2024届物理一轮复习讲义第1讲 分子动理论 内能

2024届物理一轮复习讲义第1讲分子动理论内能学习目标1.知道阿伏加德罗常数，会进行微观物理量的计算。2.理解扩散现象、布朗运动、热运动。3.知道分子力、分子势能与分子间距离的关系，理解物体的内能的概念。eq\a\vs4\al(,1.)eq\a\vs4\al(2.)eq\a\vs4\al(3.)1.思考判断(1)布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。(×)(2)分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现。(√)(3)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。(√)(4)任何物体都有内能。(√)(5)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(√)2.关于温度和内能，下列说法正确的是()A.分子质量不同的物质如果温度相同，物体分子的平均动能也相同B.物体的内能变化时，它的温度一定改变C.同种物质，温度高的内能肯定比温度低的内能大D.物体的内能等于物体的势能和动能的总和答案A3.两个分子由距离很远(r＞10－9m)逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力的大小将()A.先减小后增大B.先增大后减小C.先增大后减小再增大D.先减小后增大再减小答案C4.(多选)关于分子动理论，下列说法正确的是()A.若已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可求出一个气体分子的体积B.气体温度升高时，速率较大的分子占总分子数的比例升高C.布朗运动不是分子运动，但它能间接反映液体分子在做无规则的运动D.两个分子甲和乙距离变化过程中，只要两分子克服分子力做功，则分子势能一定增加答案BCD考点一微观量的估算eq\a\vs4\al(1.)eq\a\vs4\al(2.,,)例1(2023·河北衡水专题训练)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则()A.a克拉钻石所含有的分子数为eq\f(0.2aNA,M)B.a克拉钻石所含有的分子数为eq\f(aNA,M)C.每个钻石分子直径的表达式为eq\r(3,\f(9M×10－3,NAρπ))(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为eq\r(\f(6M,NAρπ))(单位为m)答案A解析a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n＝eq\f(0.2a,M)，所含分子数为N＝nNA＝eq\f(0.2aNA,M)，选项A正确，B错误；钻石的摩尔体积V＝eq\f(M×10－3,ρ)(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M×10－3,ρNA)，设钻石分子直径为d，则V0＝eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(3)，联立解得d＝eq\r(3,\f(6M×10－3,NAρπ))(单位为m)，选项C、D错误。跟踪训练1.(2023·山东淄博模拟)某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2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为()A.3×1021 B.3×1022C.3×1023 D.3×1024答案B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，在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n海和n岸，则有n海＝eq\f(ρ海VNA,M)，n岸＝eq\f(ρ岸VNA,M)，多吸入的空气分子个数为Δn＝n海－n岸，代入数据得Δn＝3×1022个，故B正确。2.(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NAB.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.铜原子的直径为eq\r(3,\f(6M,πρNA))(m)答案CD解析1kg铜所含的原子数为N＝eq\f(1,M)NA，故A错误；1m3铜所含的原子数为N＝nNA＝eq\f(ρNA,M)，故B错误；1个铜原子的质量m＝eq\f(M,NA)(kg)，故C正确；1个铜原子的体积为V＝eq\f(M,ρNA)(m3)，又V＝eq\f(4,3)π·(eq\f(d,2))3，联立解得d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))(m)，故D正确。考点二扩散现象布朗运动与热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是无规则运动；(2)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动跟踪训练3.(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。下列关于该现象的分析正确的是()A.混合均匀主要是炭粒和水分子发生化学反应引起的B.混合均匀的过程中，水分子和炭粒都在做无规则运动C.适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速D.使用炭粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速答案BC解析混合均匀主要是悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的，不是炭粒和水分子发生化学反应引起的，故A错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，炭粒的布朗运动也是无规则的，故B正确；温度越高，液体分子运动越剧烈，所以适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速，故C正确；做布朗运动的颗粒越小，布朗运动越明显，所以要使混合均匀的过程进行得更迅速，需要使用炭粒更小的墨汁，故D错误。4.研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动。下列说法正确的是()A.布朗运动是气体介质分子的无规则的运动B.在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈C.