11-1 分子动理论 内能 热
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中考物理“内能和热量”高频考点总结中考物理“内能和热量”高频考点总结分子动理论1.分子动理论的内容是:(1)物质由分子组成的,分子间有空隙;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规那么运动;(3)分子间存在互相作用的引力和斥力。
2.固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。
固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
内能1.内能:物体内部所有分子做无规那么运动的动能和分子势能的总和。
(内能也称热能)2.物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
3.改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
4.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大。
热量5.热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。
(物体含有多少热量的说法是错误的)6.热值(q):1千克某种燃料完全燃烧放出的热量,叫热值。
单位是:焦耳/千克。
燃料燃烧放出热量计算:Q放=mq;(Q放是热量,单位是:焦耳;q是热值,单位是:焦/千克;m是质量,单位是:千克。
) 比热容7.比热容(c):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容。
8.比热是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质一样,比热就一样。
9.比热的单位是:焦耳/(千克·℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
10.水的比热是:C=4.2×103焦耳/(千克·℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
11.热量的计算:①Q吸=cm(t-t0)=cm△t升(Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c是物体比热,单位是:焦/(千克·℃);m是质量;t0是初始温度;t是后来的温度。
②Q放=cm(t0-t)=cm△t降热机12.内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。
2021年高考物理【热点·重点·难点】专练(新高考专用)重难点11 气体实验定律和理想气体状态方程【知识梳理】一 分子动理论、内能及热力学定律1.分子动理论要掌握的“一个桥梁、三个核心”(1)宏观量与微观量的转换桥梁(2)分子模型、分子数①分子模型:球模型V =43πR 3,立方体模型V =a 3. ②分子数:N =nN A =m M mol N A =V V mol N A(固体、液体). (3)分子运动:分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子的无规则运动越剧烈,即平均速率越大,但某个分子的瞬时速率不一定大.(4)分子势能、分子力与分子间距离的关系.2.理想气体相关三量ΔU 、W 、Q 的分析思路(1)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)做功情况W 的分析思路①由体积变化分析气体做功情况.体积膨胀,气体对外界做功;体积被压缩,外界对气体做功. 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.二 固体、液体和气体1.固体和液体的主要特点(1)晶体和非晶体的分子结构不同,表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点,单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化.(2)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间,液晶具有流动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性.(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切.2.饱和汽压的特点液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关.3.相对湿度某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即B=pp s.4.对气体压强的两点理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果,温度越高,气体分子数密度越大,气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大.(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的.三气体实验定律与理想气体状态方程1.气体压强的几种求法(1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强.(2)力平衡法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强.(3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.(4)加速运动系统中封闭气体压强的求法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解.2.巧选“充气、抽气、灌气(分装)、漏气”问题中的研究对象——化变质量为定质量在“充气、抽气、灌气(分装)、漏气”问题中通过巧选研究对象可以把变质量问题转化为定质量的问题.(1)充气问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来,那么当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时,这些气体状态不管怎样变化,其质量总是不变的.这样,就将变质量问题转化为定质量问题.(2)抽气问题用抽气筒对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量发生变化,其解决方法同充气问题类似,假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中,即把变质量问题转化为定质量问题.(3)灌气(分装)问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看作整体作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题.(4)漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,不能用理想气体状态方程求解.如果选容器内剩余气体为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题.四气体的状态变化图象与热力学定律的综合问题1.一定质量的理想气体的状态变化图象与特点2.对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式(1)定性判断利用题中的条件和符号法则对W、Q、ΔU中的其中两个量做出准确的符号判断,然后利用ΔU =W+Q对第三个量做出判断.(2)定量计算一般计算等压变化过程的功,即W=p·ΔV,然后结合其他条件,利用ΔU=W+Q进行相关计算.(3)注意符号正负的规定若研究对象为气体,对气体做功的正负由气体体积的变化决定.气体体积增大,气体对外界做功,W<0;气体的体积减小,外界对气体做功,W>0.【命题特点】这部分知识主要考查:分子动理论与气体实验定律的组合;固体、液体与气体实验定律的组合;热力学定律与气体实验定律的组合;热学基本规律与气体实验定律的组合。
