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C 错误；若气体在从外界吸收热量的同时对外界做功，则气体的内能不一定增加，D 错误；气体在等压膨胀过程中，根据盖—吕萨克定律知，体积增大，温度升高，E 正确．(2)①由玻意耳定律可得p 0l 1S ＝(p 0＋l )l 2S解得p 0＝76 cmHg.②当玻璃管加速上升时，设封闭气体的压强为p ，气柱的长度为l 3，液柱质量为m ，对液柱，由牛顿第二定律可得pS －p 0S －mg ＝ma ，又mg S ＝16 cmHg ，解得p ＝p 0＋mg ＋ma S＝100 cmHg ， 由玻意耳定律可得p 0l 1S ＝pl 3S解得l 3＝17.48 cm.答案：(1)ABE(2)①76 cmHg ②17.48 cm。

分子动理论、气体及热力学定律【原卷】1．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。

有关A、B和C三个状态温度A BT T、和T的关系，正确的是（）CA．A B B C<<，T T T TT T T T==，B．A B B CC．A C B CT T T T=<，，D．A C B CT T T T=>2．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。

将两分子从相距2r r=处释放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（）A ．从2r r =到0r r =分子间引力、斥力都在减小 B ．从2r r =到1r r =分子力的大小先减小后增大C ．从2r r =到0r r =分子势能先减小后增大 D ．从2r r =到1r r =分子动能先增大后减小3．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。

从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。

扣动扳机将阀门M 打开，水即从枪口喷出。

若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（ ）A ．压强变大B ．对外界做功C．对外界放热D．分子平均动能变大4．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。

已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c（3V0，2p0）以下判断正确的是（）A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量5．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（）A．布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．物体的摄氏温度变化了1°C，其热力学温度变化了273KE.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大6．玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。

高中物理考点知识归纳《分子动理论》1.分子动理论(1物质是由大量分子组成的分子直径的数量级一般是10-10 m.(2分子永不停息地做无规则热运动.①扩散现象:不同的物质互相接触时,可以彼此进入对方中去.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(或气体中微小颗粒的无规则运动,是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的,是液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映.颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显.(3分子间存在着相互作用力分子间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离增大而减小,但斥力的变化比引力的变化快,实际表现出来的是引力和斥力的合力.2.物体的内能(1分子动能:做热运动的分子具有动能,在热现象的研究中,单个分子的动能是无研究意义的,重要的是分子热运动的平均动能.温度是物体分子热运动的平均动能的标志.(2分子势能:分子间具有由它们的相对位置决定的势能,叫做分子势能.分子势能随着物体的体积变化而变化.分子间的作用表现为引力时,分子势能随着分子间的距离增大而增大.分子间的作用表现为斥力时,分子势能随着分子间距离增大而减小.对实际气体来说,体积增大,分子势能增加;体积缩小,分子势能减小.(3物体的内能:物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能.任何物体都有内能,物体的内能跟物体的温度和体积有关.(4物体的内能和机械能有着本质的区别.物体具有内能的同时可以具有机械能,也可以不具有机械能.3.改变内能的两种方式(1做功:其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化.(2热传递:其本质是物体间内能的转移.(3做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,但有本质的区别.4.★能量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,或从一物体转移到别的物体上.5★.热力学第一定律(1内容:物体内能的增量(ΔU等于外界对物体做的功(W和物体吸收的热量(Q的总和.(2表达式:W+Q=ΔU(3符号法则:外界对物体做功,W取正值,物体对外界做功,W取负值;物体吸收热量,Q取正值,物体放出热量,Q取负值;物体内能增加,ΔU取正值,物体内能减少,ΔU取负值.6.热力学第二定律(1热传导的方向性热传递的过程是有方向性的,热量会自发地从高温物体传给低温物体,而不会自发地从低温物体传给高温物体.(2热力学第二定律的两种常见表述①不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化.②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.(3永动机不可能制成①第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功,这种机器被称为第一类永动机,这种永动机是不可能制造成的,它违背了能量守恒定律.②第二类永动机不可能制成:没有冷凝器,只有单一热源,并从这个单一热源吸收的热量,可以全部用来做功,而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机.第二类永动机不可能制成,它虽然不违背能量守恒定律,但违背了热力学第二定律.7.气体的状态参量(1温度:宏观上表示物体的冷热程度,微观上是分子平均动能的标志.两种温标的换算关系: T=(t+273K.绝对零度为-273.15℃,它是低温的极限,只能接近不能达到.(2气体的体积:气体的体积不是气体分子自身体积的总和,而是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积.封闭在容器内的气体,其体积等于容器的容积.(3气体的压强:气体作用在器壁单位面积上的压力.数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量.①产生原因:大量气体分子无规则运动碰撞器壁,形成对器壁各处均匀的持续的压力.②决定因素:一定气体的压强大小,微观上决定于分子的运动速率和分子密度;宏观上决定于气体的温度和体积.(4对于一定质量的理想气体,PV/T=恒量8.气体分子运动的特点(1气体分子间有很大的空隙.气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍.(2气体分子之间的作用力十分微弱.在处理某些问题时,可以把气体分子看作没有相互作用的质点.(3气体分子运动的速率很大,常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒.离这个数值越远,分子数越少,表现出“中间多,两头少”的统计分布规律.。

