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【2013考前回归】高中物理选修3-3知识点总结


第 1 课时

分子动理论

一、要点分析 1.命题趋势 本部分主要知识有分子热运动及内能,在 09 年高考说明中,本课时一共有五个考点,分 别是:1.物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数;2.用油膜法估测分子的大小(实验、探 究);3.分子热运动 布朗运动;4.分子间作用力;5.温度和内能.这五个考点的要求都是 I 级 要求,即对所列的

知识点要了解其内容及含义,并能在有关问题中识别和直接应用。由于近 几年《考试说明》对这部分内容的要求基本没有变化,江苏省近几年的考题中涉及到了几乎 所有的考点, 试题多为低档题,中档题基本没有。分子数量、质量或直径(体积)等微观的 估算问题要求有较强的思维和运算能力。分子的动能和势能、物体的内能是高考的热点。 2.题型归纳 随着物理高考试卷结构的变化,所以估计今后的高考试题中,考查形式与近几年大致相 同:多以选择题、简答题出现。 3.方法总结 (1)对应的思想:微观结构量与宏观描述量相对应,如分子大小、分子间距离与物体的 体积相对应;分子的平均动能与温度相对应等;微观结构理论与宏观规律相联系,如分子热 运动与布朗运动、分子动理论与热学现象。 (2)阿伏加德罗常数在进行宏观和微观量之间的计算时起到桥梁作用;功和热量在能量 转化中起到量度作用。 (3)通过对比理解各种变化过程的规律与特点,如布朗运动与分子热运动、分子引力与 分子斥力及分子力随分子间距离的变化关系、影响分子动能与分子势能变化的因素、做功和 热传递等。 4.易错点分析 (1)对布朗运动的实质认识不清 布朗运动的产生是由于悬浮在液体中的布朗颗粒(即固体小颗粒)不断地受到液体分子 的撞击,是小颗粒的无规则运动。布朗运动实验是在光学显微镜下观察到的,因此,只能看 到固体小颗粒而看不到分子,它是液体分子无规则运动的间接反映。布朗运动的剧烈程度与 颗粒大小、液体的温度有关。布朗运动永远不会停止。 (2)对影响物体内能大小的因素理解不透彻 内能是指物体里所有的分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和。分子动能取决于 分子个数和温度;分子势能微观上由分子间相对位置决定,宏观上取决于物体的体积。同时 注意内能与机械能的区别和联系。 二、典型例题 -2 3 3 例1、 铜的摩尔质量是 6.35×10 kg,密度是 8.9×10 kg/m 。求(1)铜原子的质量和体积; 3 (2)铜 1m 所含的原子数目; (3)估算铜原子的直径。

例2、 下面两种关于布朗运动的说法都是错误的,试分析它们各错在哪里。
1

(1) 大风天常常看到风沙弥漫、 尘土飞扬, 有时在室内也能看到飘浮在空气中的尘埃 的 运动,这些都是布朗运动。 (2) 布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的,固体小颗粒的体积越大,液 体分子对它的撞击越多,布朗运动就越明显。

例 3、如图所示,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的曲线所示,F>0 为斥力,F<0 为引力.a、b、c、d 为 x 轴上四个 F 特定的位置.现把乙分子从 a 处由静止释放,则( ) A.乙分子从 a 到 b 做加速运动,由 b 到 c 做减速运动 B.乙分子从 a 到 c 做匀加速运动,到达 c 时速度最大 a c b O d x C.乙分子从 a 到 b 的过程中,两分子间的分子势能一直减小 D.乙分子到达 c 时,两分子间的分子势能最小为零 例 4 相同质量的氧气和氢气温度相同,下列说法正确的是( ) A. 每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 C.两种气体的分子平均动能一定相等 B. 每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 D.两种气体的分子势能一定相等

例 5、以下说法正确的是( ) A.机械能为零,内能不为零是可能的 B.温度相同,质量相同的物体具有相同内能 C.温度越高,物体的内能越大 D.0℃的冰的内能比等质量的 0℃的水内能大 针对训练 1.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的是( ) A、显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动,这反映了液体分子运动的 无规则性 B、分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大 C、分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大 D、在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素 2.关于布朗运动,下列说法正确的是( ) A、布朗运动用眼睛可直接观察到; B、布朗运动在冬天观察不到; C、布朗运动是液体分子无规则运动的反映; D、在室内看到的尘埃不停的运动是布朗运动 3.若以

? 表示水的摩尔质量,v 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积, ? 为在标准状态下水

蒸气的密度,NA 为阿伏加德罗常数,m、△分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关
NA ? v? m

??


