高三物理复习资料第11章

(这是边文，请据需要手工删加)(这是边文，请据需要手工删加)第十一章热学考纲展示要求考纲解读分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题和填空题．绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算).2.高考热学命题的重点内容有：(1)掌握分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算(2)掌握内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素.(3)掌握理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化.(4)掌握热力学第一定律及热力学第二定律并能用热力学第一定律进行简单计算.(5)掌握利用热力学第一定律与理想气体状态方程定性分析综合问题的方法.(6)掌握热力学定律与能量守恒定律相结合分析与气体有关的热现象的方法.(7)掌握油膜法估测分子直径大小的实验原理、操作步骤和数据的处理.阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度是分子平均动能的标志、内能Ⅰ固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅰ理想气体Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ要知道中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位，包括摄氏度(℃)、标准大气压Ⅰ实验：用油膜法估测分子的大小第一节分子动理论内能(对应学生用书第222页)知识1分子运动论的基本内容1．物体是由大量分子组成的(1)分子很小①直径数量级为10－10_m．②质量数量级为10－27～10－26_kg.(2)分子数目特别大，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.2．分子的热运动(1)布朗运动①永不停息、无规则运动；②颗粒越小，运动越明显；③温度越高，运动越剧烈；④运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动；⑤不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动．(2)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关(选填“有关”或“无关”)，通常称作热运动．3．分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥力变化更快．(2)分子力的特点①r＝r0时(r0的数量级为10－10m)，F引＝F斥，分子力F②r<r0时，F引<F斥，分子力F表现为斥力；③r>r0时，F引>F斥，分子力F表现为引力；④r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0．(3)分子力随分子间距离的变化图象(如图11­1­1)图11­1­1知识2温度和物体的内能1．温度：两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度．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＋273.15_K．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——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于体积和状态．5．物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动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．知识3实验：用油膜法估算分子的大小1．实验目的(1)估测油酸分子大小的数量级．(2)体会通过测量宏观量估算微观量的方法．2．实验原理图11­1­2利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图11­1­2所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝eq\f(V,S)计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积．这个厚度就近似等于油酸分子的直径．3．实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30cm×40cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)．第十一章热学(这是边文，请据需要手工删加)高三一轮总复习•JK物理(这是边文，请据需要手工删加)4．实验步骤(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL(2)往边长约为30～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝eq\f(1,n)mL.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜．(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积．(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝eq\f(V,S)，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10需重做实验．1．(多选)(分子动理论的理解)(2014·湖北武汉调研)关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是()A．多数分子大小的数量级为10－10B．扩散现象证明，物质分子永不停息地做无规则运动C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显D．分子之间同时存在着引力和斥力[解析]多数分子大小的数量级为10－10m，A正确；扩散现象证明，物质分子永不停息地做无规则运动，B正确；悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动就越明显，C错误；分子之间同时存在着引力和斥力，D[答案]ABD2．(布朗运动的理解)英国植物学家布朗发现花粉颗粒在水中永不停息地做无规则运动，花粉颗粒做此运动的原因是()A．花粉有生命B．气温变化形成了液体的微弱对流C．液体逐渐蒸发D．花粉颗粒受到周围液体分子的不平衡碰撞[解析]布朗运动产生的原因是花粉颗粒受到周围液体分子的不平衡碰撞，选项D正确．[答案]D3．(多选)(微观量、宏观量的计算)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA不可表示为()A．NA＝eq\f(Mmol,m)B．NA＝eq\f(ρVmol,m)C．NA＝eq\f(Vmol,V0)D．NA＝eq\f(Mmol,ρV0)[解析]阿伏加德罗常数NA＝eq\f(Mmol,m)＝eq\f(ρVmol,m)＝eq\f(Vmol,V)，其中V应为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，故选项C错误；选项D中，ρV0不是气体分子的质量，因而也是错误的．[答案]CD4．(多选)(物体内能的理解)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和D．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加[解析]由于气体分子之间的距离大于10r0时，分子间的作用力非常微弱，可以忽略，故一般不考虑气体分子的势能，气体分子之所以会散开是由于气体分子不停地做无规则运动，故失去容器后就会散开，A项错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气时要吸收热量，分子之间的势能增加，B项正确；根据内能的定义，C项正确；气体温度升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率都增大，分子速率只具有统计意义，对单个分子的研究无意义[答案]BC【高考通关】1．