（新课标）2020高考物理二轮总复习 第一部分 专题突破方略 专题七 选考部分 1.7.1 分子动理

专题七选考部分第1讲分子动理论气体及热力学定律高频考点1分子动理论物体的内能高频考点2固体、液体及热力学定律栏目导航高频考点3气体的性质专题限时训练[知识体系构建]高频考点1分子动理论物体的内能[例1](多选)(2019·湘赣十四校高三二模)如图所示是两个分子间的引力和斥力的合力F与两分子间的距离r的关系曲线，曲线与横轴的交点的横坐标为r0.若取两分子相距无穷远时分子势能为零，现有两个静止的相距较远的分子，假设只在分子力作用下相互接近，在此过程中，下列说法正确的是()A．整个运动过程中分子势能和动能之和不变B．在r＝r0时，分子动能最大C．在rr0时，分子的加速度一直在增大D．在rr0的过程中，F做正功，势能减小，分子动能增加E．在rr0的过程中，F做负功，势能减小，分子动能也减小答案：ABD解析：根据能量守恒定律，整个运动过程中分子势能和动能之和不变，故A正确；在r＝r0时，分子力为零，分子势能最小，分子动能最大，故B正确；在r＞r0时，分子的加速度一直先增大后减小，故C错误；在r＞r0的过程中，分子力表现为引力，根据动能定理和能量守恒定律：F做正功，分子动能增加，势能减小，故D正确；在r＜r0的过程中，分子力表现为斥力，根据动能定理和能量守恒定律：F做负功，分子动能减小，势能增大，故E错误．[规律方法]分子动理论的三个核心规律1．分子模型、分子数：(1)分子模型：球模型：V＝43πR3，立方体模型：V＝a3.(2)分子数：N＝nNA＝mMmNA＝VVmNA.2．分子运动：分子做永不停息的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈．3．分子势能、分子力与分子间距离的关系：1．(多选)(2016·全国卷Ⅲ)关于气体的内能，下列说法正确的是()A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案：CDE解析：气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A错误．内能与物体的运动速度无关，B错误．气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C正确．一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，D正确．根据理想气体状态方程，一定质量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E正确．2．(2018·河南洛阳名校第二次联考)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．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积为V，水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则液化水中分子的总数N和水分子的直径d分别为()A．N＝MρVNA，d＝36MπρNAB．N＝ρVNAM，d＝3πρNA6MC．N＝ρVNAM，d＝36MπρNAD．N＝MρVNA，d＝3πρNA6M答案：C解析：水的摩尔体积Vmol＝Mρ；水分子数N＝VVmolNA＝ρVNAM；将水分子看成球形，由VmolNA＝16πd3，解得水分子的直径d＝36MπρNA，故选C.3．(多选)(2018·安徽省江南十校素质检测)对分子动理论的认识，下列说法正确的有()A．布朗运动就是液体分子的无规则热运动B．摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同C．当一个物体加速运动时，其内能不一定增加D．随着高科技的发展，第二类永动机可能被发明，因为这不违背能量守恒定律E．当两个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加答案：BCE解析：布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动．它是液体中固体微粒的运动，是液体分子无规则运动的表现，所以A错误；理想气体的内能与气体的温度有关，则摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同，故B正确；当一个物体加速运动时，其动能增加，温度不一定升高，故内能不一定增加，所以C正确；第二类永动机违背能量定恒定律，故永不能被发明，所以D错误；分子间分子力与分子间距r的关系图，分子势能与分子间距的图线，如图所示，当两个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加，故E正确．高频考点2固体、液体及热力学定律〉〉视角一固体、液体[例2](多选)(2018·山西省六校联考)下列说法中正确的是()A．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状B．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现C．干湿泡湿度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远D．悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了花粉分子做无规则的热运动E．在绝热过程中，一个热力学系统的内能增量等于外界对它所做的功答案：BCE解析：单晶体具有规则的几何形状，多晶体没有规则的几何形状，故A错误；液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现，故B正确；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，干湿泡湿度计的两个温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远，故C正确；悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动，故D错误；根据热力学第一定律可知，绝热即Q＝0，ΔU＝W，故E正确．[规律方法](1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性．(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体．(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必定是非晶体．(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．〉〉视角二热力学定律[例3](多选)(2018·北京市一零一学校物理测试)下列说法不正确的是()A．物体的温度为0℃时，物体的分子平均动能为零B．两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能先减小后增大C．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律E．一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定增大答案：ABE解析：分子在永不停息的做无规则运动，则当物体的温度为0℃时，物体的分子平均动能也不为零，选项A错误；若分子距离在平衡位置以外两个分子在相互靠近的过程中其分子力做正功，分子势能逐渐减小，故B错误；密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，分子平均速率变大，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，选项C正确；第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，选项D正确；一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则气体对外做功，体积变大，根据PVT＝C可知，在该过程中气体的压强一定减小，选项E错误；此题选择不正确的选项，故选ABE.[规律方法]热力学第一定律的应用技巧1．对于内能变化量ΔU的分析思路：(1)由气体温度变化分析气体内能变化．温度升高，内能增加；温度降低，内能减少．(2)由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化．2．对于做功情况W的分析思路：(1)由体积变化分析气体做功情况．体积被压缩，外界对气体做功；体积膨胀，气体对外界做功．注意气体在真空中自由膨胀时，W＝0.(2)由公式W＝ΔU－Q分析气体做功情况．3．气体吸、放热Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况．4．(多选)(2016·全国卷Ⅱ)一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p－T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是()A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功答案：ABE解析：由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：paVaTa＝pbVbTb＝pcVcTc＝pdVdTd＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，过程da中压强为p0′＝pd＝pa.由外界对气体做功W＝p·ΔV知，过程bc中外界对气体做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确(此选项也可用排除法直接判断更快捷)．5．(多选)(2019·昆明市模拟)下列说法中正确的是()A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．清晨荷叶上的露珠呈球形是液体表面张力作用的结果C．一定质量的理想气体，温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小D．空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度一定越大E.破碎的玻璃片不能无痕拼接，是分子间斥力作用的结果答案：ABC解析：气体对器壁的压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故A正确；液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体的表面张力，草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；气体温度不变，压强减小，由玻意耳定律pV＝C可知，其体积V增大，气体质量不变而体积变大，气体的密度减小，故C正确；空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值叫作空气的相对湿度，因此相对湿度还与同温下水的饱和汽压有关，故D错误；破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间距离较大，分子间作用力很小，并不是存在斥力作用的，故E错误．6．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案：BCD解析：晶体敲碎后仍为晶体，故A错误；有些晶体(如有些单晶体)在不同的方向上有不同的光学性质，即具有各向异性，B正确；碳元素由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如石墨和金刚石，故C正确；在合适的条件下，某些晶体和非晶体可以相互转化，如二氧化硅晶体加热再凝固后成为玻璃，D正确；在熔化过程中，晶体的内能要增大，E错误．高频考点3气体的性质〉〉视角一水银柱类问题[例4](2016·全国卷Ⅲ)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．(已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0cmHg.环境温度不变．)答案：144cmHg9.42cm解析：设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位．由题给条件得p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg①l′1＝(20.0－20.0－5.002)cm②由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′③联立①②③式和题给条件得p1′＝144cmHg④依题意p2′＝p1′⑤l2′＝4.00cm＋20.0－5.0