初三物理第一讲:内能教学目的1、理解掌握分子动理论2、学习内能及其概念3、注意区分内能与机械能之间的不同知识讲解1、分子动理论——物质组成1、物质是由大量分子组成的,如果把分子看成球形,它的直径大约只有10-10m,因此,在一个物体中,分子的数目是巨大的。
0℃,一标准大气压下,1cm3的空气中大约有2.7×1019个分子,如果每秒可以数数到100亿,那么,把这些分子数完需要80年的时间。
2、常见物质组成2、分子动理论——分子热运动1、扩散现象如图1所示,打开一盒香皂,很快就会闻到香味,这是为什么?是什么跑到了我们的鼻子里了?图1解答:一些带有香味的分子,从香皂中挥发出来,进入空气,向各个方向散步开来,当它们到达你的鼻子里,你就会闻到香味。
实验观察:(1)在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面倒扣一个空瓶子,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,抽掉玻璃板后,让学生观察有什么变化发生?(2)将CuSO4溶液注入清水中,放置30天后。
观察现象。
① 扩散:不同的物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
② 说明:气体、液体、固体都能发生扩散现象。
③ 结论:扩散现象表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,分子间有间隙。
④ 扩散现象的实例ⅰ:擦香水时,周围的人都能闻到;ⅱ:花开时,花香满园;ⅲ:长时期放煤的墙角变黑;ⅳ:糖放在水中,水变甜了(3)对同样一个扩散实验,能否改变一个条件,从而改变扩散进行的快慢呢?如图所示,将一滴红墨水分别滴入热水和冷水中,观察扩散快慢的情况。
分析:在实验中热水温度高,扩散进行的快,说明温度高时,分子运动得快。
冷水温度低,扩散进行的慢,说明温度低时分子运动的慢。
2、热运动由于分之的运动跟温度有关,所以把分子的无规则运动叫做分子的热运动。
3、分子动理论——分子间的作用力1、分子间作用力:引力与斥力铅块是由铅分子组成的,组成它的分子在不停地运动,那么为什么铅块没有飞散开?是什么原因使它们聚合在一起呢?【实验】如图所示,将两个铅柱的底面削平,削干净,然后紧紧地压在一起,两块铅就会结合起来,甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开。
第一讲分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型):数量级为10-10 m;②分子的质量:数量级为10-26 kg.(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取N A=6.02×1023 mol-1;②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象;②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显.(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动;②实质:布朗运动反映了液体分子的无规则运动;③特点:颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈.(3)热运动①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动;②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈.3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力;(2)分子力随分子间距离变化的关系: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,但斥力比引力变化得快;图1(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1所示)可知:①当r=r0时,F引=F斥,分子力为零;②当r>r0时,F引>F斥,分子力表现为引力;③当r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力;④当分子间距离大于10r0(约为10-9 m)时,分子力很弱,可以忽略不计.[深度思考]当两个分子之间的距离大于r0时,分子间只有引力,当小于r0时,分子间只有斥力,这种说法是否正确?二、温度和内能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+273.15 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①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况;②宏观上:决定于体积和状态.5.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量;(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定;(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关;(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.[深度思考]当两个分子从无穷远逐渐靠近时,分子力大小如何变化,分子力做功情况如何?分子势能如何变化?1.(人教版选修3-3P7第2题改编)以下关于布朗运动的说法正确的是()A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C.一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚.这说明温度越高布朗运动越激烈D.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动2.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3.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.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4.根据分子动理论,下列说法正确的是()A.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动,就是分子的运动C.分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大5.(人教版选修3-3P9第4题)如图2所示,把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面.如果你想使玻璃板离开水面,向上拉橡皮筋的力必须大于玻璃板的重量.请解释为什么.图2.命题点一分子动理论和内能的基本概念例1下列说法正确的是()A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)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.