2020年高考物理真题考点逐个击破-专题7.3 热力学定律与能量守恒定律【专题诠释】一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式：(1)做功；(2)热传递．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)正、负号法则：物理量W QΔU 意义符号＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少二、能量守恒定律1．内容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另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．三、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：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．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”．2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅰ卷】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。

【答案】低于 大于【解析】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故0Q ∆=，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即0W <，根据热力学第一定律可知：0U Q W ∆=∆+<，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度。

本套资源目录2020版高考物理二轮复习第1部分专题7鸭部分第1讲分子动理论气体及热力学定律教案2020版高考物理二轮复习第1部分专题7鸭部分第2讲振动和波动光及光的本性教案分子动理论气体及热力学定律[高考统计·定方向] (教师授课资源)考点考向五年考情汇总1.分子动理论内能考向1.分子动理论2019·全国卷Ⅲ T33(1)2015·全国卷Ⅱ T33(1)考向2.内能2018·全国卷Ⅱ T33(1)2016·全国卷Ⅲ T33(1)2.固体、液体气体分子的运动特点考向1.固体、液体2015·全国卷Ⅰ T33(1)考向 2.气体分子的运动特点2019·全国卷Ⅰ T33(1)2019·全国卷Ⅱ T33(1)2017·全国卷Ⅰ T33(1)3.热力学定律考向 1.热力学定律的理解与应用2017·全国卷Ⅱ T33(1)2016·全国卷Ⅰ T33(1)考向 2.热力学定律与气体实验定律结合2018·全国卷Ⅰ T33(1)2018·全国卷Ⅲ T33(1)2017·全国卷Ⅲ T33(1)2016·全国卷Ⅱ T33(1)4.气体实验定律和理想气体状态方程考向 1.只涉及一部分气体的问题2019·全国卷Ⅰ T33(2)2019·全国卷Ⅲ T33(2)2018·全国卷Ⅱ T33(2)考向 2.涉及多部分气体相联系的问题2019·全国卷Ⅱ T33(2)2018·全国卷Ⅰ T33(2)2018·全国卷Ⅲ T33(2)2017·全国卷Ⅰ T33(2)2017·全国卷Ⅲ T33(2)考向 3.气体变质量问题2017·全国卷Ⅱ T33(2)分子动理论内能(5年4考)从近五年的高考可以看出，本考点单独考查的机会不多，多数情况下和其它考点综合考查。

