物理二轮复习 专题六 分子动理论 气体及热力学定律

【分子动理论 气体与热力学定律】专题讲练一、考纲要求六.分子动理论、热和功、气体热学局部在高考理综中仅仅以一道选择题的形式出现，分值：６分。

知识要点是分子动理论、内能、热力学三定律及能量守恒定律和气体的性质。

二、典例分类评析1、分子的两种模型及宏观量、微观量的计算〔1〕分子的两种模型①球体模型：常用于固体、液体分子。

V=1/6πd 3②立方体模型：常用于气体分子。

V=d3 〔2〕宏观量、微观量的计算在此所指的微观量为:分子体积0V ，分子的直径d ，分子的质量0m ．宏观物理量为：物质的体积V 、摩尔体积mol V 、物质的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ。

阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。

由宏观量去计算微观量，或由微观量去计算宏观量，都要通过阿伏加德罗常数建立联系．所以说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁．①计算分子的质量：0mol A AV M m N N ρ== ②计算分子的体积：0mol A A V M V N N ρ==，进而还可以估算分子的直径(线度) d ，把分子看成小球，由30432d V π⎛⎫= ⎪⎝⎭，得d =〔注意：此式子对固体、液体成立〕 ③计算物质所含的分子数：A A A mol m V V n N N N M V Mρ===． 例1、以下可算出阿伏加德罗常数的一组数据是 〔 〕A ．水的密度和水的摩尔质量B ．水的摩尔质量和水分子的体积C ．水分子的体积和水分子的质量D ．水分子的质量和水的摩尔质量例2、只要知道以下哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离 〔 〕A.阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和质量B ．阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和密度C ．阿伏加德罗常数，气体质量和体积D ．该气体的密度、体积和摩尔质量例3、某固体物质的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为A N ，那么每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是 〔 〕A ．A N M 、A N M ρB ．A M N 、A MN ρC ．A N M 、 A M N ρD ．A M N 、 A N Mρ 例4、假设以 μ表示水的，υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积， ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 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，下面是四个关系式中正确的选项是 〔 〕A ． N A = ─── υρ mB ．ρ = ─── μA N ΔC ． m = ─── μA ND ．Δ= ─── υAN 例5、地球半径约为6.4×106 m ，空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球外表大气在标准状况下的体积为 〔 〕A.4×1016 m 3B.4×1018 m 3C. 4×1030 m 3D. 4×1022 m 32、分子热运动和布朗运动(1)布朗运动①布朗运动是指悬浮小颗粒的运动，布朗运动不是一个单一的分子的运动——单个分子是看不见的，悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子，形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各个方向碰撞效果的不平衡，因此，布朗运动不是分子运动，但它间接证明了周围液体、气体分子在永不停息地做无规那么运动，②布朗运动与扩散现象是不同的现象．布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规那么运动．其运动的剧烈程度与微粒的大小和液体的温度有关．扩散现象是两种不同物质在接触时，没有受到外力影响。

分子动理论、气体及热力学定律【原卷】1．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。

有关A、B和C三个状态温度A BT T、和T的关系，正确的是（）CA．A B B C<<，T T T TT T T T==，B．A B B CC．A C B CT T T T=<，，D．A C B CT T T T=>2．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。

将两分子从相距2r r=处释放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（）A ．从2r r =到0r r =分子间引力、斥力都在减小 B ．从2r r =到1r r =分子力的大小先减小后增大C ．从2r r =到0r r =分子势能先减小后增大 D ．从2r r =到1r r =分子动能先增大后减小3．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。

从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。

扣动扳机将阀门M 打开，水即从枪口喷出。

若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（ ）A ．压强变大B ．对外界做功C．对外界放热D．分子平均动能变大4．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。

已知三个状态的坐标分别为a（V0，2p0）、b（2V0，p0）、c（3V0，2p0）以下判断正确的是（）A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量5．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（）A．布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．物体的摄氏温度变化了1°C，其热力学温度变化了273KE.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大6．玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。