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关1.下列说法正确的是()A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动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 .当分子间距等于r 0时,分子间的引力和斥力都为零 2.关于分子力,下列说法中正确的是( ) A .碎玻璃不能拼合在一起,说明分子间斥力起作用 B .将两块铅压紧以后能连在一块,说明分子间存在引力C .水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在引力D .固体很难被拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力E .分子间的引力和斥力同时存在,都随分子间距离的增大而减小 命题点二 微观量估算的两种建模方法1.求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体) (1)把分子看成球形,d = 36V 0π.(2)把分子看成小立方体,d =3V 0.提醒:对于气体,利用d =3V 0算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离. 2.宏观量与微观量的相互关系(1)微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量:m 0=M N A =ρV molN A.②一个分子的体积:V 0=V mol N A =MρN A (注:对气体,V 0为分子所占空间体积);③物体所含的分子数:N =V V mol ·N A =m ρV mol ·N A 或N =m M ·N A =ρVM ·N A.例2 已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ,CO 2的摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________.在3 km 的深海中,CO 2浓缩成近似固体的硬胶体,此时若将CO 2分子看做直径为d 的球,则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________.3.(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N A ,地面大气压强为p 0,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________.4.空调在制冷过程中,室内水蒸气接触蒸发器(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V=1.0×103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)(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.命题点三布朗运动与分子热运动1.布朗运动(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒;(2)运动特点:无规则、永不停息;(3)相关因素:颗粒大小,温度;(4)物理意义:说明液体或气体分子做永不停息地无规则的热运动.2.扩散现象:相互接触的物体分子彼此进入对方的现象.产生原因:分子永不停息地做无规则运动.3.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,只能在液体、气体中发生分子的运动,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例3关于布朗运动,下列说法中正确的是()A.布朗运动就是热运动B.布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关,说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关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5.(2015·课标Ⅱ·33(1))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6.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命题点四分子动能、分子势能和内能1.分子力、分子势能与分子间距离的关系:分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图3所示(取无穷远处分子势能E p=0).图3(1)当r>r0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加.(3)当r=r0时,分子势能最小.2.内能和机械能的区别能量定义决定量值测量转化内能物体内所有分由物体内部分子微观任何物体都无法测量.其变在一子的动能和势能的总和运动状态决定,与物体整体运动情况无关具有内能,恒不为零化量可由做功和热传递来量度定条件下可相互转化机械能物体的动能及重力势能和弹性势能的总和与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关,和物体内部分子运动情况无关可以为零可以测量例4关于分子间相互作用力与分子间势能,下列说法正确的是()A.在10r0距离范围内,分子间总存在着相互作用的引力B.分子间作用力为零时,分子间的势能一定是零C.当分子间作用力表现为引力时,分子间的距离越大,分子势能越小D.分子间距离越大,分子间的斥力越小E.两个分子间的距离变大的过程中,分子间引力变化总是比斥力变化慢例5以下说法正确的是()A.温度低的物体内能一定小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大D.外界对物体做功时,物体的内能不一定增加判断分子动能变化的两种方法1.利用分子力做功判断仅受分子力作用时,分子力做正功,分子势能减小,分子动能增加;分子力做负功,分子势能增加,分子动能减小.图42.利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图4所示,仅受分子力作用时,分子动能和势能之和不变,根据E p变化可判知E k变化.而E p变化根据图线判断.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.7.关于分子间的作用力,下列说法正确的是()A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C.分子之间的距离减小时,分子力一定做正功D.分子之间的距离增大时,分子势能一定减小E.分子之间的距离增大时,可能存在分子势能相等的两个点8.两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5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5A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,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题组1分子动理论的理解1.(2015·山东·37(1))墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是() A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的2.