高中物理选修33知识点总结1知识讲解.docx

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高中物理选修33知识点总结1知识讲解

高中物理选修3-3知识点

第一章分子动理论

第二章固体、液体和气体

第三章热力学定律及能量守恒

2012年8月

第1课时分子动理论

一、要点分析

1.命题趋势

本部分主要知识有分子热运动及内能，在09年高考说明中，本课时一共有五个考点，分别是：

1.物质是由大量分子组成的阿伏加德罗常数;2.用油膜法估测分子的大小（实验、探究）;3.分子热运动布朗运动;4.分子间作用力;5.温度和内能.这五个考点的要求都是I级要求，即对所列的知识点要了解其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接应用。

由于近几年《考试说明》对这部分内容的要求基本没有变化，江苏省近几年的考题中涉及到了几乎所有的考点,试题多为低档题，中档题基本没有。

分子数量、质量或直径（体积）等微观的估算问题要求有较强的思维和运算能力。

分子的动能和势能、物体的内能是高考的热点。

2.题型归纳

随着物理高考试卷结构的变化，所以估计今后的高考试题中，考查形式与近几年大致相同：

多以选择题、简答题出现。

3.方法总结

（1）对应的思想：

微观结构量与宏观描述量相对应，如分子大小、分子间距离与物体的体积相对应；分子的平均动能与温度相对应等；微观结构理论与宏观规律相联系，如分子热运动与布朗运动、分子动理论与热学现象。

（2）阿伏加德罗常数在进行宏观和微观量之间的计算时起到桥梁作用；功和热量在能量转化中起到量度作用。

（3）通过对比理解各种变化过程的规律与特点，如布朗运动与分子热运动、分子引力与分子斥力及分子力随分子间距离的变化关系、影响分子动能与分子势能变化的因素、做功和热传递等。

4.易错点分析

（1）对布朗运动的实质认识不清

布朗运动的产生是由于悬浮在液体中的布朗颗粒（即固体小颗粒）不断地受到液体分子的撞击，是小颗粒的无规则运动。

布朗运动实验是在光学显微镜下观察到的，因此，只能看到固体小颗粒而看不到分子，它是液体分子无规则运动的间接反映。

布朗运动的剧烈程度与颗粒大小、液体的温度有关。

布朗运动永远不会停止。

（2）对影响物体内能大小的因素理解不透彻

内能是指物体里所有的分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和。

分子动能取决于分子个数和温度；分子势能微观上由分子间相对位置决定，宏观上取决于物体的体积。

同时注意内能与机械能的区别和联系。

二、典型例题

例1、铜的摩尔质量是6.35×10-2kg，密度是8.9×103kg/m3。

求

（1）铜原子的质量和体积；

（2）铜1m3所含的原子数目；（3）估算铜原子的直径。

例2、下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，试分析它们各错在哪里。

（1）大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，有时在室内也能看到飘浮在空气中的尘埃的运动，这些都是布朗运动。

（2）布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越明显。

例3、如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中的曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力.a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放，则（）

A.乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动

B.乙分子从a到c做匀加速运动，到达c时速度最大

C.乙分子从a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小

D.乙分子到达c时，两分子间的分子势能最小为零

例4相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是（）

A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大

C．两种气体的分子平均动能一定相等D．两种气体的分子势能一定相等

例5、以下说法正确的是（）

A．机械能为零，内能不为零是可能的B．温度相同，质量相同的物体具有相同内能

C．温度越高，物体的内能越大D．０℃的冰的内能比等质量的0℃的水内能大

针对训练

1．分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。

据此可判断下列说法中错误的是（）

A、显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B、分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C、分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D、在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素

2．关于布朗运动，下列说法正确的是（）

A、布朗运动用眼睛可直接观察到；

B、布朗运动在冬天观察不到；

C、布朗运动是液体分子无规则运动的反映；

D、在室内看到的尘埃不停的运动是布朗运动

3．若以

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，

为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、△分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：

①

②

③

④

其中（）

A．①和②都是正确的；B．①和③都是正确的；

C．②和④都是正确的；D．①和④都是正确的。

4．根据分子动理论，物质分子间距离为r0时分子所受引力与斥力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）