布朗运动不是分子的运动，而是固体颗粒的运动；2．分子间距为r0时，引力和斥力大小相等，并不是无引力和斥力；3．温度低的物体，分子运动的平均动能小，但平均速率不一定小；4．物体的体积增大，物体的分子势能不一定增大；5．物体运动得越来越快，其内能有可能变化，也可能不变．(对应学生用书第224页)考点1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Vm、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＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVm,NA).(2)分子的体积：V0＝eq\f(Vm,NA)＝eq\f(M,ρNA).(3)物体所含的分子数：N＝eq\f(V,Vm)·NA＝eq\f(m,ρVm)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.4．分子的两种模型(1)球体模型直径d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(常用于固体和液体)(2)立方体模型边长d＝eq\r(3,V0).(常用于气体)对于气体分子，d＝eq\r(3,V0)的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．考向1宏观量与微观量的关系若以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，NA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，下面是四个关系式：①NA＝eq\f(ρV,m)②ρ＝eq\f(μ,NAΔ)③m＝eq\f(μ,NA)④Δ＝eq\f(V,NA)其中()A．①和②都是正确的B．①和③都是正确的C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的[解析]由NA＝eq\f(μ,m)＝eq\f(ρV,m)，故①③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≫NA·Δ，④不对，而ρ＝eq\f(μ,V)≪eq\f(μ,NA·Δ)，②也不对，故B项正确．[答案]B考向2微观量的估算(2014·湖北三校联考)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．若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023(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](1)水的摩尔体积为：V0＝eq\f(M,ρ)＝eq\f(1.8×10－2,1.0×103)m3/mol＝1.8×10－5m3/mol水分子数：N＝eq\f(VNA,V0)＝eq\f(1.0×103×10－6×6.0×1023,1.8×10－5)≈3×1025(个)．(2)建立水分子的球模型有eq\f(V0,NA)＝eq\f(1,6)πd3得水分子直径d＝eq\r(3,\f(6V0,πNA))＝eq\r(3,\f(6×1.8×10－5,3.14×6.0×1023))m＝4×10－10m.[答案](1)3×1025个(2)4×10－10微观量的求解方法(1)分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带．(2)建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形.气体分子所占据的空间则建立立方体模型．考点2布朗运动与分子热运动布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映考向1布朗运动的原因及影响因素(多选)(2014·济南名校联考)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，悬浮粒子越小，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．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的[解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的无规则运动，A错；根据布朗运动的决定因素，温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈，B对；布朗运动的原因是无规则运动的液体分子对固体小颗粒的撞击不平衡造成的，与液体的宏观状态无关，C错；布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的，D对．[答案]BD考向2布朗运动特点的考查图11­1­3做布朗运动实验，得到某个观测记录如图11­1­3所示．图中记录的是()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[解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故B项错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度－时间图线，故C项错误、D项正确．[答案]D考点3分子力和分子势能1．分子力和分子势能的关系分子势能与分子间距离有关．当改变分子间距离时，分子力做功，分子势能也随之改变．当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．2．分子力曲线与分子势能曲线的对比分子力曲线分子势能曲线图线坐标轴纵轴：分子力横轴：分子间距离r纵轴：分子势能横轴：分子间距离r正负意义正负表示方向．正号表示斥力，负号表示引力正负表示大小．正值一定大于负值与横轴交点r＝r0(引力等于斥力)r<r0拐点位置r>r0r＝r0(分子势能最小)考向1分子间作用力的特点分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则()A．分子间引力随分子间距的增大而增大B．分子间斥力随分子间距的减小而增大C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大[解析]分子力和分子间距离关系图象如图所示，根据该图象可判断分子间引力随分子间距的增大而减小，故A错误；分子间斥力随分子间距的减小而增大，B正确；而分子力(图中实线)随分子间距的增大先减小后增大再减小，C、D均错误．[答案]B考向2分子力做功与分子势能图11­1­4(多选)(2014·上海静安高三质检)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11­1­4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()A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小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[解析]在r>r0阶段，F表现为引力，当r减小时F做正功，分子动能增大，势能减小，A正确；在r<r0阶段，F表现为斥力，当r减小时F做负功，分子动能减小，势能增大，B错误；在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，C正确；在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，D错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，E正确．