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹D.在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈答案D解析布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则的运动，可以间接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故A、B错误；在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是很多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误；在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗运动越剧烈，故D正确。5.以下关于热运动的说法正确的是()A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高，每个水分子的运动速率都会增大答案C解析分子热运动与宏观运动无关，只与温度有关，故A错误；温度升高，分子热运动更剧烈，分子平均动能增大，并不是每一个分子运动速率都会增大，故C正确，D错误；水凝结成冰后，水分子的热运动不会停止，故B错误。考点三分子力、分子势能和内能1.分子力与分子势能的比较分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况r＜r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小r＞r0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零r＞10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝02.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较分子动能分子势能内能机械能定义分子无规则运动的动能由分子间相对位置决定的势能所有分子的热运动动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的总和决定因素温度(决定分子平均动能)分子间距温度、体积、物质的量跟宏观运动状态、参考系和参考平面的选取有关说明温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义例2(多选)如图1所示的甲、乙两幅图像分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是()图1A.分子间距r＝r0表示平衡位置，此位置分子间的引力、斥力都等于0B.当分子间距无限大时，分子势能最小C.当分子间距r>r0时，随着r的增大，F先增大后减小，Ep增大D.当分子间距r<r0时，随着r的减小，F增大，Ep增大答案CD解析分子间距r＝r0表示平衡位置，此位置分子间的引力、斥力的合力等于0，但引力、斥力并不等于0，选项A错误；当分子间距无限大时，分子势能为0，但不是最小值，当分子间距r＝r0时，分子势能才是最小值，选项B错误；当分子间距r>r0时，随着r的增大，F先增大后减小，Ep一直增大，选项C正确；当分子间距r<r0，随着r的减小，F增大，Ep增大，选项D正确。跟踪训练6.(多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是()A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同C.质量和温度相同的冰和水，内能不同D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大答案CD解析温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，选项A错误；物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，选项B错误，C正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定内能的大小，选项D正确。7.如图2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，选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速度、动能、势能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是()图2答案B解析经过C点前后乙分子的运动方向不变，A错误；加速度大小与力的大小成正比，方向与力相同，故B正确；分子动能不可能为负值，故C错误；乙分子从A处由静止释放，分子势能不可能增大到正值，故D错误。A级基础对点练对点练1微观量的估算1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状况下水蒸气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，m0、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下列关系式中正确的有()A.NA＝eq\f(ρV,m0) B.ρ＝eq\f(μ,NAV0)C.ρ＜eq\f(μ,NAV0) D.m0＝eq\f(μ,NA)答案ACD解析由于μ＝ρV，则NA＝eq\f(μ,m0)＝eq\f(ρV,m0)，变形得m0＝eq\f(μ,NA)，故A、D正确；由于水蒸气中水分子之间有空隙，所以NAV0＜V，则水蒸气的密度为ρ＝eq\f(μ,V)＜eq\f(μ,NAV0)，故B错误，C正确。2.(多选)(2023·河北衡水高三月考)浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的eq\f(1,6)。设气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为kg/mol)，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是()A.a千克气凝胶所含分子数为n＝eq\f(a,M)NAB.气凝胶的摩尔体积为Vmol＝eq\f(M,ρ)C.每个气凝胶分子的体积为V0＝eq\f(M,NAρ)D.