【模型與方法】2025屆高考物理二輪復習熱點題型歸類選擇11 分子動理論 氣體固體液體 理想氣體與熱力學定律（原卷版）

選擇11分子動理論氣體固體液體理想氣體與熱力學定律考點內(nèi)容考情分析考向一分子動理論熱力學，常會以計算題或選擇題的形式考察。其中計算題主要考察理想氣體狀態(tài)方程，求解氣體壓強是解題關(guān)鍵，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。考向二固體、液體考向三變質(zhì)量氣體模型考向四熱力學定律與氣體實驗定律相結(jié)合1.思想方法一、兩種模型1.球體模型：一個分子體積V=42.立方體模型：一個分子占據(jù)的平均空間V=d3二、氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程1.壓強的計算(1)被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，壓強單位為Pa。(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p=p0+ph或p=p0-ph計算壓強，壓強p的單位為cmHg或mmHg。三、應(yīng)用熱力學第一定律的看到與想到1.看到“絕熱過程”，想到Q=0,則W=△U。2.看到“等容過程”，想到W=0,則Q=△U。3.對于理想氣體看到“等溫過程”，想到△U=0,則W十Q=0。2.模型建構(gòu)一、微觀量的估算1．微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.2．宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.3．關(guān)系(1)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).(2)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA).(3)物體所含的分子數(shù)：N＝eq\f(V,Vmol)·NA＝eq\f(m,ρVmol)·NA或N＝eq\f(m,M)·NA＝eq\f(ρV,M)·NA.2．對于氣體分子，d＝eq\r(3,V0)的值并非氣體分子的大小，而是兩個相鄰的氣體分子之間的平均距離．二、布朗運動與分子熱運動布朗運動熱運動活動主體固體小顆粒分子區(qū)別是固體小顆粒的運動，較大的顆粒不做布朗運動，能通過光學顯微鏡直接觀察到是指分子的運動，分子不論大小都做熱運動，熱運動不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點都是永不停息的無規(guī)則運動，都隨溫度的升高而變得更加激烈，都是肉眼所不能看見的聯(lián)系布朗運動是由于小顆粒受到周圍分子做熱運動的撞擊作用不平衡而引起的，它是分子做無規(guī)則運動的反映三、分子間的作用力與分子勢能1．分子間的相互作用力分子力是引力與斥力的合力．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如圖1所示．(1)當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0；(2)當r<r0時，F(xiàn)引和F斥都隨距離的減小而增大，但F引＜F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力；(3)當r＞r0時，F(xiàn)引和F斥都隨距離的增大而減小，但F引＞F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力；(4)當r＞10r0(10－9m)時，F(xiàn)引和F斥都已經(jīng)十分微弱，可以認為分子間沒有相互作用力(F＝0)．2．分子勢能分子勢能是由分子間相對位置而決定的勢能，它隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離的關(guān)系為：(1)當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負功，分子勢能增大；(2)r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負功，分子勢能增大；(3)當r＝r0時，分子勢能最小，但不一定為零，可為負值，因為可選兩分子相距無窮遠時分子勢能為零；(4)分子勢能曲線如圖所示．四、固體與液體的性質(zhì)1．晶體與非晶體單晶體多晶體非晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài)．同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體.2.液體的表面張力(1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．(2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．3．液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動性．(2)具有晶體的光學各向異性．(3)從某個方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．五、氣體壓強的產(chǎn)生與計算1．產(chǎn)生的原因由于大量分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強．2．決定因素(1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積．(2)微觀上：決定于分子的平均動能和分子的密集程度．3．平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法(1)液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等方程，求得氣體的壓強．(2)力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強．(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等．