(2016·北京理综·20)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果.雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写).某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化.据此材料,以下叙述正确的是()A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6 m的悬浮颗粒物B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大3.关于分子动理论的规律,下列说法正确的是()A.扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C.两个分子距离减小时,分子间引力和斥力都在增大D.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡,用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能E.已知某种气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,则该气体分子之间的平均距离可以表示为3MρN A题组2 分子力、分子势能和内能4.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,内能是相同的D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化5.两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6.对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.外界对物体做功,物体内能一定增加C.温度越高,布朗运动越显著D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大7.以下说法中正确的是()A.物体运动的速度越大,其内能越大B.分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C.微粒的布朗运动的无规则性,反映了液体内分子运动的无规则性D.若外界对物体做正功,同时物体从外界吸收热量,则物体的内能必增加E.温度低的物体,其内能一定比温度高的物体小8.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()题组3 微观量的估算9.石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料.已知1 g石墨烯展开后面积可以达到2 600 m2,试计算每1 m2的石墨烯所含碳原子的个数.(阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,碳的摩尔质量M=12 g/mol,计算结果保留两位有效数字)10.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=1.6 L,氙气密度ρ=6.0 kg/m3,氙气摩尔质量M=0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6×1023 mol-1.试估算:(结果保留一位有效数字)(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.。
开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(三十七)分子动理论内能热力学定律A组基础巩固1.只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体分子间的平均距离()A.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和质量B.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和密度C.阿伏加德罗常数,该气体的质量和体积D.该气体的密度、体积和摩尔质量解析:方法一:导出气体分子间的平均距离d的表达式,由气体分子的正方体模型:d=3V0=3MρN A,对照4个选项的条件,由公式可看出选项B正确.方法二:对4个选项的条件逐一分析,看根据每个选项的条件能求出何种物理量,从该物理量能否最终求出分子间的平均距离d.如:A选项的条件只能求出分子的总个数,而不能继续求得分子的平均占有体积V0,故A选项不正确.同时可对选项C、D进行分析判断.C只能求出该气体的密度,D能求出该气体的质量和物质的量.答案:B2.[2014·广东省广州市月考]水压机是利用液体来传递压强的.水压机工作时,水分子间()A.只有斥力B.只有引力C.既有引力也有斥力,但分子力表现为引力D.既有引力也有斥力,但分子力表现为斥力解析:水压机工作时,水分子间距离小于平衡位置之间距离,水分子之间既有引力也有斥力,但斥力大于引力,分子力表现为斥力,选项D正确.答案:D3.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图37-1.图中记录的是()图37-1A.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:布朗运动指的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,故也就无法描绘其速度-时间图线,故C项错误,只有D项正确.答案:D4.关于质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气,下列说法中正确的是()A.分子数相同,分子平均动能不相同,分子势能相同,内能相同B.分子数相同,分子平均动能相同,分子势能不相同,内能相同C.分子数相同,分子平均动能相同,分子势能不相同,内能不相同D.分子数不同,分子平均动能不同,分子势能相同,内能不相同解析:质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气,它们的物质的量相同,则它们的分子数是相同的.温度相同的物体,分子平均动能相同,所以0 ℃的水和0 ℃的水蒸气的分子平均动能相同,由0 ℃的水变为0 ℃的水蒸气,需要吸收热量,分子间距离变大,而它们分子平均动能相同,因此分子势能不相同,内能也不相同.答案:C5.[2012·广东卷]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:由水汽凝结成水珠时,分子间的距离减小,分子引力和斥力都增大,所以D正确.答案:D6.(多选题)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,计算结果偏大,可能是由于()A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多计了10滴解析:油酸未完全散开,其厚度就可能是分子直径的成千上万倍,A 正确;油酸中含有的酒精会溶于水,并很快挥发,不影响分子直径的大小,B错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,会使油膜面积的测量值减小,C正确;D项中会使一滴溶液体积测量值减小,故D错误.答案:AC7.