第13讲 分子动理论 气体及热力学定律1．(2012·山东卷，36)(1)以下说法正确是________．a ．水的饱和汽压随温度的升高而增大b ．扩散现象表明，分子在永不断息地运动c ．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小d ．必然质量的理想气体，在等压膨胀进程中，气体分子的平均动能减小图6－13－1(2)如图6－13－1所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封锁气柱长l 1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg)①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．②此进程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．解析 (1)分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时减小，选项c 错误；由于气体压强不变，按照V T＝C 可知，当气体膨胀时气体温度升高，分子平均动能增加，选项d 错误．(2)①设U 形管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封锁气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后，左管中封锁气体压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p .左管中封锁气体发生等温转变，按照玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2①p 1＝p 0②p 2＝p ＋p h ③V 1＝l 1S ④V 2＝l 2S ⑤由几何关系得h ＝2(l 2－l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p ＝50 cmHg ⑦②左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU ＝0，按照热力学第必然律，ΔU ＝Q ＋W 且W ＜0，所以Q ＝－W ＞0，气体将吸热．答案 (1)ab (2)①50 cmHg ②做正功 吸热2．(2013·山东卷，36)(1)下列关于热现象的描述正确的一项是________．a ．按照热力学定律，热机的效率可以达到100%b ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的c ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同d ．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的(2)图6－13－2我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同窗利用该数据来研究气体状态随海水深度的转变．如图6－13－2所示，导热良好的气缸内封锁必然质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封锁气体的体积V 0＝3 m 3.若是将该气缸下潜至990 m 深处，此进程中封锁气体可视为理想气体．①求990 m 深处封锁气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．②下潜进程中封锁气体________(填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析 (1)按照热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，a 错．做功是通过能量转化改变系统内能的，而热传递是通过内能的转移改变系统内能的，b 错．按照热力学定律，温度相同是达到热平衡的标准，c 正确．单个分子的运动是无规则的，但大量分子的运动具有统计规律，d 错．(2)①当气缸下潜至990 m 深处时，设封锁气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知 p ＝100 atm ①按照理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝pV T② 代入数据得V ＝×10－2 m 3③②下潜进程中，封锁理想气体温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功；由热力学第必然律可知下潜进程中封锁气体放热，由能量守恒定律可知传递的热量大于外界对气体所做的功．答案 (1)c (2)①×10－2 m 3 ②放热 大于3.图6－13－3(2014·山东卷，37)(1)如图6－13－3，内壁滑腻、导热良好的气缸顶用活塞封锁有必然质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体________．(双选，填正确答案标号)a ．内能增加b ．对外做功c ．压强增大d ．分子间的引力和斥力都增大图6－13－4(2)一种水下重物打捞方式的工作原理如图6－13－4所示．将一质量M ＝3×103 kg 、体积V 0＝0.5 m 3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入必然量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h 1＝40 m ，筒内气体体积V 1＝1 m 3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h 2时，拉力减为零，此时气体体积为V 2，随后浮筒和重物自动上浮．求V 2和h 2.已知大气压强p 0＝1×105 Pa ，水的密度ρ＝1×103 kg/m 3，重力加速度的大小g ＝10 m/s 2.不计水温转变，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略．解析 (1)当环境温度升高时，气体的温度升高，由装置图得气体的压强不变，由盖·吕萨克定律知气体的体积增大，缸内气体膨胀对外做功，理想气体不考虑分子力，内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项为ab.(2)当F ＝0时，由平衡条件得Mg ＝ρg (V 0＋V 2)①代入数据得V 2＝2.5 m 3②设筒内气体初态、末态的压强别离为p 1、p 2，由题意得 p 1＝p 0＋ρgh 1③p 2＝p 0＋ρgh 2④在此进程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2⑤联立②③④⑤式代入数据得h 2＝10 m ⑥答案 (1)ab (2)2.5 m 3 10 m4.图6－13－5(2014·新课标全国卷Ⅰ，33)(1)(6分)必然量的理想气体从状态a 开始，经历三个进程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p －T 图象如图6－13－5所示．下列判断正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分．选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为0分．)A ．进程ab 中气体必然吸热B ．进程bc 中气体既不吸热也不放热C ．进程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)(9分)必然质量的理想气体被活塞封锁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T 0.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.若尔后外界的温度变成T ，求从头达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终维持不变，重力加速度大小为g .解析 (1)由p －T 图可知，从a →b 的进程为等容转变进程，即体积不变，但温度升高，内能增加，所以气体要吸热，选项A 对．从b →c 进程，温度不变，压强减小，说明体积增大，气体对外做功，所以要吸热，选项B 错．从c →a 进程，压强不变，温度降低，内能减小，所之外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C 错．分子的平均动能与温度有关，因为T a <T b ，T b ＝T c ，所以状态a 分子的平均动能最小，选项D 正确．T b ＝T c 说明两状态下的分子的平均速度相等，单个分子对气壁的平均撞击力相等，P b >P c ，所以状态b 单位时间内容器壁受到分子撞击的次数多，选项E 对．(2)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 )(h －14h )S ① 解得Δp ＝13p ② 外界的温度变成T 后，设活塞距底面的高度为h ′，按照盖·吕萨克定律，得h －14h S T 0＝h ′S T③ 解得h ′＝3T 4T 0h ④ 据题意可得Δp ＝mg S⑤气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT 0⑦ 答案 (1)ADE (2)9mghT 4pT 05．(2014·新课标全国卷Ⅱ，33)(1)(5分)下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分．选对2个得4分．选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分．)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 ．高原地域水的沸点较低，这是高原地域温度较低的缘故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(2)(10分)图6－13－6如图6－13－6，两气缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁滑腻，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是B 的2倍，A 上端封锁，B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其余部份均绝热．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p 0、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14，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116时，求氧气的压强． 解析 (1)悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A 错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B 正确；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，选项C 正确；高原地域水的沸点较低，是由于高原地域气压低，故水的沸点也较低，选项D 错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项E 正确．(2)①活塞b 升至顶部的进程中，活塞a 、b 下方的氮气经历等压进程，且活塞a 不动，设气缸A 的容积为V 0，氮气初始状态的体积为V 1，温度为T 1，末态体积V 2，温度为T 2，按题意，气缸B 的容积为V 0/4，由题意可得氮气初始状态的体积：V 1＝34V 0＋12×V 04＝78V 0① 末态体积：V 2＝34V 0＋V 04＝V 0② 由盖·吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2③ 由①②③式及所给的数据可得：T 2＝320 K ④②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1/16时，活塞a 上方的氧气经历等温进程，设氧气初始状态的体积为V 1′，压强为p 1′；末态体积为V 2′，压强为p 2′，由所给数据及玻意耳定律可得V 1′＝14V 0，P 1′＝P 0，V 2′＝316V 0⑤ p 1′V 1′＝p 2′V 2′⑥由⑤⑥式可得：p 2′＝43p 0⑦ 答案 (1)BCE (2)①320 K ②43p 0近三年山东卷的试题都是由一小一大组成的，小题是选择题的形式．大题是填空题和计算题． 2012年小题考查的是分子动理论，气、液性质．大题是玻意耳定律和热力学第必然律的应用． 2013年小题考查的是分子热运动、温度、热力学定律．大题考查的是理想气体状态方程和热力学定律的应用．2014小题主要考查的是热力学第必然律．大题考查的是玻意耳定律和力的平衡．命题热点分子动理论和热学知识的综合应用，热力学定律的分析和判断，气体实验定律的应用等． 高考预测年高考，气体实验定律仍然主要以计算题的形式出现，热力学第必然律和其他考点主要以选择题或填空的题的形式出现，且以考查知识的记忆和简单的综合应用为主，难度不会太大．。