A．当分子距离是r0时，分子具有最大势能，距离变大时分子势能变小

B．当分子距离是r0时，分子具有最小势能，距离减小时分子势能变大

C．分子距离增大，分子势能增大，分子距离越小，分子势能越小

D．分子距离越大，分子势能越小，分子距离越小，分子势能越大

5．关于分子间距与分子力的下列说法中，正确的是（）

A．水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间有空隙；正是由于分子间有空隙，才可以将物体压缩

B．实际上水的体积很难被压缩，这是由于水分子间距稍微变小时，分子间的作用就表现为斥力

C．一般情况下，当分子间距rr0时分子力为引力

D．弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力，正是分子引力和斥力的对应表现

6．已知阿佛伽德罗常数为N，某物质的摩尔质量为M（kg/mol），该物质的密度为ρ（kg/m3），则下列叙述中正确的是（）

A．1kg该物质所含的分子个数是ρNB．1kg该物质所含的分子个数是

C．该物质1个分子的质量是

（kg）D．该物质1个分子占有的空间是

（m3）

7．甲、乙两个分子相距较远（此时它们之间的分子力可以忽略），设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能变化情况的下列说法正确的是（）

A.分子势能不断增大B.分子势能不断减小

C.分子势能先增大后减小D.分子势能先减小后增大

8．关于分子的热运动，下列说法中正确的是（）

A．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大

B．当温度降低时，物体内每一个分子热运动的速率一定都减小

C．当温度升高时，物体内分子热运动的平均动能必定增大

D．当温度降低时，物体内分子热运动的平均动能也可能增大

9．下列说法中正确的是（）

A．只要温度相同，任何分子的平均速率都相同

B．不管分子间距离是否大于r0（r0是平衡位置分子距离），只要分子力做正功，分子势能就减小，反之分子势能就增加

C．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能

D．温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的速率

10．当分子间距离大于10r0（r0是分子平衡位置间距离）时，分子力可以认为是零，规定此时分子势能为零。

当分子间距离是平衡距离r0时，下列说法中正确的是（）

A．分子力是零，分子势能也是零B．分子力是零，分子势能不是零

C．分子力不是零，分于势能是零D．分子力不是零，分子势能不是零

11．在下列叙述中，正确的是（）

A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大

B．布朗运动就是液体分子的热运动

C．一切达到热平衡的系统一定具有相同的温度

D．分子间的距离r存在某一值r0，当rr0时，引力大于斥力

12.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点r3的位置.虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况。

若把乙分子由静止释放，则乙分子（）

A.从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动

B.从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动

C.从r3到r1，分子势能先减少后增加

D.从r3到r1，分子势能先增加后减少

13．在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL

的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液。

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL为止，

恰好共滴了100滴。

③在水盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，

酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一油膜。

④测得此油膜面积为3.60×102cm2。

（1）这种粗测方法是将每个分子视为，让油酸尽可能地在水面上散开，

油膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。

（2）利用数据可求得油酸分子的直径为m。

14.

（1）如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力______的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在______作用。

（2）往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为______现象，是由于分子的_______而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性_____的方向进行的。

参考答案

典型例题答案

例1解：

（1）铜原子的质量

铜原子的体积

（2）1

铜的摩尔数为

1

铜中含铜原子数

个

（3）把铜原子看成球体，直径

例2．解析：

能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在10-6m，肉眼是看不到的，必须借助于显微镜，风天看到的沙尘都是颗粒较大的；它们的运动是由于气流作用下的定向移动，所以它们的运动不能称为布朗运动。

如果颗粒过大，液体分子对它的撞击在各个方向上是接近均匀的，微粒的惯性也越大，微粒就不会做布朗运动了。

例3答案：

C解析：

与重力、弹力相似，分子力做功与路径无关，可以引进分子势能的概念。

分子间所具有的势能由它们的相对位置所决定。

分子力做正功时分子势能减小，分子力做负功时分子势能增加。

例4．答案：

C解析：

温度是分子平均动能的标志，氧气和氢气的温度相同，其分子的平均动能应相同，但分子的运动速率有的大，有的小，各个分子的动能并不相同，只是所有分子的动能的平均值相同。

分子势能与分子间距离有关，即与体积有关，因此，无法比较两种气体的分子势能。

例5．答案：

A解析：

A．正确，因为机械能为零，但内能不能为零；

B．不正确，因为物体的内能由物体的温度、体积、物态等因素决定；

C．不正确，原因同上；

D．由于０℃的冰的体积比０℃的水大，温度相同，有的同学错认Ｄ正确，实际上有较为复杂的反常膨胀的现象，我们用体积来讨论其内能是不适合的，我们可以从能量角度来讨论.因为0℃的冰熔化为0℃的水要吸收热量或对它做功，所以有其他形式的能转化为内能或内能转移给冰，所以0℃的水的内能比等质量的０℃的冰的内能大，所以Ｄ不正确。