液體內(nèi)深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強．4．加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解．六、氣體實驗定律的應(yīng)用1．氣體實驗定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成正比表達式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)圖象2.理想氣體的狀態(tài)方程(1)理想氣體①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體．②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，即分子間無分子勢能．(2)理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.氣體實驗定律可看做一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例．考向一分子動理論（2024?邗江區(qū)模擬）分子勢能隨分子間距離變化的圖像如圖所示。分子間距為x1時，分子力大小為F1，分子間距為x2時，分子力為F2，則（）A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1與F2均為引力 D．F1與F2均為斥力（2024?昌平區(qū)二模）在做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗時，每1000mL油酸酒精溶液中有純油酸2mL，用量筒測得1mL上述溶液為100滴。在淺盤里盛上水，將爽身粉均勻地撒在水面上。把1滴上述溶液滴入淺盤里，等油膜形狀穩(wěn)定后，把帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，并描畫出油膜的輪廓，油膜所占正方形方格數(shù)為75個，每個方格邊長為2cm。下列說法正確的是（）A．1滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積約為2×10﹣11m3 B．油酸分子的直徑約為6.7×10﹣9m C．若所撒爽身粉過厚，會導致估測出的分子直徑偏小 D．若描畫油膜輪廓時油酸未完全散開，會導致估測出的分子直徑偏?。?024?天山區(qū)校級二模）以下是兩個估測微觀粒子大小的實驗：實驗1為“用油膜法估測分子的大小”，500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，用量筒測得40滴上述溶液體積為1mL，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，穩(wěn)定后油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖甲所示，正方形方格的邊長為1cm，油膜所占方格數(shù)約為260；實驗2中用掃描隧道顯微鏡拍下一個“量子圍欄”的照片如圖乙所示，這個量子圍欄由48個鐵原子在銅的表面排列成周長為4.4×10﹣8m的圓周。由上述數(shù)據(jù)估算出油酸分子和鐵原子直徑分別是（）A．2×10﹣9m；9×10﹣10m B．2×10﹣10m；9×10﹣9m C．5×10﹣10m；9×10﹣10m D．5×10﹣9m；9×10﹣11m考向二固體、液體（2024?泰州一模）2023年5月，中國科學技術(shù)大學團隊利用納米纖維與合成云母納米片研制出一種能適應(yīng)極端環(huán)境的纖維素基納米紙材料。如圖所示為某合成云母的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，則該合成云母（）A．是非晶體 B．沒有規(guī)則的外形 C．有固定的熔點 D．各向性質(zhì)均相同（2024秋?崇川區(qū)月考）在不同溫度下某物質(zhì)材料的分子排列如圖所示，甲圖對應(yīng)的溫度為T1，乙圖對應(yīng)的溫度為T2，則（）A．T1＞T2 B．甲、乙兩圖中的分子都在做熱運動 C．甲圖中沿不同方向單位長度上的分子數(shù)相同 D．乙圖中沿不同方向單位長度上的分子數(shù)相同（2024春?開封期末）石墨烯是一種由碳原子緊密堆積成單層二維六邊形晶格結(jié)構(gòu)的新材料，一層層疊起來就是石墨，1毫米厚的石墨約有300萬層石墨烯。下列關(guān)于石墨、石墨烯的說法正確的是（）A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體 B．石墨烯熔解過程中吸熱，碳原子的平均動能不變 C．單層石墨烯的厚度約3μm D．碳納米管是管狀的納米級石墨，碳原子之間的化學鍵屬于強相互作用（2024?廣東三模）石墨烯是一種由碳原子緊密堆積成單層二維六邊形晶格結(jié)構(gòu)的新材料，一層層疊起來就是石墨，1毫米厚的石墨約有300萬層石墨烯。下列關(guān)于石墨烯的說法正確的是（）A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體 B．石墨烯中的碳原子始終靜止不動 C．石墨烯熔化過程中碳原子的平均動能不變 D．石墨烯中的碳原子之間只存在引力作用如圖所示，水滴在潔凈的玻璃面上擴展形成薄層，附著在玻璃上；在蠟面上可來回滾動而不會擴展成薄層。下列說法正確的是（）A．水浸潤石蠟 B．玻璃面上的水沒有表面張力 C．蠟面上水滴呈扁平形主要是由于表面張力 D．水與玻璃的相互作用比水分子間的相互作用強雨滴在空中形成后，在重力和空氣阻力的作用下下落到地面，若下落過程中，周圍空氣的溫度越來越高，最終達到勻速，則下列說法正確的是（）A．雨滴下落過程中內(nèi)能逐漸增大，是因為速度在逐漸增大 B．雨滴下落過程中機械能守恒 C．雨滴在空中近似成球形，是因為液體表面有張力 D．雨滴下落過程中，雨滴內(nèi)所有水分子的動能都增大考向三變質(zhì)量氣體模型（2024?中山區(qū)校級模擬）學校舉行趣味運動會，某同學用氣泵給“陸地龍舟”充氣。“陸地龍舟”里原有壓強為1atm的空氣0.6m3，氣泵每秒鐘能把體積為5.0×10﹣4m3，壓強為1atm的空氣打入“陸地龍舟”中。請估算氣泵工作多長時間能使“陸地龍舟”里的壓強達到1.1atm（近似認為“陸地龍舟”的體積和溫度保持不變）（）A．