[答案]ACE类比方法理解分子力做功与分子势能的变化关系重力做正功，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．因此我们可用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系．考点4实验：用油膜法估测分子的大小1．理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度，即分子直径．2．明确溶质和溶剂的关系，正确求出纯油酸体积V.3．准确“数”出油膜的面积S.4．利用d＝eq\f(V,S)求得分子直径．考向1基本实验步骤的考查在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，某同学的操作步骤如下：①取—定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[解析]用单分子油膜法估测分子的大小：首先精确取1mL的油酸，用无水酒精桉1∶200的体积比稀释成油酸的酒精溶液，并测出一滴的体积V，在盛水盘中倒入2cm深的蒸馏水，为观测油膜的面积，在水面上轻撒一层薄薄的痱子粉，在水盘中央轻滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，等到油膜不再扩大时，用一块透明塑料(或玻璃)板盖在水盘上描出油膜的轮廓图，把这块玻璃放在方格纸上(绘图纸)，数出油膜面的格数，然后算出油膜的面积S，于是可求出油膜的厚度h＝d＝eq\f(V,S).[答案]②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉考向2对数据处理的考查在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)__________________________________________(需测量的物理量自己用字母表示)．(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图11­1­5所示．(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)则油膜面积为________．图11­1­5(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝________．[解析](1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V.(2)利用补偿法，可查得面积为115S.(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝eq\f(V,N)×eq\f(n,m＋n)，油膜面积S′＝115S，由d＝eq\f(V′,S′)，得d＝eq\f(nV,115NS（m＋n）).[答案](1)N滴油酸酒精溶液的体积V(2)115S(3)eq\f(nV,115NS（m＋n）)“油膜法估测分子大小”应注意：(1)油酸酒精溶液的浓度以小于eq\f(1,1000)为宜．(2)水面内撒痱子粉应均匀、不宜过厚．(3)油膜面积用“数格子”方法确定，不足半格的舍去，多于半格的记为一个．1．热学问题中的“三个名词”(1)宏观量：物质的体积V、摩尔体积Vmol、物质的质量M、摩尔质量Mmol、物质的密度ρ.(2)微观量：分子的体积V0、分子的直径d、分子的质量m.(3)阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，是联系宏观世界和微观世界的桥梁．2．分子的两种模型(1)球体模型直径为d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(2)立方体模型边长为d＝eq\r(3,V0).3．判断分子势能变化的两种方法方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断．如图所示．(对应学生用书第226页)[A组基础训练]1．关于布朗运动，以下说法正确的是()A．布朗运动就是液体分子的扩散现象B．布朗运动就是固体小颗粒中分子的无规则运动，它说明分子永不停息地做无规则运动C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映D．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动[解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，而不是固体分子的运动，但它是液体分子无规则热运动的反映，B项错误、C项正确；扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质的过程，不是布朗运动，A项错误；能做布朗运动的颗粒非常小，用肉眼看不到，空中飞舞的尘埃颗粒要大得多，所以不是布朗运动，D项错误．[答案]C2．(多选)关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是()A．当分子间距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力B．分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力C．当分子间的距离r<r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r>10－9m时，[解析]分子间距离为r0时分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，A错误；当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，B错误．[答案]CD3．如图11­1­6所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()图11­1­6A．铅分子做无规则热运动B．铅柱受到大气压力作用C．铅柱间存在万有引力作用D．铅柱间存在分子引力作用[解析]挤压后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围内，故不脱落的主要原因是分子之间的引力，故D正确，A、B、C错误．[答案]D[B组能力提升]4．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是()A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变[解析]当距离较远时，分子力表现为引力，靠近过程中分子力做正功，动能增大，势能减小；当距离减小至分子平衡距离时，引力和斥力相等，合力为零，动能最大，势能最小；当距离继续减小时，分子力表现为斥力，继续靠近过程中，斥力做负功，势能增大，动能减小，因为只有分子力做功，所以动能和势能之和不变，选项B、C、E正确．[答案]BCE5．(多选)如图11­1­7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()图11­1­7A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加[解析]乙分子位于c点时，两分子之间的分子力为零，从a到c的过程中分子力表现为引力，从c到d的过程中分子力表现为斥力，所以乙从a到c的过程做加速运动，从c到d的过程做减速运动，到达c时速度最大，选项B对，A错；分子力做正功，分子势能减少，分子力做负功，分子势能增加，所以C对，D错．[答案]BC6．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.[解析](1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液；再往盘中倒入水，并撒痱子粉；然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d＝eq\f(V,S)计算．(2)一滴溶液中含油酸体积V＝eq\f(1×10－6,50)×eq\f(1,300)m3，故d＝eq\f(V,S)＝eq\f(\f(1×10－6×\f(1,300),50),0.13)＝5×10－10m.