资源简介

选修3－3
考点 主题 内容 要求
分子动理
论与统计
观点 分子动理论的基本观点和实验依据
阿伏加德罗常数
气体分子运动速率的统计分布
温度、内能 Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
固体、液体与气体 固体的微观结构、晶体和非晶体
液晶的微观结构
液体的表面张力现象
气体实验定律
理想气体
饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压
相对湿度 Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
热力学定律与能量守恒 热力学第一定律
能量守恒定律
热力学第二定律 Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
单位制 中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压 Ⅰ
实验 用油膜法估测分子的大小
知识点 1.分子动理论、内能；2.固体、液体与气体；3.气体实验定律的应用；4.热力学定律与能量守恒
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的5个选项中有3项符合题目要求。每小题中，选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分)
1．(2019·福州高考模拟)分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内容，下列说法正确的是(　　)
A．用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象
B．同温度的氧气和氢气，它们的分子平均动能相等
C．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
D．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
E．两分子间的分子势能一定随距离的增大而增大
答案　BCD
解析　用吸管将牛奶吸入口中利用了大气压，不是毛细现象，A错误；温度是分子平均动能的标志，相同温度下所有分子的平均动能均相同，B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，荷叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，C正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，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正确；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，当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小，E错误。
2．(2019·吉林省长春市二模)下列有关热学现象和规律的描述正确的是(　　)
A．空气中尘埃的运动是布朗运动，反映了空气分子在做无规则的热运动
B．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
C．晶体都有固定的熔点，物理性质都表现为各向异性
D．一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，气体密度将减小，分子平均动能将增大
E．第二类永动机没有违背能量守恒定律
答案　BDE
解析　空气中尘埃的运动是气流引起的，不是布朗运动，A错误；在完全失重状况下，液滴由于表面张力使其表面积收缩至最小，呈球形，B正确；单晶体的物理性质都表现为各向异性，多晶体的物理性质都表现为各向同性，C错误；一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，体积增大，密度减小，由＝C知，温度升高，分子平均动能将增大，D正确；第二类永动机违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律，E正确。
3．(2019·宁夏石嘴山三中一模)下列说法中正确的是(　　)
A．“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积
B．非晶体呈各向同性，晶体也有可能呈各向同性
C．雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果
D．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力
E．物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
答案　BCE
解析　“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸的体积除以油膜的面积，A错误；非晶体呈各向同性，多晶体也呈各向同性，而单晶体表现为各向异性，B正确；雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果，C正确；不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力，D错误；温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度，物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，E正确。
4．(2019·贵州安顺高三上学期期末)下列说法中正确的是(　　)
A．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律
B．第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步，第二类永动机可能被制造出来
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，但斥力变化得更快
E．液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势
答案　ADE