针对训练答案

1．B2.C3.B4.B5.ABCD6.D7.D8.C9.B10.B11.ACD12.A

13．

（1）球形单分子油膜直径

（2）1.11×10－9。

14．

（1）大引力

（2）扩散无规则热运动增大

第2课时固体、液体和气体

一、要点分析

本节内容在高考考试说明中，均为Ⅰ级要求，即要求对所学知识了解内容及含义，并能在有关问题中识别和直接应用。

在高考中多以选择题或填空题形式出现，大多属较易题。

本节需要掌握的知识点如下：

知道晶体和非晶体的区别，知道晶体的微观结构。

了解液晶的微观结构、主要性质及在显示技术中的应用。

知道液体的表面张力现象。

了解饱和汽及饱和气压的概念。

了解气体实验三定律，知道理想气体实验模型。

（不要求用气体实验定律进行定量计算）会用气体分子运动论对气体定律进行微观解释。

理解p－V、p－T图、V－T图的意义，会用它们解决有关的问题．

二、典型例题

例1：

在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面，结果得到如图所示的两种图样，则（）

A．

样本A一定是非晶体

B．样本A可能是非晶体

C．样本B一定是晶体

D．样本B不一定是晶体

答案：

BC要知道只有单晶体才具有各向异性，而多晶体和非晶体都是各向同性。

例2：

关于液体的表面张力，下述说法哪个是错误的？

（     ）

A．表面张力是液面各部分间相互吸引的力，方向与液面相平行

B．表面张力是液面分子间作用力的宏观体现       

C．表面层里分子距离比液体内部小些，分子间表现为引力  

D．不论是水还是水银，表面张力都要使液面收缩

答案：

C在液体与气体相接触的表面层中，液体分子的分布较内部稀疏，即分子间距大于r0，分子间表现为引力，其宏观表现是使液面收缩，好像绷紧的橡皮膜一样。

所以错误的只有C选项。

例3：

在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图（a）所示，若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况，应是（　　）

A．仍然如图（a）所示B．只能如图（b）中⑴所示

C．可能如图（b）中⑶或可能⑷所示D．可能如图（b）中⑴或可能⑵所示

答案：

D．由于不知液体与容器是浸润还是不浸润，所以液面可能如图（b）中

（1）或

（2）所示形状。

例4．关于饱和汽，正确的说法是（　   ）

A．在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸汽一定是饱和的

B．密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水汽饱和

C．随着液体的不断蒸发，当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡

D．对于某种液体来说，在温度升高时，由于单位时间内从液面汽化的分子数增多，所以其蒸汽饱和所需要的压强增大

答案：

ACD在饱和状态下，液化和汽化达到动态平衡，即达到稳定状态，所以AC正确；液体的饱和汽压与其温度有关，即温度升高饱和汽压增大，所以D正确；饱和汽压是指液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关，所以B错误。