每个气凝胶分子的直径为d＝eq\r(3,\f(NAρ,M))答案ABC解析a千克气凝胶的摩尔数为eq\f(a,M)，所含分子数为n＝eq\f(a,M)NA，选项A正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol＝eq\f(M,ρ)，选项B正确；每个气凝胶分子的体积为V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,NAρ)，选项C正确；根据V0＝eq\f(1,6)πd3，则每个气凝胶分子的直径为d＝eq\r(3,\f(6M,πNAρ))，选项D错误。对点练2扩散现象布朗运动和热运动3.乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精。下列说法正确的是()A.酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变B.在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果C.在房间内喷洒乙醇消毒液后，当环境温度升高时，每一个酒精分子运动速率都变快了D.使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中答案D解析酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，A错误；在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩散的结果，证明了酒精分子在不停地运动，B错误；在房间内喷洒乙醇消毒液后，当环境温度升高时，大部分分子运动速率都增大，但可能有部分分子速率减小，C错误；因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，是扩散现象，D正确。4.把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图1所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是()图1A.炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的B.越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，炭粒的不平衡性表现得越不明显C.观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中D.将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动答案C解析图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，是由于水分子撞击做无规则运动而形成的，说明水分子的无规则运动，不能说明碳分子运动也是无规则的，A错误；炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B错误；扩散现象可发生在液体和固体之间，故观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中，C正确；将水的温度降低至零摄氏度，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误。5.(多选)关于布朗运动和分子的热运动，下列说法中正确的是()A.布朗运动就是分子的热运动B.布朗运动的激烈程度与悬浮微粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮微粒的大小有关C.布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征D.布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关答案CD解析布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的运动，间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A错误，C正确；悬浮微粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮微粒周围的液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡引起的，不能说明分子的运动与悬浮微粒的大小有关，B错误；温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确。对点练3分子力分子势能和内能6.(2022·北京石景山区一模)分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能Ep与分子间距离r的关系如图2所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是()图2A.当r＝r0时，分子势能最小B.当r＝r1时，分子势能最小C.当r＝r0时，分子力最大D.当r＝r1时，分子力为0答案A解析由r0为分子间的平衡位置可知，当r＝r0时，分子间的作用力是零，分子势能最小，A正确；由题图可知，当r＝r1时，分子势能是零，B错误；r0为分子间的平衡位置，所以当r＝r0时，分子的引力与斥力平衡，所以分子力是零，C错误；当r＝r1时，分子势能是零，分子力不是零，D错误。7.(多选)1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，下述说法中正确的是()A.分子的平均动能与分子的总动能相同B.分子的平均动能相同，分子的总动能不同C.分子的总动能相同，但分子的势能总和不同D.内能相同答案AC解析温度相同则它们的分子平均动能相同，又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A正确，B错误；当100℃水变成100℃的水蒸气时，要吸收热量，内能增加，由于分子的总动能相同，所以分子的势能总和变大，C正确，D错误。8.(多选)关于物体的内能，下列叙述中正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零C.内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同答案BD解析温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体分子数目等其他影响内能的因素可能不同，故无法反映内能的大小，选项A错误；由于分子都在做永不停息的无规则运动，因此任何物体的内能都不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D正确。B级综合提升练9.(多选)在外力作用下两分子间的距离达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m)()A.乙分子的动能变化量为eq\f(1,2)mv2B.