分子动理论 气体及热力学定律热点视角备考对策本讲考查的重点和热点：①分子大小的估算；②对分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦用油膜法估测分子大小．命题形式基本上都是小题的拼盘. 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.`一、分子动理论 1．分子的大小(1)阿伏加德罗常数N A ＝×1023 mol －1.(2)分子体积：V 0＝V molN A (占有空间的体积)．(3)分子质量：m 0＝M molN A.(4)油膜法估测分子的直径：d ＝VS . (5)估算微观量的两种分子模型 【①球体模型：直径为d ＝36V 0π.②立方体模型：边长为d ＝3V 0. 2．分子热运动的实验基础(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，分子势能增加；当分子间距为r 0时，分子势能最小． —二、固体、液体和气体1．晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同．其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．2．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．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切． 4．气体实验定律：气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定． (1)等温变化：pV ＝C 或p 1V 1＝p 2V 2.(2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2.(3)等压变化：V T ＝C 或V 1T 1＝V 2T 2.*(4)理想气体状态方程：pV T ＝C 或p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2.三、热力学定律 1．物体的内能 (1)内能变化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)物体内能的决定因素2．热力学第一定律 #(1)公式：ΔU ＝W ＋Q .(2)符号规定：外界对系统做功，W ＞0，系统对外界做功，W ＜0；系统从外界吸收热量，Q ＞0，系统向外界放出热量，Q ＜0.系统内能增加，ΔU ＞0，系统内能减少，ΔU ＜0. 3．热力学第二定律(1)表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)表述二：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．(3)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，说明了第二类永动机不能制造成功．热点一 微观量的估算？命题规律：微观量的估算问题在近几年高考中出现的较少，但在2015年高考中出现的概率较大，主要以选择题的形式考查下列两个方面： (1)宏观量与微观量的关系；(2)估算固、液体分子大小，气体分子所占空间大小和分子数目的多少．1.若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面五个关系式中正确的是( )A ．N A ＝VρmB ．ρ＝μN A ΔC ．m ＝μN AD ．Δ＝V N AE ．ρ＝μV^[解析] 由N A ＝μm ＝ρVm ，故A 、C 对；因水蒸气为气体，水分子间的空隙体积远大于分子本身体积，即V ≫N A ·Δ，D 不对，而ρ＝μV ≪μN A·Δ，B 不对，E 对．[答案] ACE2.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283 kg·mol －1，密度ρ＝×103 kg·m －3.若100滴油酸的体积为1 mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少(取N A ＝×1023 mol －1，球的体积V 与直径D 的关系为V ＝16πD 3，结果保留一位有效数字)[解析] 一个油酸分子的体积V ＝MρN A分子直径D ＝36M πρN A最大面积S ＝V 油D代入数据得：S ＝1×101 m 2. [答案] 1×101 m 2 $3.(2014·潍坊二模)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥，若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝×103 cm 3.已知水的密度ρ＝×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝×1023 mol －1.试求：(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的直径d .[解析] 水是液体，故水分子可以视为球体，一个水分子的体积公式为V ′0＝16πd 3.(1)水的摩尔体积为V 0＝Mρ①该液化水中含有水分子的物质的量n ＝VV 0②水分子总数N ＝nN A ③由①②③得N ＝ρVN AM `＝错误!≈3×1025(个)．(2)建立水分子的球模型有：V 0N A＝16πd 3得水分子直径d ＝36V 0πN A＝ 36××10－5××1023m≈4×10－10m. [答案] (1)3×1025个 (2)4×10－10 m[方法技巧] 解决估算类问题的三点注意1固体、液体分子可认为紧靠在一起，可看成球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占的空间.2状态变化时分子数不变. ^3阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要注意抓住与其有关的三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量.)热点二 分子动理论和内能命题规律：分子动理论和内能是近几年高考的热点，题型为选择题．分析近几年高考命题，主要考查以下几点：(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系．(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系． ：1.(2014·唐山一模)如图为两分子系统的势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线．下列说法正确的是( )A ．当r 大于r 1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r1时，分子间势能E p最小D．当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功E．当r等于r2时，分子间势能E p最小[解析]由图象知：r＝r2时分子势能最小，E对，C错；平衡距离为r2，r＜r2时分子力表现为斥力，A错，B对；r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐减小，分子力做正功，D对．[答案]BDE,2.(2014·长沙二模)下列叙述中正确的是()A．布朗运动是固体小颗粒的运动，是液体分子的热运动的反映B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小C．两个铅块压紧后能粘在一起，说明分子间有引力D．用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力E．温度升高，物体的内能却不一定增大[解析]布朗运动不是液体分子的运动，而是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它反映了液体分子的运动，A正确；若取两分子相距无穷远时的分子势能为零，则当两分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功)，当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功)，故B错误；将两个铅块用刀刮平压紧后便能粘在一起，说明分子间存在引力，C正确；用打气筒向篮球充气时需用力，是由于篮球内压强在增大，不能说明分子间有斥力，D错误；物体的内能取决于温度、体积及物体的质量，温度升高，内能不一定增大，E正确．[答案]ACE￥3.对一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积是所有气体分子的体积之和B．气体的体积大于所有气体分子的体积之和C．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高D．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞产生的E．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小[解析]气体分子间的距离远大于分子直径，所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和，A项错，B项对；温度是物体分子平均动能大小的标志，是表示分子热运动剧烈程度的物理量，C项对；气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁产生的，D项对；气体膨胀，说明气体对外做功，但不能确定吸、放热情况，故不能确定内能变化情况，E项错误．[答案]BCD；[方法技巧]1分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，两分子为平衡距离时，分子势能最小.2注意区分分子力曲线和分子势能曲线.)热点三热力学定律的综合应用命题规律：热力学定律的综合应用是近几年高考的热点，分析近三年高考，命题规律有以下几点：(1)结合热学图象考查内能变化与做功、热传递的关系，题型为选择题或填空题．(2)以计算题形式与气体性质结合进行考查．(3)对固体、液体的考查比较简单，备考中熟记基础知识即可．】1.(2014·南昌一模)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E ．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功[解析] 由热力学第一定律知A 正确；能量耗散是指能量品质降低，反映能量转化的方向性仍遵守能量守恒定律，B 错误，D 正确；电冰箱的热量传递不是自发，不违背热力学第二定律，C 错误；在有外界影响的情况下，从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，E 正确． 。