解析　第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律，A正确；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以即使随着科技的进步，第二类永动机也不可能被制造出来，B错误；由热力学第一定律可知做功和热传递都能改变内能，但同时做功和热传递不一定会改变内能，C错误；分子间引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小，但斥力变化得更快，D正确；液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势，从而存在表面张力，E正确。
5．(2019·深圳高三第一次调研考试)关于分子动理论，下列说法正确的有(　　)
A．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
B．布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性
C．压缩气体时，体积越小，压强越大，说明气体分子间存在着斥力
D．从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关
E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而减小
答案　ABD
解析　扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性，B正确；压缩气体时，体积越小压强越大，这是因为体积越小时气体分子数密度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，从而压强越大，这与气体分子间的斥力无关，C错误；从微观角度来看，气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关，气体分子的平均动能越大，气体分子对器壁的碰撞力越大；分子数密度越大，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数越多，从而气体的压强越大，D正确；当分子间作用力表现为引力时，分子间距离变大，则分子力做负功，分子势能增加，即分子势能随距离的增大而增大，E错误。
6．(2019·东北三校高三第一次联合模拟)下列说法正确的是(　　)
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度
D．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置
E．当两分子间距离为r0时，分子力为0；当分子间距离小于r0时，分子间表现为斥力
答案　BCE
解析　自然界的宏观热过程都具有方向性，在任何一个自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A错误；改变物体内能的两种方式是热传递和做功，在绝热条件下压缩气体，对气体做正功，气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律知气体的内能一定增加，B正确；人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度，C正确；液体没有确定的形状且具有流动性，是因为液体分子间的作用力较小，分子的平衡位置不固定，D错误；当两分子间距离为r0时，分子力为0，当分子间距离小于r0时，斥力大于引力，分子间表现为斥力，E正确。
7．(2019·广东汕头一模)如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气体，设充气和喷液过程筒内的空气温度可视为不变，下列说法正确的是(　　)
A．充气过程中，贮液筒内的气体内能增大
B．充气过程中，贮液筒内的气体分子平均动能增大
C．充气过程中，贮液筒内的气体压强增大，体积也变大
D．喷液过程中，贮液筒内的气体吸收的热量全部用来对外做功
E．喷液过程中，贮液筒内的气体压强减小，气体内能不变
答案　ADE
解析　充气过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变，充气过程中贮液筒内气体分子的总个数增加，则内能增加，A正确，B错误；充气过程中气体的体积不变，C错误；喷液过程筒内的空气温度可视为不变，则气体分子的平均动能不变，气体分子数也不变，故气体的内能不变，药液持续地喷出，气体体积增大，对外做功，由于内能不变，可知贮液筒内的气体吸收的热量全部用来对外做功，根据理想气体状态方程＝C，温度不变，体积增大，压强减小，D、E正确。
8．(2019·安徽宣城二模)下列说法正确的是(　　)
A．液体的饱和汽压随温度的升高而增大
B．温度相同的氮气和氧气的分子平均动能相同
C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能也越来越大
D．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，这是油脂使水的表面张力增大的缘故
E．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关
答案　ABE
解析　温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸汽的压强继续增大，直至达到新的动态平衡，故液体的饱和汽压随温度的升高而增大，A正确；温度是分子热运动平均动能的标志，故温度相同的氮气和氧气的分子平均动能相同，B正确；做加速运动的物体，速度越来越大，但物体分子的平均动能不一定增大，因为分子的平均动能是由温度决定，与物体的宏观运动无关，C错误；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，是由于水浸润玻璃，但不浸润涂油脂的玻璃，D错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数N和气体分子对器壁的平均撞击力共同决定了气体压强p，而决定于气体分子的平均动能大小k，气体压强p又取决于气体分子的密集程度(即分子数密度n)和分子热运动的平均动能的大小k(决定于温度T)，故气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数N与单位体积内气体的分子数n和温度T都有关，E正确。
9．(2019·河南郑州二模)一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是(　　)