[答案](1)④①②⑤③(如果④放在③之前的其他位置也可以)(2)5×10－107．已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2[解析]设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝eq\f(（ρ海－ρ岸）V,M)NA，代入数据得Δn＝3×1022(个)．[答案]3×1022个课后限时自测(三十一)分子动理论内能(时间：45分钟)(对应学生用书第341页)一、选择题1．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[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．[答案]D2．关于分子运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动就是液体分子的热运动B．布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹C．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大D．物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变[解析]布朗运动是悬浮颗粒的运动，布朗运动图中不规则折线是将间隔相等时间描出的点用直线连接起来得到的，不表示液体分子的运动轨迹，A、B均错；当分子间的距离变小时，分子间作用力如果表现为引力，则分子力减小，分子间作用力如果表现为斥力，则分子力增大，C对；温度是分子平均动能的标志，物体温度改变时，物体分子的平均动能一定改变，D错．[答案]C3．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是()A．温度高的物体其内能和分子平均动能一定大B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，所以分子间的作用力总表现为引力D．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动[解析]物体内能包括分子动能和分子势能，选项A错误；分子力表现为斥力时，分子间距离减小，斥力增大，且做负功，分子势能增大，选项B正确；分子间距离小于r0时，分子的作用力表现为斥力，距离大于r0时表现为引力，选项C错误；布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的无规则运动，选项D错误．[答案]B4．给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0图11­1­8A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大B．温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等[解析]布朗运动不是水分子的无规则运动而是液体中小颗粒的无规则运动，所以B错误；由于A、B两瓶中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A、B两瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，所以只有A正确．[答案]A5．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的()A．温度和体积B．体积和压强C．温度和压强D．压强和温度[解析]由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的，宏观上取决于气体的体积．因此选项A正确．[答案]A6．(多选)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)．下列判断正确的是()A．1kg铜所含的原子数为eq\f(NA,M)B．1m3铜所含的原子数为eq\f(MNA,ρ)C．1个铜原子的质量为eq\f(M,NA)(kg)D．1个铜原子的体积为eq\f(M,ρNA)(m3)[解析]1kg铜原子个数N＝eq\f(1,M)NA＝eq\f(NA,M)，A正确；同理N＝eq\f(ρ,M)NA＝eq\f(ρNA,M)，B错误；1个铜原子质量m0＝eq\f(M,NA)(kg)，C正确；1个铜原子体积V0＝eq\f(M,ρNA)(m3)，D正确．[答案]ACD7．(2014年武汉高三质检)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()[解析]分子间作用力f的特点是：r<r0时f为斥力，r＝r0时f＝0，r>r0时f为引力；分子势能Ep的特点是r＝r0时Ep最小，因此只有B项正确．[答案]B8．(多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中正确的是()A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，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他元素[解析]A选项中小炭粒做布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故A是正确的．B选项中分子间的相互作用力在间距r＜r0范围内，随分子间距的增大而减小，在r＞r0的范围内，随分子间距的增大先增大后减小，故B是错误的．C选项中分子势能在r＜r0时，分子势能随r的增大而减小，在r0处势能最小，在r＞r0时，分子势能随r的增大而增大，故C选项是正确的；D选项中真空环境是为防止其他杂质的介入，而高温条件下，分子热运动剧烈，有利于所掺入元素分子的扩散．[答案]ACD9．(多选)一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有()A．油酸分子的直径d＝eq\f(M,ρS)B．油酸分子的直径d＝eq\f(m,ρS)C．油酸所含的分子数N＝eq\f(m,M)NAD．油酸所含的分子数N＝eq\f(M,m)NA[解析]设油酸分子的直径为d，则有dS＝eq\f(m,ρ)⇒d＝eq\f(m,ρS)；设油酸所含的分子数为N，则有N＝eq\f(m,M)NA.[答案]BC二、非选择题图11­1­910．在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图11­1­9所示，图中每一小方格的边长为1cm，(1)油酸薄膜的面积是________cm2；(2)实验测出油酸分子的直径是________m；(结果保留两位有效数字)(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？[解析](1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有114(113～115)个；一个小方格的面积S0＝L2＝1cm2所以面积S＝114×1cm2＝114cm(2)一滴纯油酸的体积V＝eq\f(0.6,1000)×eq\f(1,80)mL＝7.5×10－12m3油酸分子直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(7.5×10－12,114×10－4)m≈6.6×10－10m.(3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜．[答案](1)114(113～115)都对(2)6.6×10－10(3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜11．已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3，平均摩尔质量为0.29kg/mol.阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10m．