例5.一定质量的理想气体处于某一平衡态，此时其压强为p0，欲使气体状态发生变化后压强仍为p0，通过下列过程能够实现的是（）

A．先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，使气体压缩

B．先保持体积不变，使压强降低，再保持温度不变，使气体膨胀

C．先保持温度不变，使气体膨胀，再保持体积不变，使气体升温

D．先保持温度不变，使气体压缩，再保持体积不变，使气体降温

答案：

CD由理想气体的状态方程，即可定性判断出结果。

三、针对训练

1．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是　（     ）

A．单晶体具有各向异性

B．多晶体也具有各向异性

C．非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的

D．晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的

2．如图所示，为质量恒定的某种气体的p-T图，A、B、C

三态中体积最大的状态是（）

A．A状态B．B状态

C．C状态D．条件不足，无法确定

3．下列现象哪些是毛细现象（）

A．粉笔把纸上的墨水吸干

B．车轮在潮湿的地上滚过之后，车辙中会渗出水

C．托利拆利管内的水银面高于管外的水银面

D．植物根部的养分，能升到植物上部枝叶中

4.关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是：

（）

A．因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势

B．液体表面分子分布和内部相同，所以有收缩趋势

C．因为液体表面分子分布比内部稀，所以有收缩趋势

D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势

5.下列说法中正确的是（　）

A．气体的温度升高时，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增大，从而气体的压强一定增大

B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大

C．压缩一定量的气体，气体的内能一定增加

D．分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大

6．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（）

A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝

T2B．p1＝p2，V1＝

V2，T1＝2T2

C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2

7．两端封闭的玻璃管，中间有一段水银把空气分割为两部分，当玻璃管竖直时，上、下两部分的空气体积相等，如果将玻璃管倾斜，则（）

A．水银柱下降，上面空气体积增大B．水银柱上升，上面空气体积减小

C．水银面不动，上面空气体积不变D．下面部分的空气压强减小

8．一定质量气体作等容变化，温度降低时，气体的压强减小，这时（）

A．分子平均动能减小B．分子与器壁碰撞时，对器壁的总冲量减小

C．分子平均密度变小了D．单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数减少

9．对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则（　）

A．当体积减小时，V必定增加

B．当温度升高时，N必定增加

C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化

D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变

10.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。

打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（　）

A．气体体积膨胀，内能增加

B．气体分子势能减少，内能增加

C．气体分子势能增加，压强可能不变

D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中

11．关于气体压强，以下理解不正确的是（）

A．从宏观上讲，气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小

B．从微观上讲，气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的

C．容器内气体的压强是由气体的重力所产生的

D．压强的国际单位是帕，1Pa＝1N/m2

12.如图所示，一端封闭的玻璃管开口向下竖直倒插在水银槽中，其位置保持固定。

已知封闭端内有少量空气。

若大气压强变小一些，则管中在水银槽水银面上方的水银柱高度h和封闭端内空气的压强p将如何变化（）

A.h变小，p变大B.h变大，p变大

C.h变大，p变小D.h变小，p变小

13．（08全国卷Ⅱ）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．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高

C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的

D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少

14．（08重庆卷）地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）（）

A．体积减小，温度降低B．体积减小，温度不变

C．体积增大，温度降低D．体积增大，温度不变

15.（08上海卷）已知理想气体的内能与温度成正比。

如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能（）

A．先增大后减小

B．先减小后增大

C．单调变化

D．保持不变

参考答案

1、ACD2、C3、AD4、C5、D6、D7、BD8、ABD9、C10、D11、C12、D13、BC14、C15、B

热力学定律及能量守恒

一、要点分析

命题趋势热力学第一定律，能量守衡为（Ⅱ）级要求，要引起高度重视。

热力学第二定律的微观解释属于新增内容，可能会出现简答题，要注意这一变化。

题型归纳题型主要以选择题,简答题,计算题为主.

易错点分析对热力学第一定律公式各个量符号的选取容易出错，对热力学第二定律的内容理解不透彻，容易出错。

二、典型例题

例1一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）

A.W=8×104J，ΔU=1.2×105J，Q=4×104J

B.W=8×104J，ΔU=－1.2×105J，Q=－2×105J

C.W=－8×104J，ΔU=1.2×105J，Q=2×104J

D.W=－8×104J，ΔU=－1.2×105J，Q=－4×104J

　例2下列说法中正确的是：

（）

　　A、物体吸收热量，其内能必增加

　　B、外界对物体做功，物体内能必增加

　　C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少

　　D、物体温度不变，其内能也一定不变　　

例3下列各种说法正确的是（）

A、物体从10℃变为8℃，其热量减少了

B、物体从10℃变为8℃，放出了一定的内能

C、物体从10℃变为8℃，其内能减少了

D、物体从10℃变为8℃，物体可能释放了一定的热量

例4下列说法正确的是（）

　A．热量不可能由低温物体传递到高温物体

B．外界对物体做功，物体内能必定增加

C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能的转化和守衡定律

D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化

例5一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？

吸收（或放出）多少热量？

解析：

由题意可知，W=300J，ΔU=－300J，根据热力学第一定律可得

Q=ΔU－W=－300J－300J=－600J

Q为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。

例6一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：

（1）物体的内能是增加还是减少？

变化量是多少？

（2）分子势能是增加还是减少？

（3）分子的平均动能是增加还是减少？

解析：

（1）气体从外界吸热为：

Q=4.2×105J

气体对外做功：

W=－6×105J

由热力学第一定律：

ΔU=W+Q=（－6×105）+（4.2×105J）=－1.8×105J

ΔU为负，说明气体的内能减少了。

所以，气体内能减少了1.8×105J。

（2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了。

（3）因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。

本题以热力学第一定律关系式为起点，结合分子动理论中内能的定义，分析得出：

①气体对外做功，体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了②气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了。

三、针对训练

1．在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（）

A.外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正

B.物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增