?
N A?

m?

?
NA

??

系式:①





v N A 其中(



A.①和②都是正确的;

B.①和③都是正确的;
2

C.②和④都是正确的; D.①和④都是正确的。 4.根据分子动理论,物质分子间距离为 r0 时分子所受引力与斥力相等,以下关于分子势能的 说法正确的是 ( ) A.当分子距离是 r0 时,分子具有最大势能,距离变大时分子势能变小 B.当分子距离是 r0 时,分子具有最小势能,距离减小时分子势能变大 C.分子距离增大,分子势能增大,分子距离越小,分子势能越小 D.分子距离越大,分子势能越小,分子距离越小,分子势能越大 5.关于分子间距与分子力的下列说法中,正确的是 ( ) A.水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间有空隙;正是由于分子间有 空隙,才可以将物体压缩 B.实际上水的体积很难被压缩,这是由于水分子间距稍微变小时,分子间的作用就表现 为斥力 C.一般情况下,当分子间距 r<r0(平衡距离)时,分子力表现为斥力,r=r0 时,分子力 为零;当 r>r0 时分子力为引力 D.弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力,正是分子引力和斥力的对应表现 6. 已知阿佛伽德罗常数为 N,某物质的摩尔质量为 M (kg/mol) 该物质的密度为ρ (kg/m3) , , 则下列叙述中正确的是 ( ) A.1kg 该物质所含的分子个数是ρ N B.1kg 该物质所含的分子个数是

?N
M

C.该物质 1 个分子的质量是

? (kg) N

D.该物质 1 个分子占有的空间是

M (m3) ?N

7.甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略) ,设甲固定不动,在乙逐渐 向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能变化情况的下列说法正确的是( ) A.分子势能不断增大 B.分子势能不断减小 C.分子势能先增大后减小 D.分子势能先减小后增大 8.关于分子的热运动,下列说法中正确的是( ) A.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大 B.当温度降低时,物体内每一个分子热运动的速率一定都减小 C.当温度升高时,物体内分子热运动的平均动能必定增大 D.当温度降低时,物体内分子热运动的平均动能也可能增大 9.下列说法中正确的是( )

A.只要温度相同,任何分子的平均速率都相同 B.不管分子间距离是否大于 r0(r0 是平衡位置分子距离) ,只要分子力做正功,分子势
3

能就减小,反之分子势能就增加 C.10 个分子的动能和分子势能的总和就是这 10 个分子的内能 D. 温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的速率 10.当分子间距离大于 10r0(r0 是分子平衡位置间距离)时,分子力可以认为是零,规定此 时分子势能为零。当分子间距离是平衡距离 r0 时,下列说法中正确的是( ) A.分子力是零,分子势能也是零 B.分子力是零,分子势能不是零 C.分子力不是零,分于势能是零 D.分子力不是零,分子势能不是零 11.在下列叙述中,正确的是?? ( ) A.物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子平均动能越大 B.布朗运动就是液体分子的热运动 C.一切达到热平衡的系统一定具有相同的温度 D.分子间的距离 r 存在某一值 r0,当 r<r0 时,斥力大于引力,当 r>r0 时,引力大于斥力 12.如图所示,甲分子固定在坐标原点 O,乙分子位于 r 轴上距原点 r3 的位置.虚线分别表示 分子间斥力 f 斥和引力 f 引的变化情况,实线表示分子间的斥力 f 与引力的合力 f 的变化情况。若把乙分子由静止释放,则乙分 f斥 子( ) A.从 r3 到 r1 做加速运动,从 r1 向 O 做减速运动 r3 f B.从 r3 到 r2 做加速运动,从 r2 到 r1 做减速运动 O r r1 r2 甲 乙 C.从 r3 到 r1,分子势能先减少后增加 D.从 r3 到 r1,分子势能先增加后减少 f引 13.在粗测油酸分子大小的实验中,具体操作如下: ①取油酸 1.00mL 注入 250mL 的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到 250mL 的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸的酒精溶液。 ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到 1.00mL 为止, 恰好共滴了 100 滴。 ③在水盘内注入蒸馏水,静置后滴管吸取油酸的酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液, 酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一油膜。 2 2 ④测得此油膜面积为 3.60×10 cm 。 (1)这种粗测方法是将每个分子视为 ,让油酸尽可能地在水面上散开, 油膜面积可视为 ,这层油膜的厚度可视为油分子的 。 (2)利用数据可求得油酸分子的直径为 m。 14.(1)如图所示,把一块洁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,必须用比玻璃板重力______的拉力向上拉橡皮 筋,原因是水分子和玻璃的分子间存在______作用。 (2)往一杯清水中滴入一滴红墨水,一段时间后,整杯水都变成了红色,这一现象 在物理学中称为______现象,是由于分子的_______而产生的,这一过程是沿着分子热运动的 无序性_____的方向进行的。
4

参考答案 典型例题答案 例1 解: (1)铜原子的质量 m ?