分子力表现为引力时比表现为斥力时多做的功为eq\f(1,2)mv2C.分子力表现为斥力时比表现为引力时多做的功为eq\f(1,2)mv2D.乙分子克服分子力做的功为eq\f(1,2)mv2答案AC解析当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为eq\f(1,2)mv2，选项A正确；在此过程中，分子斥力做正功，分子引力做负功，即W合＝W斥－W引，由动能定理得W斥－W引＝eq\f(1,2)mv2，故分子力表现为斥力时比表现为引力时多做的功为eq\f(1,2)mv2，选项B错误，C正确；分子力对乙分子做的功等于乙分子动能的变化量，为eq\f(1,2)mv2，选项D错误。10.甲分子固定在坐标原点O，乙分子从图中A点由静止释放，运动过程中经过P、B两点。两分子间的分子势能Ep与分子间距离x的变化关系如图3所示。下列说法正确的是()图3A.乙分子在P点的动能大于B点的动能B.乙分子在P点的分子势能大于B点的分子势能C.乙分子在B点的加速度为0D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小答案A解析乙分子在P点时，分子势能最小，由能量守恒定律可知，分子的动能最大，所以乙分子在P点的动能大于B点的动能，乙分子在P点的分子势能小于B点的分子势能，故A正确，B错误；由图像可知，乙分子在P点时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，则乙分子在B点的加速度不为0，故C错误；由图像可知，乙分子在P点时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，乙分子从P点运动到B点过程中，分子力表现为斥力，随着分子间距离减小，两分子间的作用力增大，故D错误。11.(2023·河北衡水月考)轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V＝56L，气囊中氮气的密度ρ＝1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1，请估算：(结果保留1位有效数字)图4(1)一个氮气分子的质量m；(2)气囊中氮气分子的总个数N；(3)气囊中氮气分子间的平均距离r。答案(1)5×10－26kg(2)2×1024(3)3×10－9m解析(1)一个氮气分子的质量m＝eq\f(M,NA)解得m≈5×10－26kg。(2)设气囊内氮气的物质的量为n，则有n＝eq\f(ρV,M)N＝nNA解得N≈2×1024(个)。(3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r的立方体，则有r3＝eq\f(V,N)解得r≈3×10－9m。第2讲固体、液体和气体学习目标1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质。2.了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题。一、固体和液体1.固体(1)分类：固体分为晶体和非晶体两类。晶体又分为单晶体和多晶体。(2)晶体和非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的几何形状没有确定的几何形状没有确定的几何外形熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化2.液体(1)液体的表面张力①作用效果：使液面具有收缩的趋势。②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。(2)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。毛细管越细，毛细现象越明显。二、气体3.气体实验定律玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律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一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)图像4.理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。1.思考判断(1)气体的压强是由气体的自身重力产生的。(×)(2)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。(√)(3)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。(√)(4)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。(√)(5)压强极大的气体不再遵从气体实验定律。(√)2.(多选)下列现象中，主要是液体表面张力作用的是()A.水黾可以停在水面上B.小木船漂浮在水面上C.荷叶上的小水珠呈球形D.慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来答案ACD3.对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是()A.保持压强和体积不变而改变它的温度B.保持压强不变，同时升高温度并减小体积C.保持温度不变，同时增加体积并减小压强D.保持体积不变，同时增加压强并降低温度答案C4.如图1为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()图1A.TA＜TB，TB＜TCB.TA＞TB，TB＝TCC.TA＞TB，TB＜TCD.TA＝TB，TB＞TC答案C考点一固体、液体的性质气体分子动理论1.对晶体和非晶体的理解(1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)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。(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。2.对液体表面张力的理解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表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线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，在体积相同的条件下，球形的表面积最小3.气体的分子动理论(1)气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。