(多选题)图37-2所示为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环,在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是()图37-2A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析:由热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,除非有外界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部,需要压缩机的帮助并消耗电能,答案是B、C.答案:BCB组能力提升8.[2012·广东卷]景颇族的祖先发明的点火器如图37-3所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒.猛推推杆,艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体,在此压缩过程中()图37-3A.气体温度升高,压强不变B.气体温度升高,压强变大C.气体对外界做正功,气体内能增加D.外界对气体做正功,气体内能减少解析:压缩气体时,外界对气体做功,内能增加,温度升高,体积变小,压强增大,所以只有B正确.答案:B9.如图37-4是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的()图37-4A.温度升高,内能增加600 JB.温度升高,内能减少200 JC.温度降低,内能增加600 JD.温度降低,内能减少200 J解析:本题考查气体的内能、热力学第一定律.对气体做功800 J,同时气体放出热量200 J,由热力学第一定律得ΔU=W+Q=800 J-200 J=600 J,即气体温度升高,内能增加600 J,故A项正确.答案:A10.(多选题)如图37-5所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远a处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点合外力表现为引力,且为数值最大处,d点是分子靠得最近处.则下列说法正确的是()图37-5A.乙分子在a点势能最小B.乙分子在b点动能最大C.乙分子在c点动能最大D.乙分子在c点加速度为零解析:在无穷远处,甲、乙两分子的作用力为零,分子势能为零.分子力在ac段表现为引力,分子力对乙分子做正功,分子势能减小,动能增加;在cd段分子力表现为斥力,分子力做负功,分子势能增大,动能减少.答案:CD11.某油剂的密度为8×102 kg/m3,取这种油剂0.8 g滴在水面上,最后形成的油膜最大的面积约为()A.10-10 m2B.104 m2C.1010 cm2D.104 cm2解析:由题目给出的条件,已知密度ρ=8×102 kg/m3,质量M=0.8×10-3 kg,则该油滴体积:V=Mρ=0.8×10-38×102m3=10-6 m3.当将油滴滴在水面上面积最大时,即所形成的油膜为单分子层,则由单分子油膜法测分子直径的方法,可得油膜面积:S=V d,式中d为分子直径——即油膜厚度.因为一般分子直径数量级为10-10 m,d=10-10 m,得S=10-610-10m2=104 m2.答案:B12.给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图37-6所示).图37-6(1)关于温度,下列说法中正确的是( )A .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(2)若把A 、B 两只玻璃瓶并靠在一起,则A 、B 瓶内水的内能都将发生改变,这种改变内能的方式叫________,而且热量只能由________瓶传到________瓶,由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是________________________________________.(3)已知水的相对分子量是18.若B 瓶中水的质量为3 kg ,水的密度为1.0×103 kg/m 3,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1,求B 瓶中水分子个数约为多少?解析:(1)布朗运动不是水分子而是液体中小颗粒的无规则运动,所以B 项错.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 项正确.(3)根据题意,水的摩尔质量为18 g/mol ,B 瓶中水的摩尔数为n =3 00018mol =5003mol ,所以B 瓶中水分子个数约为N =nN A =1.0×1026个. 答案:(1)A(2)热传递 A B 自然界中进行的与热现象有关的宏观过程都具有方向性(3)1.0×1026个13.(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法中正确的是__________.(填写选项前的字母)A.气体分子间的作用力增大B.气体分子的平均速率增大C.气体分子的平均动能减小D.气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6 J的功,则此过程中的气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J.气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1 J的功,同时吸收了0.3 J的热量,则此过程中,气泡内气体内能增加了__________J.(3)已知气泡内气体的密度为 1.29 kg/m3,平均摩尔质量为0.029 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023 mol-1,取气体分子的平均直径为2×10-10 m,若气泡内的气体能完全变为液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值.(结果保留一个有效数字)解析:(1)掌握分子动理论和热力学定律才能准确处理本题.气泡的上升过程,气泡内的压强减小,温度不变,分子平均动能不变,由玻意耳定律知,上升过程中体积增大,微观上体现为分子间距增大,分子间引力减小,温度不变,所以气体分子的平均动能、平均速率不变,此过程为自发过程,故熵增大.D项正确.(2)本题从热力学第一定律入手,抓住理想气体内能只与温度有关的特点进行处理.理想气体等温过程中内能不变,由热力学第一定律ΔU=Q+W,物体对外做功0.6 J,则一定同时从外界吸收热量0.6 J,才能保证内能不变.而温度上升的过程,内能增加了0.2 J.(3)微观量的运算,注意从单位制检查运算结论,最终结果只要保证数量级正确即可.设气体体积为V 0,液体体积为V 1,气体分子数n =ρV 0m N A ,V 1=n πd 36(或V 1=nd 3), 则V 1V 0=ρ6m πd 3N A (或V 1V 0=ρm d 3N A ), 解得V 1V 0=1×10-4.(9×10-5~2×10-4都算对) 答案:(1)D (2)吸收 0.6 0.2(3)1×10-4(9×10-5~2×10-4都算对)C 组 难点突破14.(多选题)如图37-7,一绝热容器被隔板K 隔开成a 、b 两部分,已知a 内有一定量的稀薄气体,b 内为真空.抽开隔板K 后,a 内气体进入b ,最终达到平衡状态.在此过程中,( )图37-7A .气体对外界做功,内能减少B .气体不做功,内能不变高考进行时一轮总复习新课标通用版物理C.气体压强变小,温度降低D.气体压强变小,温度不变解析:本题考查热力学第一定律,气体的压强的微观解释,气体的内能等知识点.b室为真空,则a气体体积膨胀对外不做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q知,在绝热时,气体的内能不变,A项错,B项对.又气体是稀薄气体,则只有动能,因此气体的温度不变,由pVT=C知,气体的压强减小,C项错,D项对.答案:BD11。