[解析]设气体体积为V0，液体体积为V1，气体分子数n＝eq\f(ρV0,m)NAV1＝neq\f(πd3,6)(或V1＝nd3)则eq\f(V1,V0)＝eq\f(ρ,6m)πd3NA(或eq\f(V1,V0)＝eq\f(ρ,m)d3NA)解得eq\f(V1,V0)＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)[答案]1×10－412．(2014·河南郑州模拟)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车，若氙气充入灯头后的容积V＝1.6L，氙气密度ρ＝6.0kg/m3.已知氙气摩尔质量M＝0.131kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol(1)灯头中氙气分子的总个数N；(2)灯头中氙气分子间的平均距离．[解析](1)设氙气的物质的量为n，则n＝eq\f(ρV,M)，氙气分子的总数N＝eq\f(ρV,M)NA≈4×1022个．(2)每个分子所占的空间为V0＝eq\f(V,N)设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝eq\r(3,\f(V,N))≈3×10－9m.[答案]见解析第二节固体液体和气体(对应学生用书第227页)知识1固体和液体1．固体(1)固体分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性，非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．2．液体(1)液体分子间距离比气体气子间距离小得多，液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小；液体内部分子间的距离在10－10m(2)液体的表面张力液体表面层分子间距离较大，因此分子间的作用力表现为引力；液体表面存在表面张力，使液体表面绷紧，浸润与不浸润也是表面张力的表现．3．液晶液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，液晶在显示器方面具有广泛的应用．知识2饱和汽、饱和汽压和相对湿度1．饱和汽与饱和汽压与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽；没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压，饱和汽压随温度升高而增大．2．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度．即：相对湿度＝eq\o(→,\s\up7(水蒸气的实际压强),\s\do5(同温下水的饱和汽压))(B＝eq\f(p,ps)×100%)．知识3气体分子动理论和气体压强1．气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．2．气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律．3．气体分子向各个方向运动的机会均等．4．温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．5．气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强．(2)决定气体压强大小的因素①宏观上：决定于气体的温度和体积．②微观上：决定于分子的平均动能和分子数密度．知识4气体实验定律和理想气体状态方程1．气体实验定律(1)等温变化——玻意耳定律①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比．②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．(2)等容变化——查理定律①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比．②公式：eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(p,T)＝C(常数)．(3)等压变化——盖·吕萨克定律①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比．②公式：eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(V,T)＝C(常数)．2．理想气体及其状态方程(1)理想气体①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体．实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间．(2)状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C(常数)．1．(对晶体、非晶体的理解)(多选)(2014·河南名校二联)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D．单晶体和多晶体的物理性质是各向导性的，非晶体是各向同性的[解析]在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性和固定的熔点．单晶体原子排列规律相同，具有确定的几何形状，各向异性；多晶体由许多取向不同的单晶体组合而成，没有确定的几何形状，具有各向同性．非晶体没有规则的几何形状，没有固定的熔点，具有各向同性．选项B、C正确．[答案]BC2．(多选)(对表面张力的理解)(2014·江苏泰州二中检测)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有()A．水黾可以停在水面上B．叶面上的露珠呈球形C．滴入水中的红墨水很快散开D．悬浮在水中的花粉做无规则运动[解析]水黾停在水面上的原因是由于水的表面张力而受到的支持力与其重力相平衡，A正确．露珠呈球形的原因是水的表面张力使水在同样体积的情况下呈现表面积最小的形状——球形，故B正确．滴入水中的红墨水很快散开的原因是分子的热运动，属于扩散现象，C错误．悬浮在水中的花粉所做的无规则运动是布朗运动，形成原因也是分子的热运动，D错误．[答案]AB3．(气体实验定律的应用)(2013·福建高考)某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气．(填选项前的字母)A.eq\f(p0,p)VB.eq\f(p,p0)VC.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))VD.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)＋1))V[解析]取充入气体后的轮胎内的气体为研究对象，设充入气体体积为V′，则初态p1＝p0，V1＝V＋V′；末态p2＝p，V2＝V由玻意耳定律可得：p0(V＋V′)＝pV解之得：V′＝(eq\f(p,p0)－1)V，故选项C正确．[答案]C4．(多选)(对空气温度的理解)关于空气湿度，下列说法正确的是()A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸汽的压强之比[解析]在空气中水蒸汽含量不变的情况下，气温越高时饱和汽压越大，人的感觉是越干燥，即人的感觉取决于相对湿度而非绝对湿度，A错误，B正确．空气的相对湿度是指空气中所含水蒸汽压强与同温度下的饱和汽压的比值，空气的绝对湿度的定义就是用空气中所含水蒸汽的压强来表示湿度的方法，故C正确，D错误．[答案]BC【高考通关】1．对晶体理解的四点提醒(1)单晶体的各向异性使晶体的某些物理性质显示各向异性；(2)不能从形状上区分晶体与非晶体；(3)晶体与非晶体可以相互转化；(4)液晶既不是晶体也不是液体；2．气体实验定律的三个疑点(1)玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律在温度足够低时并不适用；(2)一定质量的气体等容变化时，气体压强跟摄氏温度不成正比；(3)气体等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比．(对应学生用书第228页)考点1固体和液体的性质1．