0.5min B．1.0min C．2.0min D．3.0min如圖所示，導熱良好的密閉容器內(nèi)封閉有壓強為p0的空氣，現(xiàn)用抽氣筒緩慢從容器底部的閥門處（只出不進）抽氣兩次。已知抽氣筒每次抽出空氣的體積為容器容積的15A．1125 B．1425 C．2514（2024?市中區(qū)校級模擬）某研究小組對山地車的氣壓避震裝置進行研究，其原理如圖乙所示，在傾角為θ＝30°的光滑斜面上放置一個帶有活塞A的導熱氣缸B，活塞用勁度系數(shù)為k＝300N/m的輕彈簧拉住，彈簧的另一端固定在斜面上端的一塊擋板上，輕彈簧平行于斜面，初始狀態(tài)活塞到氣缸底部的距離為L1＝27cm，氣缸底部到斜面底端的擋板距離為L2＝1cm，氣缸內(nèi)氣體的初始溫度為T1＝270K。對氣缸進行加熱，氣缸內(nèi)氣體的溫度從T1上升到T2，此時氣缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板，繼續(xù)加熱，當溫度達到T3時使得彈簧恰好恢復原長。已知該封閉氣體的內(nèi)能U與溫度T之間存在關(guān)系U＝kT，k＝2×10﹣3J/K，已知氣缸質(zhì)量為M＝0.4kg，活塞的質(zhì)量為m＝0.2kg，氣缸容積的橫截面積為S＝1cm2，活塞與氣缸間密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動，重力加速度為g＝10m/s2，大氣壓為p0＝1.0×105Pa，下列說法正確的是（）A．初始狀態(tài)下氣缸內(nèi)氣體壓強p1為6×104Pa B．從T1上升到T2過程中氣體吸收的熱量Q＝0.1J C．溫度為T3時氣缸內(nèi)氣體壓強為1.2×105Pa D．溫度為380K時彈簧處于壓縮狀態(tài)（2024?河西區(qū)二模）氣壓式電腦升降桌通過汽缸上下運動來支配桌子升降，其簡易結(jié)構(gòu)如圖所示。圓柱形汽缸與桌面固定連接，柱狀活塞與底座固定連接?？勺杂梢苿拥钠着c活塞之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸導熱性能良好，活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦活動。設(shè)氣體的初始狀態(tài)為A，將電腦放在桌面上保持不動，桌子緩慢下降一段距離后達到穩(wěn)定狀態(tài)B。打開空調(diào)一段時間后，室內(nèi)溫度降低到設(shè)定溫度，穩(wěn)定后氣桌面體狀態(tài)為C。則氣體從狀態(tài)A→B→C的過程中，下列說法正確的是（）A．從A到B的過程中，氣體等溫壓縮，壓強增大 B．從A到B的過程中，氣體從外界吸熱 C．從B到C的過程中，氣體等壓降溫，體積增大 D．從B到C的過程中，氣體從外界吸熱考向四熱力學定律與氣體實驗定律相結(jié)合（2024?江漢區(qū)模擬）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，發(fā)生如圖所示的一系列變化，最終回到狀態(tài)A。其中，從狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中氣體對外界做功為W0（W0＞0）。下列說法錯誤的是（）A．A→B過程中外界對氣體不做功，氣體從外界吸熱 B．B→C過程中氣體從外界吸熱，且吸收的熱量等于W0 C．狀態(tài)A與C相比，氣體分子碰撞單位面積器壁的平均力更大 D．A→B→C→A整個過程中，氣體總體從外界吸熱（2024?東湖區(qū)校級模擬）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經(jīng)過狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其壓強p與體積V的關(guān)系圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．A→B過程中氣體對外界做的功等于吸收的熱量 B．A→B過程中氣體對外界做的功小于吸收的熱量 C．B→C過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積容器壁的平均碰撞次數(shù)不斷增加 D．B→C過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積容器壁的平均碰撞次數(shù)不變（2024?龍鳳區(qū)校級模擬）在學校春季運動會上釋放的氣球是充有氦氣的可降解氣球。釋放前工作人員用容積為30L、壓強為1.0×107Pa的氦氣罐給氣球充氣（充氣過程溫度不變），要求充氣后氣球體積為5L、壓強為1.0×105Pa；氣球釋放后飄向高空，當氣球體積膨脹到8L時就會爆裂落回地面。已知高度每升高1000m，大氣溫度下降6℃，高度每升高1m，大氣壓減小11Pa，慶?，F(xiàn)場地面空氣溫度為27℃，大氣壓為1.0×105Pa，不計充氣過程的漏氣和氣球內(nèi)原有氣體，下列說法正確的是（）A．用一個氦氣罐可以充出600個符合要求的氣球 B．當氣球發(fā)生爆裂時，氣球離地面的高度為3846m C．用氮氣罐給氣球充氣過程中，氦氣放出熱量 D．要降低氣球發(fā)生爆裂時的高度，在地面充氣時可使充氣后的氣球體積適當減?。?024?市中區(qū)校級模擬）某校物理學科周活動中，出現(xiàn)了不少新穎靈巧的作品。如圖所示為高二某班同學制作的《液壓工程類作業(yè)升降機模型》，通過針筒管活塞的伸縮推動針筒內(nèi)的水，進而推動支撐架的展開與折疊，完成貨物平臺的升降。在某次實驗中，針筒連接管的水中封閉了一段空氣柱（空氣可視為理想氣體），該同學先緩慢推動注射器活塞將針筒內(nèi)氣體進行壓縮，若壓縮氣體過程中針筒內(nèi)氣體溫度不變，裝置不漏氣，則下列說法中正確的是（）A．針筒內(nèi)氣體壓強減小 B．針筒內(nèi)氣體吸熱 C．單位時間、單位面積撞擊針筒內(nèi)壁的氣體分子數(shù)減少 D．用國際單位制單位表示的狀態(tài)參量在P?1（2024?泰州模擬）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個過程后回到初始狀態(tài)a，其p﹣V圖像如圖所示。下列判斷正確的是（）A．氣體在a→b過程中做等溫變化 B．氣體在b→c過程中內(nèi)