(2)气体分子呈现“中间多，两头少”的分布规律。(3)气体分子的运动是杂乱无章的，但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。跟踪训练1.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示。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丁所示，则下列说法中正确的是()A.甲一定是单晶体B.乙可能是金属薄片C.丙在一定条件下可能转化成乙D.甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的答案C解析由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，故A、B错误；一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，故C正确；甲和丙都是晶体，所以其内部的微粒排列都是规则的，故D错误。2.(多选)下列说法正确的是()A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上。这是由于水表面存在表面张力的缘故B.在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C.将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D.漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故答案AC解析把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力的缘故，A正确；在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体表面张力的作用形成的，B错误；将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，C正确；漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是由油滴液体的表面张力导致的，D错误。3.(多选)氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图2所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知()图2A.同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律B.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D.①状态的温度比②状态的温度低答案AD解析由题图可知，同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，A正确；随着温度的升高，绝大部分氧气分子的速率都增大，但有少量分子的速率可能减小，B错误；随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，C错误；①状态的温度比②状态的温度低，D正确。考点二气体实验定律和理想气体状态方程1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）,体积不变：\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)（查理定律）,压强不变：\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（盖－吕萨克定律）))2.两个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT(2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT3.利用气体实验定律解决问题的基本思路例1(2023·安徽芜湖高三期末)如图3所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L＝50cm，管两侧水银面的高度差为h＝19cm，大气压强恒为76cmHg。图3(1)若初始环境温度为27℃，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度；(2)若保持环境温度27℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。答案(1)203℃(2)44cm解析(1)封闭气体初状态压强p1＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg设玻璃管的横截面积为S，体积V1＝LS＝50S温度T1＝(273＋27)K＝300K封闭气体末状态压强p2＝p0＝76cmHg体积V2＝(L＋eq\f(h,2))S＝(50＋eq\f(19,2))S＝59.5S对封闭气体，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＝476K即温度为203℃。(2)设注入水银后空气柱的长度为H，对气体，由玻意耳定律得p1V1＝p2HS代入数据解得H＝37.5cm注入水银柱的长度x＝2(L－H)＋h＝2×(50－37.5)cm＋19cm＝44cm。跟踪训练4.(2023·河北石家庄月考)徒手潜水是一项挑战人类极限的运动，潜水员不借助任何装备，可以徒手下潜到海面下一百多米处。潜水员进行徒手潜水练习时，经常使用“潜水钟”应对突发情况，潜水钟可以简化为如图4所示的开口向下的重金属圆筒，内部存有空气。在某次练习时，潜水钟被吊放至深度H1＝50m的水下，此时潜水钟内的空气体积V＝0.5m3，已知海水的密度ρ＝1.025×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，大气压强p0相当于10m海水柱产生的压强，忽略温度的变化和海水密度随深度的变化，现将潜水钟缓慢提升至深度H2＝20m处。图4(1)潜水钟的高度远小于潜水钟所在处的海水深度，求潜水钟在深度H2处时，钟内气体的体积；(2)求潜水钟在深度H1、H2两处时，绳子拉力大小的差值。答案(1)1m3(2)5125N解析(1)潜水钟在H1处时钟内气体的压强p1＝p0＋ρgH1在H2处时钟内气体的压强p2＝p0＋ρgH2由玻意耳定律可知p1V＝p2V2解得V2＝1m3。(2)设潜水钟的质量为m，深度H1时有T1＋ρgV＝mg深度H2时有T2＋ρgV2＝mg拉力的变化量T1－T2＝ρg(V2－V)解得T1－T2＝5125N。5.