晶体和非晶体(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，必是非晶体．(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．2．液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力．(2)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜．(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．(4)表面张力的效果：表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．考向1晶体、非晶体特性的考查在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图11­2­1中(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)所示．则由此可判断出甲为________，乙为____________，丙为__________(填“单晶体”、“多晶体”、“非晶体”)．图11­2­1[解析]晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性．[答案]多晶体非晶体单晶体考向2液体特性的考查(多选)(2013·海南高考)下列说法正确的是()A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面．这是由于水表面存在表面张力的缘故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能．这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形．这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开．这是由于水膜具有表面张力的缘故[思路点拨]解答本题要注意以下几点：(1)液体的表面张力．(2)浸润与不浸润现象．(3)毛细现象．[解析]水的表面张力托起针，A正确；水在油脂上不浸润，在干净的玻璃上浸润，B错误，C、D正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用，E错误．[答案]ACD考点2理想气体状态方程与气体实验定律的应用1．应用状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象，即一定质量的理想气体；(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由状态方程列式求解；(4)讨论结果的合理性．2．理想气体状态方程与气体实验定律的关系(1)当m不变、T1＝T2时，p1V1＝p2V2(玻意耳定律)．(2)当m不变、V1＝V2时，eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)(查理定律)．(3)当m不变、p1＝p2时，eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)(盖－吕萨克定律)．考向1气体压强的计算若已知大气压强为p0，在图11­2­2中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．图11­2­2[解析]在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p气S＝－ρghS＋p0S所以p气＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下知：pAS＋phS＝p0Sp气＝pA＝p0－ρgh在图丙中，仍以B液面为研究对象，知pA＋ρghsin60°＝pB＝p0所以p气＝pA＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p气S＝(p0＋ρgh1)S所以p气＝p0＋ρgh1[答案]甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh丁：p0＋ρgh1考向2气体实验定律的应用图11­2­3(2014山东理综)一种水下重物打捞方法的工作原理如图11­2­3所示．将一质量M＝3×103kg、体积V0＝0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮．已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2.不计水温变化，[思路点拨]解此题的关键有两点：(1)根据拉力为零的条件判断V2的体积．(2)利用p＝p0＋ρgh计算气体的压强．[解析]当F＝0时，由平衡条件得Mg＝ρg(V0＋V2)①代入数据得V2＝2.5m设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1＝p0＋ρgh1③p2＝p0＋ρgh2④在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤联立②③④⑤式，代入数据得h2＝10m[答案]2.5m3考向3理想气体状态方程的应用图11­2­4(2014·山西省四校联考)如图11­2­4所示，竖直放置的均匀细U型试管，左侧管长LOA＝30cm，右管足够长且管口开口，初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm，气体温度为27℃，左右两管水银面等高．已知大气压强为p0＝75cmHg.现对左侧封闭气体加热，[解析]p2＝p0＋ρgh＝85cmHgL2＝L1＋h/2＝25从状态1到状态2由理想气体状态方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)代入数据解得T2＝425K，即t2＝152℃[答案]152利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路考点3气体状态变化的图象问题一定质量气体状态变化图象对比类别图线特点举例p­VpV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远p­eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p­Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小v­TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小考向1根据状态变化过程选图如图11­2­5所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则下列选项中的p­T图象能正确反映缸内气体压强变化情况的是()图11­2­5[思路点拨]解此题的关键是分析出气体先做等容变化后做等压变化的状态变化过程．[解析]初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D是错误的；在p­T图象中，等容线为通过原点的直线，所以C是错误的．[答案]B考向2利用图象信息分析求解气体状态变化图11­2­6甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的v­T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.图11­2­6(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值．(2)请在图11­2­6乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p­T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．[解析](1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB根据盖—吕萨克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)所以TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f(0.4,0.6)×300K＝200K.