A．由状态a变到状态b的过程中，气体吸收热量
B．由状态a变到状态b的过程中，每个气体分子的动能都会增大
C．从状态b到状态c，气体对外做功，内能减小
D．从状态c到状态d，气体密度不变
E．从状态a到状态d，气体内能增加
答案　ADE
解析　由状态a到状态b的过程中，气体体积不变，则W＝0，温度升高，则ΔU>0，根据ΔU＝W＋Q可知气体吸收热量，A正确；由状态a变到状态b的过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大，B错误；从状态b到状态c，气体温度不变，内能不变，体积变大，则气体对外做功，C错误；从状态c到状态d，气体体积不变，则气体的密度不变，D正确；从状态a到状态d，气体温度升高，则内能增加，E正确。
10．(2019·辽宁葫芦岛一模)回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50 K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27 ℃，状态C、D的温度均为－133 ℃，下列判断正确的是(　　)
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，内能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距减小
D．气体由状态C到状态D的过程，气体对外做功
E．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成正比
答案　ADE
解析　状态A、B的温度相等，根据＝C，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，A正确；气体由状态B到状态C的过程，温度降低，内能减小，B错误；气体由状态C到状态D的过程，体积增大，分子间的平均间距增大，C错误；气体由状态C到状态D的过程，体积增大，气体对外做功，D正确；气体由状态D到状态A的过程，体积不变，根据＝C，其热力学温度与压强成正比，E正确。
11．(2019·四川泸州二诊)一定质量的理想气体状态变化如图所示，则(　　)
A．状态b、c的内能相等
B．状态a的内能比状态b、c的内能大
C．由a到b的过程中气体对外界做功
D．由a到b的过程中气体向外界放热
E．由b到c的过程中气体一直向外界放热
答案　ABD
解析　根据理想气体状态方程＝C结合图象可知，状态b、c的温度相同，故内能相等，A正确；根据理想气体状态方程＝C结合图象可知，状态a的温度比状态b、c的温度高，故状态a的内能比状态b、c的内能大，B正确；由a到b的过程中，体积减小，外界对气体做功，C错误；由a到b的过程中，温度降低，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，D正确；据A项分析可知状态b、c的内能相等，由b到c的过程气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，整个过程从结果来看气体从外界吸热，故不可能一直向外界放热，E错误。
12．(2019·安徽皖西教育联盟高三上期末检测)如图所示，在p?T图象中，一定质量的理想气体经历了从状态A到状态B、再到状态C，最后回到状态A的过程，在该过程中，下列说法正确的是(　　)
A．从A到B过程中，气体对外做功
B．从B到C过程中，气体放出热量
C．从C到A过程中，气体分子数密度减小
D．从A到B过程和从C到A过程，气体做功的绝对值相等
E．从A到B再到C过程中，气体内能先增加后减少
答案　ABE
解析　根据＝C可知从A到B过程中，体积增大，因此气体对外做功，A正确；从B到C过程中，直线是通过原点的直线，故体积不变，而温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知气体放出热量，B正确；从C到A过程中，气体温度不变，压强增大，根据理想气体状态方程＝C可知，气体体积减小，分子数密度增大，C错误；从A到B过程和从C到A过程，气体体积变化的绝对值相等，但两个过程气体压强的平均值不同，因此两个过程气体做功的绝对值不同，D错误；由于从A到B再到C过程，气体温度先升高后降低，因此气体内能先增加后减小，E正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共62分)
二、填空和实验题(本题共2小题，共14分)
13．(2019·江苏通州、海门、启东高三上学期期末三县联考)(6分)某一体积为V的密闭容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏加德罗常数NA已知，则该容器中气体分子的总个数N＝________。现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，此时分子间的平均距离d＝________。(将液体分子视为立方体模型)
答案　　
解析　气体的质量为：m＝ρV，气体分子的总个数：N＝nNA＝NA＝；将这部分气体压缩成液体，分子的总个数不变，设每个液体分子的体积为V1，则有NV1＝V0，解得：V1＝，所以此时分子间的平均距离d＝ 。
14．(2019·上海嘉定高三上学期期末)(8分)在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，实验简要步骤如下：
A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积S；
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上；
C．用浅盘装入约2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
D．取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液；
E．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；
F．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数；
G．由得到油酸分子的直径d。
(1)实验步骤的合理顺序是______________。(填写字母编号)
(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是________。