热力学定律1、关于对永动机的认识,下列说法正确的是( )A.第一类永动机和第二类永动机都违背了能量守恒定律,所以都不可能制成B.第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机没有违背能量守恒定律,因此,随着科学技术的迅猛发展,第二类永动机是可以制成的C.第一类永动机违反了热力学第一定律,第二类永动机违反了热力学第二定律,这两类永动机都不可能制成D.第一类永动机违反了能量守恒定律,第二类永动机违反了热力学第一定律和热力学第二定律,这两类永动机都不可能制成2、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,则此过程中下列说法正确的是( )A.气泡内气体的内能增加B.气泡内气体的内能减少C.气泡内气体从外界吸收了0.6J的热量D.气泡内气体向外界放出了0.6J的热量3、对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A.温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大B.体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大C.绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大D.—定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小4、下列过程中可能发生的是( )A.某种物质从高温热源吸收20kJ的热量,全部转化为机械能,而没有产生其他任何影响B.打开一高压密闭容器,其内气体自发溢出后又自发溢进去,恢复原状C.利用其他手段,使低温物体温度更低,高温物体的温度更高D.将两瓶不同液体混合,然后它们又自发地各自分开5、重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( )A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做功,分子平均动能减小6、如图所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞。

高考物理专题复习：分子动理论注意事项：1．本专题有两部分（选择题和非选择题）组成，总共有15小题。

2．选择题只需填写正确的选项；非选择题需要写出详细的证明或计算过程。

第I 部分（选择题）一、单选题（共7题）1．关于热传递，下列说法正确的是（ ）A ．热传递的实质是温度的传递B ．物体间存在温度差，才能发生热传递C ．热传递可以在任何情况下进行D ．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量2．关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）A ．标准状况下气体的摩尔体积为22.4L ，可知单个分子体积约为2033.710m --⨯B ．物体间的扩散现象是分子永不停息做无规则运动的结果C ．气体温度越高，气体的压强越大D ．液体中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映花粉分子运动的无规则性 3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（ ）A ．温度相同的物体接触时不发生热传递B ．0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水后，才开始有内能C ．扩散现象只能发生在气体与液体中D ．固体很难被压缩，说明分子间存在引力4．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是（ ）A ．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中B ．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多C ．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散D ．炒菜时温度高，分子热运动激烈5．下列说法正确的是（ ）A．单晶体有确定的熔点，而多晶体没有确定的熔点B．理想气体等压膨胀时一定吸收热量C．布朗运动是分子热运动，而扩散现象不是分子热运动D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面分子引力小于分子斥力6．一汽车修理师傅在维修一小汽车后轮时，用千斤顶使图中轮胎离开地面。

维修时师傅将轮胎的气门芯迅速拔掉，胎内气体瞬间放出，此时若用手触摸充气嘴，会有凉爽的感觉，这种感觉在夏天会更明显。

将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是（）A．胎内气体瞬间放出是因为分子之间有很大的斥力B．胎内气体分子间的引力变小，斥力变大C．胎内气体的内能减少，温度降低D．胎内气体迅速向外扩散实际上是布朗运动7．两分子之间的分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能E p=0）。