M 6.35 ?10?2 ? kg ? 1.05 ?10?25 kg 23 N A 6.02 ?10

铜原子的体积 V0

?

V M 6.35 ?10?2 ? ? m3 ? 1.19 ?10?29 m3 N A ? N A 8.9 ?103 ? 6.02 ?1023

(2)1 m 铜的摩尔数为 n ?
3

?V
M

?

8.9 ?103 ?1 mol ? 1.4 ?105 mol 6.35 ?10?2

1 m 铜中含铜原子数 n? ? nN A
3

? 1.4 ?105 ? 6.02 ?1023 ? 8.4 ?1028 个
3

(3)把铜原子看成球体,直径 D ?

6V0

3

?

?

6 ?1.19 ?10?29 m ? 2.8 ?10?10 m 3.14
-6

例 2.解析:能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的,一般数量级在 10 m,肉眼是看不到的,必须 借助于显微镜,风天看到的沙尘都是颗粒较大的;它们的运动是由于气流作用下的定向移动,所以它们的运 动不能称为布朗运动。 如果颗粒过大,液体分子对它的撞击在各个方向上是接近均匀的,微粒的惯性也越大,微粒就不会做布朗运 动了。 例 3 答案:C 例 4.答案:C 解析:与重力、弹力相似,分子力做功与路径无关,可以引进分子势能的概念。分子间所具有 解析 :温度是分子平均动能的标志,氧气和氢气的温度相同,其分子的平均动能应相同, 的势能由它们的相对位置所决定。分子力做正功时分子势能减小,分子力做负功时分子势能增加。 但分子的运动速率有的大,有的小,各个分子的动能并不相同,只是所有分子的动能的平均值相同。分子势 能与分子间距离有关,即与体积有关,因此,无法比较两种气体的分子势能。 例 5.答案:A 解析:A.正确,因为机械能为零,但内能不能为零; B.不正确,因为物体的内能由物体的温度、体积、物态等因素决定; C.不正确,原因同上; D.由于0℃的冰的体积比0℃的水大,温度相同,有的同学错认D正确,实际上有较为复杂的反常膨 胀的现象,我们用体积来讨论其内能是不适合的,我们可以从能量角度来讨论.因为 0℃的冰熔化为 0℃的水 要吸收热量或对它做功,所以有其他形式的能转化为内能或内能转移给冰,所以 0℃的水的内能比等质量的 0℃的冰的内能大,所以D不正确。 针对训练答案 1.B 2. C 3. B 引力 4. B 5. ABCD 直径 (2)扩散 6. D 7. D 8.C
-9

9.B 增大

10.B

11. ACD

12. A

13. (1)球形 14. (1)大

单分子油膜

(2)1.11×10 。 无规则热运动

5

第 2 课时 一、要点分析

固体、液体和气体

本节内容在高考考试说明中,均为Ⅰ级要求,即要求对所学知识了解内容及含义,并能 在有关问题中识别和直接应用。在高考中多以选择题或填空题形式出现,大多属较易题。 本节需要掌握的知识点如下: 知道晶体和非晶体的区别,知道晶体的微观结构。 了解液晶的微观结构、主要性质及在显示技术中的应用。知道液体的表面张力现象。了 解饱和汽及饱和气压的概念。 了解气体实验三定律,知道理想气体实验模型。 (不要求用气体实验定律进行定量计算) 会用气体分子运动论对气体定律进行微观解释。理解 p-V、p- T 图、V-T 图的意义,会用 它们解决有关的问题. 二、典型例题 例 1:在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡,然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面,结 果得到如图所示的两种图样,则( A. 样本 A 一定是非晶体 B. 样本 A 可能是非晶体 C. 样本 B 一定是晶体 D. 样本 B 不一定是晶体 答案:B C 要知道只有单晶体才具有各向异性,而多晶体和非晶体都是各向同性。 例 2:关于液体的表面张力,下述说法哪个是错误的?( ) )

