高考物理一轮复习 第11章 热学 第1讲 讲义新课标全国.docx
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高考物理一轮复习第11章热学第1讲讲义新课标全国
考点一 分子动理论和内能的基本概念
1.分子动理论
(1)物体是由大量分子组成的:
①多数分子大小的数量级为10-10m.
②一般分子质量的数量级为10-27~10-26kg.
③阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1.
(2)分子永不停息地做无规则运动:
实验依据:
布朗运动、扩散现象.
(3)分子间存在相互作用力.
(4)气体分子运动速率的统计分布
氧气分子速率分布呈现中间多、两头少的特点.
2.温度是分子平均动能的标志、内能
(1)温度:
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.
(2)两种温标:
摄氏温标和热力学温标.
关系:
T=t+273.15K.
(3)分子的动能:
①分子动能是分子热运动所具有的动能.
②分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志.
③分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.
(4)分子的势能:
①意义:
由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能.
②分子势能的决定因素:
微观上——决定于分子间距离.
宏观上——决定于体积和状态.
(5)物体的内能:
①物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和,是状态量.
②对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定.
③物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关.
④改变物体内能有两种方式:
做功和热传递.
[易错辨析]
请判断下列说法是否正确.
(1)-33℃=240K.( √ )
(2)分子动能指的是由于分子定向移动而具有的能.( × )
(3)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同.( × )
1.[温度的理解]关于温度的概念,下列说法中正确的是( )
A.温度是分子平均动能的标志,物体温度高,则物体的分子平均动能大
B.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大
C.某物体内能增大时,其温度一定升高
D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大
答案 A
2.[内能的理解](多选)关于对内能的理解,下列说法正确的是( )
A.系统的内能是由系统的状态决定的
B.做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
C.不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
D.1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能
答案 AD
解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A正确;做功和热传递都可以改变系统的内能,B错误;质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C错误;在1g100℃的水变成100℃水蒸气的过程中,分子间距离变大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能,D正确.
3.[温度、内能的理解](2014·北京·13)下列说法中正确的是( )
A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大
B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大
C.物体温度降低,其内能一定增大
D.物体温度不变,其内能一定不变
答案 B
解析 温度是物体分子平均动能的标志,所以物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大,A错,B对;影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量,所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况,C、D错.
4.[速率分布规律](2014·福建·29
(1))如图1,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比.图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是( )
图1
A.曲线①B.曲线②C.曲线③D.曲线④
答案 D
解析 根据麦克斯韦气体分子速率分布规律可知,某一速率范围内分子数量最大,速率过大或过小的数量较小,曲线向两侧逐渐减小,曲线④符合题意.选项D正确.
考点二 微观量的估算
1.微观量:
分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
2.宏观量:
物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
3.关系
(1)分子的质量:
m0=
=
.
(2)分子的体积:
V0=
=
.
(3)物体所含的分子数:
N=
·NA=
·NA或N=
·NA=
·NA.
5.[气体立方体模型](2015·海南单科·15
(1))已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g.由此可估算得,地球大气层空气分子总数为______,空气分子之间的平均距离为______.
答案
解析 可认为地球大气层对地球表面的压力是由其重力引起的,即mg=p0S=p0×4πR2,故大气层的空气总质量m=
,空气分子总数N=
NA=
.由于h≪R,则大气层的总体积V=4πR2h,每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体,则有Na3=V,可得分子间的平均距离a=
.
6.[固体球模型]已知铜的摩尔质量为M(kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol-1).下列判断错误的是( )
A.1kg铜所含的原子数为
B.1m3铜所含的原子数为
C.1个铜原子的质量为
(kg)
D.1个铜原子的体积为
(m3)
答案 B
解析 1kg铜所含的原子数N=
NA=
,A正确;同理,1m3铜所含的原子数N=
NA=
,B错误;1个铜原子的质量m0=
(kg),C正确;1个铜原子的体积V0=
=
(m3),D正确.
分子的两种建模方法
1.对于固体、液体,分析分子的直径时,可建立球体模型,分子直径d=
.
2.对于气体,分析分子间的平均距离时,可建立立方体模型,相邻分子间的平均距离为d=
.
考点三 布朗运动与分子热运动
1.扩散现象
由于物质分子的无规则运动而产生的物质迁移现象.温度越高,扩散得越快.
2.布朗运动
在显微镜下看到的悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动.布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动.微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,运动越剧烈.
3.热运动
(1)定义:
分子永不停息的无规则运动.
(2)特点:
温度越高,分子无规则运动越剧烈.
[思维深化]
布朗运动与分子热运动的比较
布朗运动
分子热运动
共同点
都是无规则运动,都随温度的升高而变得更加剧烈
不同点
小颗粒的运动
分子的运动
使用光学显微镜观察
使用电子显微镜观察
联系
布朗运动是由于悬浮小颗粒受到周围分子热运动的撞击而引起的,间接反映了分子做无规则运动
7.[扩散现象](2015·课标Ⅱ·33
(1))(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是________.
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案 ACD
解析 根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故A正确;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,不是化学反应,故B错误,C正确;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故D正确;液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故E错误.
8.[布朗运动](多选)下列关于布朗运动的说法,正确的是( )
A.布朗运动是液体分子的无规则运动
B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D.布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的
答案 BD
解析 布朗运动的研究对象是固体小颗粒,而不是液体分子,故A选项错误;影响布朗运动的因素是温度和固体小颗粒大小,温度越高、固体小颗粒越小,布朗运动就越明显,故B选项正确;布朗运动是由于悬浮固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的,不是由液体各部分的温度不同而引起的,故C选项错误,D选项正确.
9.[布朗运动]做布朗运动实验,得到某个观测记录如图2所示.图中记录的是( )
图2
A.分子无规则运动的情况
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
答案 D
10.[热运动的理解](多选)下列哪些现象属于热运动( )
A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间再把它们分开,会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的
B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,但我们喝汤时尝到了胡椒的味道
C.含有泥沙的水经一定时间会变澄清
D.用砂轮打磨而使零件温度升高
答案 ABD
解析 热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象,在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”、物体的热传递等,而水变澄清的过程是泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.
考点四 分子力、分子势能与分子间距离的关系
1.分子间的相互作用力
(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力.实际表现出的分子力是引力与斥力的合力.
(2)分子间的相互作用力的特点:
分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,斥力比引力变化得更快.
(3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为10-10m).
距离
分子力F
F-r图象
r=r0
F引=F斥
F=0
r F引 F为斥力 r>r0 F引>F斥 F为引力 r>10r0 F引=0 F斥=0 F=0 2.分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为: 图3 (1)当r>r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大; (2)r (3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零; (4)分子势能曲线如图3所示. [思维深化] 用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系 重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增大.同样,分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大.因此可用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系. 11.[分子力的特点]清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠.这一物理过程中,水分子间的( ) A.引力消失,斥力增大B.斥力消失,引力增大 C.引力、斥力都减小D.引力、斥力都增大 答案 D 解析 当水汽凝结成水珠时,水分子之间的距离减小,分子间的引力和斥力同时增大,只是斥力比引力增加得更快一些. 12.[分子力做功与分子势能变化的关系](多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图4中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( ) 图4 A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小 B.在r C.在r=r0时,分子势能最小,动能最大 D.在r=r0时,分子势能为零 E.分子动能和势能之和在整个过程中不变 答案 ACE 解析 由Ep-r图可知 在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确.在
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