(2021·湖南卷，16)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图5所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600g、截面积S＝20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1200g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0g时，测得环境温度T1＝300K。设外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。图5(1)当电子天平示数为400.0g时，环境温度T2为多少？(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？答案(1)297K(2)309K解析(1)整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0g时，细绳对铁块的拉力大小F1＝m2g－FN1，根据牛顿第三定律可知右端细绳对轻杆的拉力大小为F1，对轻杆根据平衡条件可得左端细绳对轻杆的拉力大小也为F1，左端细绳对活塞向上的拉力大小为F1，对活塞根据平衡条件有F1＋p1S＝p0S＋m1g解得p1＝p0当电子天平的示数为400.0g时，右端细绳对铁块的拉力大小F2＝m2g－FN2同理，对活塞有F2＋p2S＝p0S＋m1g解得p2＝0.99×105Pa由查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)解得T2＝297K。(2)分析可知，气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有p3S＝p0S＋m1g解得p3＝1.03×105Pa由查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p3,Tmax)解得最高环境温度Tmax＝309K。

考点三气体状态变化的图像问题1.一定质量的气体四种图像的比较等温变化等容变化等压变化图像p－V图像p－eq\f(1,V)图像p－T图像V－T图像特点pV＝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p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小2.处理气体状态变化的图像问题的技巧(1)首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。看此过程属于等温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解。(2)在V－T图像(或p－T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。例2一定质量的气体经历一系列状态变化，其p－eq\f(1,V)图像如图6所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与eq\f(1,V)轴垂直。气体在此状态变化过程中()图6A.a→b过程，压强减小，温度不变，体积增大B.b→c过程，压强增大，温度降低，体积减小C.c→d过程，压强不变，温度升高，体积减小D.d→a过程，压强减小，温度升高，体积不变答案A解析由题图可知，a→b过程，气体发生等温变化，气体压强减小而体积增大，故A正确；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，连接O、b的直线比连接O、c的直线的斜率小，所以b状态的温度低，b→c过程，温度升高，压强增大，且体积也增大，故B错误；c→d过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，气体温度降低，故C错误；d→a过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，气体温度降低，故D错误。跟踪训练6.一定质量的理想气体经过一系列变化过程，p－T图像如图7所示，下列说法正确的是()图7A.a→b过程中，气体体积增大，温度降低B.b→c过程中，气体温度降低，体积减小C.c→a过程中，气体体积减小，压强增大D.c→a过程中，气体压强增大，体积增大答案B解析a→b过程为等温变化，有paVa＝pbVb，压强减小，则气体体积增大，故A错误；b→c过程为等压变化，温度减小，根据eq\f(Vb,Tb)＝eq\f(Vc,Tc)，知体积减小，故B正确；由图可知，c→a过程中，气体压强增大，温度升高，根据eq\f(pV,T)＝C，可得eq\f(p,T)＝eq\f(C,V)，可知c→a过程中体积不变，发生等容变化，故C、D错误。

A级基础对点练对点练1固体、液体的性质气体分子动理论1.(多选)关于晶体和非晶体的性质说法正确的是()A.可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体B.晶体在熔化时要吸热，说明晶体在熔化过程中分子动能增加C.单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性D.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和单晶体相似，具有各向异性答案AD解析晶体和非晶体的区别就是有无固定熔点，因此可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体，故A正确；晶体在熔化时要吸热，是分子势能增加，而晶体在熔化过程中温度不变，分子动能不变，故B错误；多晶体表现为各向同性，故C错误；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和单晶体相似，具有各向异性，故D正确。2.正确佩戴口罩是日常预防飞沫传播和呼吸道感染的有效途径之一。取一个新的医用防护口罩贴近皮肤的一面朝上，平铺在桌面上，往口罩上滴几滴水，水滴没有浸湿口罩，呈椭球形，如图1所示。下列说法正确的是()图1A.水滴形状的成因与水的表面张力有关，与重力无关B.水滴不浸润口罩，换另一种液体，也不会浸润该口罩C.若处于完全失重的环境中，水滴将浸湿口罩D.水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大答案D解析水滴形状的成因与水的表面张力有关，因水滴呈现椭球形，则与重力也有关，选项A错误；水滴不浸润口罩，换另一种液体，可能会浸润该口罩，选项B错误；能否浸润是由水与口罩的材料决定的，与是否处于完全失重的环境无关，选项C错误；水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大，产生表面张力，使液体表面绷紧即减小表面积，选项D正确。3.