（通用版）2017高考物理二轮复习第1部分核心突破专题6 选考部分第1讲分子动理论，气体及热力学定律特训编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（通用版）2017高考物理二轮复习第1部分核心突破专题6 选考部分第1讲分子动理论，气体及热力学定律特训）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（通用版）2017高考物理二轮复习第1部分核心突破专题6 选考部分第1讲分子动理论，气体及热力学定律特训的全部内容。

第1讲分子动理论，气体及热力学定律1．（2016·东北三省四市联考一）(1)下列说法正确的是 A B D。

A．已知水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数B．布朗运动说明分子在永不停息地做无规则运动C．两个分子间由很远(r〉10－9 m)距离减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用E．热量只能由高温物体传递给低温物体(2）如图所示，竖直放置且粗细均匀的U形玻璃管与容积为V0＝90 cm3的金属球形空容器连通，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境湿度为27℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16 cm，水银柱上方空气长h0＝20 cm。

现在对金属球形容器缓慢加热,当U形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出h2＝24 cm时停止加热．已知大气压p0＝76 cmHg,U形玻璃管的横截面积为S＝0。

5 cm2，求此时金属球形容器内气体的温度为多少摄氏度？解析：(1）水的摩尔质量除以水分子的质量等于每摩尔水中水分子的个数，即为阿伏伽德罗常数,选项A正确；布朗运动是悬浮在液体（或气体)中的微小颗粒的无规则运动，是分子无规则运动的反映，选项B正确；两个分子间由距离很远减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大,分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小再增大，选项C错误；液体的表面张力使液面具有收缩的趋势,故露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，选项D正确;根据热力学第二定律，在不引起其他变化时,热量不能从低温物体传到高温物体，也就是说，热量既可以由高温物体传递给低温物体，也可以在一定条件下由低温物体传递给高温物体，选项E错误．(2)初始状态:p1＝p0－h1＝60 cmHg，V1＝V0＋h0S＝100 cm3，T＝300 K，1末状态：p2＝p0＋h2＝100 cmHg，V2＝V1＋错误!＝110 cm3，T＝（273＋t2） K.2由理想气体状态方程有错误!＝错误!,代入数据解得t2＝277 ℃。