(2)由题图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)所以pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB＝eq\f(4,3)×1.5×105Pa＝2.0×105Pa则可画出由状态A→B→C的p­T图象如图所示．[答案]见解析1．要清楚等温、等压、等容变化，在p­V图象、p­T图象、V­T图象中的特点．2．若题中给出了图象，则从中提取相关的信息，如物态变化的特点、已知量、待求量等．3．若需作出图象，则分析物态变化特点，在特殊点处，依据题给已知量、解得的待求量，按要求作图象．若从已知图象作相同坐标系的新图象，则在计算后也可以应用“平移法”．1．判断单晶体、多晶体、非晶体的“三点技巧”(1)判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点．(2)区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性．(3)判断多晶体和非晶体要看是否有确定熔点，多晶体和非晶体都具有各向同性，但多晶体有固定的熔点，非晶体没有．2．对液体性质的三点说明(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因．(2)同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能不浸润．(3)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等．3．分析气体状态变化的问题的“三性”(1)阶段性：即弄清一个物理过程分为哪几个阶段．(2)联系性：即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的．(3)规律性：即明确哪个阶段应遵循什么实验定律．(对应学生用书第231页)[A组基础训练]1．(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ)下列说法正确的是()A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果[解析]悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，而不是反映花粉分子的热运动，选项A错误；由于表面张力的作用使液体表面的面积收缩，使小雨滴呈球形，选项B正确；液晶的光学性质具有各向异性，彩色液晶显示器就利用了这一性质，选项C正确；高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强的降低而降低，选项D错误；由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项E正确．[答案]BCE图11­2­72．如图11­2­7所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆柱的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆柱的质量为M.不计圆柱与容器内壁的摩擦．若大气压强为p0，则被圆柱封闭在容器中的气体的压强p等于()A．p0＋eq\f(Mgcosθ,S)B．p0＋eq\f(Mg,Scosθ)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S)D．p0＋eq\f(Mg,S)[解析]为求气体的压强，应以封闭气体的圆柱为研究对象，进行受力分析，如图所示．由平衡条件得peq\f(S,cosθ)·cosθ＝p0S＋Mg解得p＝p0＋eq\f(Mg,S)选项D正确．[答案]D图11­2­83．如图11­2­8所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是()A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态[解析]晶体与非晶体的区别关键在于晶体存在固定的熔点，固液共存态时吸热且温度不变，而非晶体没有固定的熔点，B正确．[答案]B[B组能力提升]图11­2­94．如图11­2­9所示，用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的气缸内(活塞与气缸壁之间无摩擦)，现通过气缸内一电阻丝对气体加热，则下列图象中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是()[解析]设活塞重力为G，面积为S，则密封气体压强p＝p0＋eq\f(G,S)，气体被加热的过程中，做等压变化，所以B正确．[答案]B5．(2014·新课标全国卷Ⅰ)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为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h/4.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]设气缸的横截面积为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)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(1,4)h))S①解得Δp＝eq\f(1,3)p②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eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(1,4)h))S,T0)＝eq\f(h′S,T)③解得h′＝eq\f(3T,4T0)h④据题意可得Δp＝eq\f(mg,S)⑤气体最后的体积为V＝Sh′⑥联立②④⑤⑥式得V＝eq\f(9mghT,4pT0)⑦[答案]eq\f(9mghT,4pT0)图11­2­106．(2014·新课标全国卷Ⅱ)如图11­2­10所示，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的eq\f(1,4)，活塞b在气缸正中间．(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a上升．当活塞a上升的距离是气缸高度的eq\f(1,16)时，求氧气的压强．[解析](1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程．设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为eq\f(V0,4)，由题给数据和盖­吕萨克定律有V1＝eq\f(3,4)V0＋eq\f(1,2)×eq\f(V0,4)＝eq\f(7,8)V0①V2＝eq\f(3,4)V0＋eq\f(1,4)V0＝V0②eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)③由①②③式和题给数据得T2＝320K④(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的eq\f(1,16)时，活塞a上方的氧气经历等温过程．设氧气初态体积为V′1，压强为p′1，末态体积为V′2，压强为p′2.由题给数据和玻意耳定律有V′1＝eq\f(1,4)V0，p′1＝p0，V′2＝eq\f(3,16)V0⑤p′1V′1＝p′2V′2⑥由⑤⑥式得p′2＝eq\f(4,3)p0.⑦[答案](1)320K(2)eq\f(4,3)p0课后限时自测(三十二)固体液体和气体(时间：45分钟)(对应学生用书第343页)一、选择题(1～12题只有一个选项正确，13～16题有多个选项正确)1．关于气体的压强，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．