2022年高考物理二轮复习经典试题分子动理论气体及热力学定律1.[2021·东北三省四市模拟](12分)(1)下列说法正确的是________．A. 已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A.则该种物质的分子体积为V0＝M ρΝAB. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规章运动C. 分子质量不同的两种气体温度相同，它们分子的平均动能确定相同D. 两个分子间距增大的过程中，分子间的作用力确定减小(2)如图所示，两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍．管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12 cm，大气压强为p0＝75 cmHg.现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达6 cm为止，求活塞下移的距离(假设环境温度不变)．解析：(1)选项A中的物质不明确状态，若是气体，要考虑分子间距，则选项A错误；布朗运动观看到的是悬浮颗粒的无规章运动，不是液体分子的无规章运动，则选项B错误；温度是分子平均动能的标志，则选项C正确；两分子间距增大，分子力可能增大，也可能减小，则选项D错误．(2)设粗管中气体为气体1，细管中气体为气体2.对粗管中气体1：有p0L1＝p1L′1右侧液面上升h1，左侧液面下降h2，有S1h1＝S2h2，h1＋h2＝6 cm，得h1＝2 cm，h2＝4 cmL′1＝L1－h1解得：p1＝90 cmHg对细管中气体2：有p0L1＝p2L′2p2＝p1＋Δh解得：L′2＝9.375 cm由于h＝L1＋h2－L′2解得：h＝6.625 cm.答案：(1)C(2)6.625 cm2．[2021·长沙二模](12分)(1)如图是分子间引力(或斥力)大小随分子间距离变化的图象，下列说法正确的是________．A. ab表示引力图线B. cd表示引力图线C. 当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子势能为零D. 当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子力为零E. 当分子间距离小于两曲线交点横坐标时，分子力表现为斥力(2)湖底有一气泡(内有非抱负气体)在上升过程中体积膨胀对外做了4×103 J 的功，同时又从外界吸取了2.4×103 J的热量，则在该过程中，气泡内气体内能的增量ΔU＝________J，气体的分子势能和分子平均动能分别________、________(填“增加”、“减小”或“不变)(3)开口向下插入浅水银槽的粗细均匀的玻璃管长818 mm，管内封闭确定质量的空气，当外界大气压为758 mmHg、温度为27 ℃时，管内外水银面的高度差为738 mm，此时管中水银面距管顶80 mm(如图所示)．当温度降至零下3 ℃时，管内外水银面的高度差为743 mm，求此时的实际大气压值为多少？解析：(1)依据分子动理论，分子间相互作用的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小，但分子间斥力减小快，所以A对、B错；当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，引力等于斥力，D对；当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子势能最小，但不愿定为零，C错；当分子间距离小于两曲线交点横坐标时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，E正确．(2)依据热力学第确定律W＋Q＝ΔU得：ΔU＝W＋Q＝－4×103 J＋2.4×103 J＝－1.6×103 J由于气体体积膨胀，分子间距离增大，所以分子势能增加；由于气体的内能减小，所以分子平均动能减小．(3)分别写出两个状态的状态参量：p1＝758 mmHg－738 mmHg＝20 mmHg V1＝80S mm3(S是管的横截面积) T1＝300 Kp2＝p0－743 mmHg V2＝75S mm3T2＝270 K将数据代入抱负气体状态方程p1V1T1＝p2V2T2解得：p0＝762.2 mmHg答案：(1)ADE(2)－1.6×103增加减小(3)762.2 mmHg3．(12分)(1)两个分子相距为r1时，分子间的相互作用力表现为引力，相距为r2时，表现为斥力，则下面说法正确的是()A. 相距为r1时，分子间没有斥力存在B. 相距为r2时，分子间的斥力大于相距为r1时的斥力C. 相距为r2时，分子间没有引力存在D. 相距为r1时，分子间的引力大于相距为r2时的引力(2)一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了确定质量的抱负气体，如图所示．开头时气体的体积为2.0×10－3 m3，现缓慢地在活塞上倒上确定量的细沙，最终活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为136.5 ℃.(大气压强为1.0×105 Pa)。