(3)若所用油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸的轮廓形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，由此可估测油酸分子的直径是________ m。(保留一位有效数字)
答案　(1)DFECBAG　(2)建模法　(3)6×10－10
解析　(1)本实验中必须测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，故必先求出一滴油酸酒精溶液的体积，因此实验过程中应该求出1 mL油酸酒精溶液的滴数；油酸薄膜的边缘在水中不易观察和画出，因此需要在浅盘中倒入水后，将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上。根据实验的原理安排实验步骤，合理的顺序是DFECBAG。
(2)此实验把分子看成球体，是建立理想模型的方法。
(3)由题图可知，油膜所占方格数约为129个(128～130均正确)，则油膜的面积：S＝129×1 cm2＝129 cm2；每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积：V＝×＝8×10－6 mL；油酸分子的直径：d＝＝≈6×10－8 cm＝6×10－10 m。
三、计算论述题(本题共4小题，共48分。解答时写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位)
15．(2019·山西高三二模)(10分)如图，粗细均匀的等臂U形管竖直放置，其左管封闭有一定量的气体，右管开口与大气相通，左右两侧被水银柱隔开。平衡时测得左管内气柱的长度为l，右管内水银面高于左管内水银面h。现从右管开口处用一不计厚度的活塞缓慢向下压气体，已知活塞与管密封良好，水银的密度为ρ，大气压强为p0，重力加速度为g。若整个过程中气体温度保持不变，求活塞压下多少距离时左右两管水银面相齐平。
答案　l－－
解析　设U形管的横截面积为S，再次平衡左右两管水银面相平时，两侧气体压强为p′，活塞被压下距离为x，
根据玻意耳定律p1V1＝p′V1′可知，
对左管气体：(p0＋ρgh)lS＝p′S
同理对右管气体：p0(l－h)S＝p′S
联立解得：x＝l－－。
16．(2019·山东德州高三上学期期末)(12分)如图所示，内壁光滑、上端开口的固定汽缸竖直放置，内部横截面积为S，高度为H。现用一质量为m厚度不计的活塞封闭一定量的气体，稳定时活塞所处位置A距汽缸底部的距离为h。现对缸内气体加热，缸内气体温度上升至热力学温度为T时，活塞刚好上升到汽缸最高点，立即停止加热，缸内气体无泄露。已知外部的大气压强为p0，当地重力加速度为g。求：
(1)加热前缸内气体的热力学温度；
(2)停止加热一段时间后，缸内气体恢复至原来的温度，此后保持缸内气体温度不变，将活塞缓慢拉离汽缸，至少应施加多大的拉力。
答案　(1)　(2)(p0S＋mg)
解析　(1)活塞上升过程中缸内气体压强不变，由盖—吕萨克定律：＝，
得加热前缸内气体的热力学温度T0＝。
(2)加热前活塞受力平衡：p1S＝p0S＋mg
将活塞拉离汽缸时：p2S＋F＝p0S＋mg
加热前和活塞将要拉离汽缸时，气体温度相同，由玻意耳定律：p1hS＝p2HS，
联立以上三式可解得F＝(p0S＋mg)。
17．(2019·湖南衡阳二模)(12分)如图甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分截面积分别为S1＝2 cm2、S2＝1 cm2。封闭气体初始温度为451 K，气柱长度为L＝22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，大气压强p0＝76 cmHg。求：
(1)h1和h2的值；
(2)若缓慢升高气体温度，升高到多少开尔文可将所有水银全部压入细管内？
答案　(1)h1＝2 cm　h2＝4 cm　(2)504 K
解析　(1)取开始到所有水银刚好全部压入细管内的过程为研究对象，由图乙可知，初始状态：p1＝p0＋ρg(h1＋h2)＝82 cmHg，
末状态：S1h1＝S2h3＝(48－44) cm3，p2＝p0＋ρg(h2＋h3)＝84 cmHg，
解得：h1＝2 cm，h2＝4 cm。
(2)设气体温度升高到T2时可将所有水银全部压入细管内，由理想气体状态方程得：＝，
其中p1＝82 cmHg，V1＝44 cm3，T1＝451 K，
p2＝84 cmHg，V2＝48 cm3，
代入数据解得：T2＝504 K。
18．(2019·四川资阳二诊)(14分)如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热汽缸，汽缸开口朝上，缸内通过轻质活塞封闭一部分气体。初态时气体压强为一个大气压，温度为27 ℃，活塞到汽缸底部距离为30 cm。现对缸内气体缓慢加热到427 ℃，缸内气体膨胀而使活塞缓慢上移，这一过程气体内能增加了100 J。已知汽缸横截面积为50 cm2，总长为50 cm，大气压强为1.0×105 Pa。汽缸上端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。求：
(1)末态时(427 ℃)缸内封闭气体的压强；
(2)封闭气体共吸收了多少热量。
答案　(1)1.4×105 Pa　(2)200 J
解析　(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖—吕萨克定律可知：＝，
又T1＝(273＋27) K＝300 K，h1＝30 cm，h2＝50 cm，
解得：T2＝500 K，即227 ℃。
因为227 ℃<427 ℃，所以气体接着发生等容变化。设当气体温度达到427 ℃时，封闭气体的压强为p，
由查理定律可得：＝
代入数据可得：p＝1.4×105 Pa。
(2)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离Δx＝0.5 m－0.3 m＝0.2 m，故大气压力对封闭气体所做的功为W＝－p0SΔx
代入数据解得：W＝－100 J
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得：Q＝ΔU－W＝100 J－(－100 J)＝200 J，即封闭气体共吸收的热量为200 J。

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