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大[解析]由气体压强的微观解释知，A对，B错；气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关，C、D均错．[答案]A2．(多选)下列说法正确的是()A．饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大B．饱和蒸汽是指液体与气体之间达到了动态平衡C．所有晶体都有固定的形状、固有的熔点和沸点D．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体[解析]饱和蒸汽压与温度有关，A正确；饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡，B正确；单晶体有固定形状，而多晶体没有固定形状，C错误；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，D错误．[答案]AB3．(多选)(2014·河南三市联考)下列有关物质属性及特征的说法中，正确的是()A．液体的分子势能与液体的体积有关B．晶体的物理性质都是各向异性的C．温度升高，每个分子的动能都增大D．分子间的引力和斥力同时存在E．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用[解析]由于分子势能与分子距离有关，所以液体的分子势能与液体的体积有关，选项A正确；单晶体的物理性质都是各向异性的，而多晶体的物理性质都是各向同性的，选项B错误；温度升高，分子平均动能增大，不是每个分子的动能都增大，选项C错误；分子间的引力和斥力同时存在，露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，选项D、E正确．[答案]ADE图11­2­114．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图11­2­11所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()A．TⅠ>TⅡ>TⅢB．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ[解析]温度是气体分子平均动能的标志．由图象可以看出，大量分子的平均速率vⅢ>vⅡ>vⅠ，因为是同种气体，则EkⅢ>EkⅡ>EkⅠ，所以B正确，A、C、D错误．[答案]B5．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)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[解析]气体分子在空间可自由移动，因此气体体积应是气体分子所能到达的空间，选项A正确；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，选项B正确；气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力，与失、超重无关，选项C错误；气体吸收热量的同时可对外做功，内能不一定增加，选项D错误；气体等压膨胀，由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)可知温度一定升高，选项E正确．[答案]ABE图11­2­126．(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图11­2­12所示的ab，bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变[解析]由图象可知a→b温度不变，压强减小，所以体积增大，b→c是等容变化，体积不变，因此A、B正确．[答案]AB7．(多选)(2014·南京模拟)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D．气体分子的密度增大[解析]理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故B、D正确，A、C错误．[答案]BD图11­2­138．如图11­2­13所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体．现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积和热力学温度的关系图线最接近图中的()[解析]根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C(常数)得：V＝eq\f(C,p)T，图线的斜率为eq\f(C,p).在水银柱升入细管前，封闭气体先做等压变化，斜率不变，图线为过原点的直线；水银柱部分进入细管后，水银柱的深度变大，气体压强增大，斜率减小；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，v­T图线又为过原点的直线，只是斜率比原来的小，A正确．[答案]A图11­2­149．图11­2­14为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是()A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小[解析]对被封闭的一定质量的气体进行研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低，B选项错误．当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低，C、D选项均错误．当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况．当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度T一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度T一定降低．故只有选项A可能．[答案]A10．(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是________．图11­2­15(2)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态A，由过程AB到达状态B，后又经过程BC到达状态C，如图11­2­15所示．设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和TA.在状态B时的体积为VB.在状态C时的温度为TC.①求气体在状态B时的温度TB；②求气体在状态A的压强pA与状态C的压强pC之比．[解析](1)气体等温变化，有pV＝C(恒量)，即p与eq\f(1,V)成正比，故选项B正确．(2)①由题图知，A→B过程为等压变化．由盖­吕萨克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，解得TB＝eq\f(TA·VB,VA)②由题图知，B→C过程为等容变化，由查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)A→B过程为等压变化，压强相等，有pA＝pB由以上各式得eq\f(pA,pC)＝eq\f(TA·VB,TC·VA).[答案](1)B(2)①eq\f(TA·TB,VA)②eq\f(TA·VB,TC·VA)图11­2­1611．青藏铁路的开通，大大促进了青藏高原的旅游．小明从北京出发到西藏旅游，携带了一袋用密封的塑料袋包装食品，到达西藏时发现包装袋胀起，体积比在北京时增大了eq\f(1,2).已知从北京出发时的温度为17℃，气压为1.0×105Pa，包装袋体积约为30cm3，到西藏时的温度为27℃.(1)不考虑包装袋内食品的体积，求他到达西藏时的大气压强．(2)若食品袋内的气体按照如图11­2­16所示从状态A变化到状态B，求气体对外所做的功．[解析](1)初状态V＝30cm3，p1＝1.0×105Pa，T1＝(273＋17)K＝290末状态V2＝V(1＋eq\f(1,2))＝eq\f(3V,2)，T2＝(273＋27)K＝300K由理想气体状态方程可得p1eq\f(V,T1