(2023·江苏泰州高三期末)2021年12月9日，我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时宇航员从注射器中挤出一滴水，水滴在空中的形状是()答案A解析空间站中水滴处于完全失重状态，则在水的表面张力作用下，水滴在空中应该呈现球形，故A正确。4.(多选)密闭容器内有一定质量的理想气体，如果保持气体的压强不变，气体的温度升高，下列说法中正确的是()A.气体分子的平均速率增大B.器壁单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力变大C.气体分子对器壁的平均作用力变大D.该气体的密度减小答案ACD解析气体的温度升高，气体分子的平均速率增大，气体分子对器壁的平均作用力变大，故A、C正确；气体压强是器壁单位面积上受到大量气体分子频繁地碰撞而产生的平均作用力的结果，气体压强不变，单位面积受到气体分子碰撞的平均作用力不变，故B错误；气体的温度升高，气体分子平均动能增大，压强不变，则气体分子的密集程度减小，故体积增大，密度减小，故D正确。对点练2气体实验定律和理想气体状态方程5.(多选)中医拔火罐的物理原理是利用火罐内、外的气压差使罐吸附在人体上，进而可以养疗。如图2所示，是治疗常用的一种火罐，使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上，某次使用时，先将气体由300K加热到400K，按在皮肤上后，又降至300K，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的eq\f(15,16)，以下说法正确的是()图2A.加热后罐内气体质量是加热前的eq\f(3,4)B.加热后罐内气体质量是加热前的eq\f(3,7)C.温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的eq\f(3,4)D.温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的eq\f(4,5)答案AD解析加热过程由等压变化得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得V2＝eq\f(T2V1,T1)＝eq\f(400×V1,300)＝eq\f(4,3)V1，气体总体积变为原来的eq\f(4,3)，总质量不变，则火罐内气体的密度变为原来的eq\f(3,4)，所以加热后罐内气体质量是加热前的eq\f(3,4)，A正确，B错误；由理想气体状态方程可得eq\f(p3V3,T3)＝eq\f(p2V2,T2)，即eq\f(p3×\f(15,16)V0,300)＝eq\f(p2×V0,400)，则罐内气体压强变为原来的eq\f(4,5)，C错误，D正确。6.登山队员在攀登高峰的时候必须带上专业的登山装备，某队员戴了登山手表攀登珠穆朗玛峰，手表是密封的，表内温度27℃时气体压强为1.0×105Pa(常温下的大气压强值)，当他登上峰顶时，峰顶气压为4.0×104Pa，表内温度为－23℃，则此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为()A.8.3×104Pa B.8.3×105PaC.4.3×104Pa D.1.23×105Pa答案C解析取表内封闭气体为研究对象，初状态的压强为p1＝1.0×105Pa，温度为T1＝(273＋27)K＝300K，末状态的温度为T2＝[273＋(－23)]K＝250K，根据查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得p2＝eq\f(5,6)×105Pa，所以此登山手表表面玻璃可以承受的内外压强差至少为Δp＝p2－p′＝eq\f(5,6)×105Pa－4.0×104Pa≈4.3×104Pa，故C正确。对点练3气体状态变化的图像问题7.(2023·山东日照模拟)一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强—体积(p－V)图上的两条曲线Ⅰ和Ⅱ表示，如图3所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线Ⅰ上的两点，气体在状态a和b的压强分别为pa、pb，温度分别为Ta、Tb。c、d为曲线Ⅱ上的两点，气体在状态c和d的压强分别为pc、pd，温度分别为Tc、Td。下列关系式正确的是()图3A.eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(1,3) B.eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(1,2)C.eq\f(pa,pd)＝eq\f(2,3) D.eq\f(pd,pb)＝eq\f(1,2)答案B解析曲线Ⅰ为等温变化，a、b两点的温度相同，A错误；根据理想气体的气态方程，a到c为等压变化，即有eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(Va,Vc)＝eq\f(1,2)，B正确；由图像可知pa＝pc，又eq\f(pd,pc)＝eq\f(Vc,Vd)＝eq\f(2,3)，故eq\f(pa,pd)＝eq\f(3,2)，C错误；由图像可知pa＝pc，又eq\f(pa,pd)＝eq\f(3,2)，eq\f(pa,pb)＝3，故eq\f(pd,pb)＝2，D错误。8.一定质量的理想气体经历了如图4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()图4A.ab过程中不断减小 B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增加 D.da过程中保持不变答案B解析因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd<Ve，所以Vd<Va，所以da过程中气体体积发生变化，D错误。B级综合提升练9.(2023·安徽宣城高三期末)如图5所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管，在直角处用一段水银柱封闭了一定质量的空气，开始时，封闭端处于竖直状态直角处水银柱的竖直部分与水平部分长度均为h＝10cm。开口端空气柱的长度h＝10cm。保持温度不变。以玻璃管的封闭端为转轴。将玻璃管在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转θ＝30°。管内水根柱恰好到达开口端。已知大气压强为p0＝76cmHg。封闭端空气柱的初始温度t0＝27℃。求：图5(1)封闭端空气柱的长度L；(2)若保持封闭端处于竖直状态，加热封闭端空气，当管内水根柱恰好到达开口端时，此时管内空气柱的温度t(结果保留1位小数)。答案(1)33cm(2)72.5℃解析(1)设细