A.表面张力是液面各部分间相互吸引的力,方向与液面相平行 B.表面张力是液面分子间作用力的宏观体现 C.表面层里分子距离比液体内部小些,分子间表现为引力 D.不论是水还是水银,表面张力都要使液面收缩 答案:C 在液体与气体相接触的表面层中,液体分子的分布较内部稀疏,即分子间距大于 r0, 分子间表现为引力,其宏观表现是使液面收缩,好像绷紧的橡皮膜一样。所以错误的只有 C 选项。 例 3:在密闭的容器内,放置一定量的液体,如图(a)所示,若将此容器置于在轨道上正常 运行的人造地球卫星上,则容器内液体的分布情况,应是( )

6

A.仍然如图(a)所示 C.可能如图(b)中⑶或可能⑷所示

B.只能如图(b)中⑴所示 D.可能如图(b)中⑴或可能⑵所示

答案:D.由于不知液体与容器是浸润还是不浸润,所以液面可能如图(b)中(1)或(2) 所示形状。 例 4.关于饱和汽,正确的说法是( )

A.在稳定情况下,密闭容器中如有某种液体存在,其中该液体的蒸汽一定是饱和的 B.密闭容器中有未饱和的水蒸气,向容器内注入足够量的空气,加大气压可使水汽饱和 C.随着液体的不断蒸发,当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动 态平衡 D.对于某种液体来说,在温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,所以 其蒸汽饱和所需要的压强增大 答案:ACD 在饱和状态下,液化和汽化达到动态平衡,即达到稳定状态,所以 AC 正确;液体 的饱和汽压与其温度有关,即温度升高饱和汽压增大,所以 D 正确;饱和汽压是指液体蒸汽 的分气压,与其他气体的压强无关,所以 B 错误。 例 5. 一定质量的理想气体处于某一平衡态,此时其压强为 p0,欲使气体状态发生变化后压 强仍为 p0,通过下列过程能够实现的是( ) A.先保持体积不变,使气体升温,再保持温度不变,使气体压缩 B.先保持体积不变,使压强降低,再保持温度不变,使气体膨胀 C.先保持温度不变,使气体膨胀,再保持体积不变,使气体升温 D.先保持温度不变,使气体压缩,再保持体积不变,使气体降温 答案:CD 由理想气体的状态方程,即可定性判断出结果。 三、针对训练 1.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是 ( A.单晶体具有各向异性 B.多晶体也具有各向异性 C.非晶体的各种物理性质,在各个方向上都是相同的 D.晶体的各种物理性质,在各个方向上都是不同的 2.如图所示,为质量恒定的某种气体的 p-T 图,A、B、C 三态中体积最大的状态是( A.A 状态 C.C 状态 ) )

B.B 状态 D.条件不足,无法确定
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3.下列现象哪些是毛细现象( A.粉笔把纸上的墨水吸干



B.车轮在潮湿的地上滚过之后,车辙中会渗出水 C.托利拆利管内的水银面高于管外的水银面 D.植物根部的养分,能升到植物上部枝叶中 4.关于液体表面的收缩趋势,正确的说法是: ( )

A.因为液体表面分子分布比内部密,所以有收缩趋势 B.液体表面分子分布和内部相同,所以有收缩趋势 C.因为液体表面分子分布比内部稀,所以有收缩趋势 D.液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用,使液体表面有收缩趋势 5.下列说法中正确的是( )

A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器 壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大 B.气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子 数增多,从而气体的压强一定增大 C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加 D.分子 a 从远处趋近固定不动的分子 b,当 a 到达受 b 的作用力为零处时,a 的动能一 定最大 6.一定质量的理想气体,在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p1、V1、T1,在另一 平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p2、V2、T2,下列关系正确的是( ) A.p1=p2,V1=2V2,T1= T2 C.p1=2p2,V1=2V2,T1=2T2
1 2 1 2

B.p1=p2,V1= V2,T1=2T2 D.p1=2p2,V1=V2,T1=2T2

7.两端封闭的玻璃管,中间有一段水银把空气分割为两部分,当玻璃管竖直时,上、下两部 分的空气体积相等,如果将玻璃管倾斜,则( A.水银柱下降,上面空气体积增大 C.水银面不动,上面空气体积不变 )

B.水银柱上升,上面空气体积减小 D.下面部分的空气压强减小 )

8.一定质量气体作等容变化,温度降低时,气体的压强减小,这时 ( A.分子平均动能减小 C.分子平均密度变小了 B.分子与器壁碰撞时,对器壁的总冲量减小

D.单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数减少 )

9.对一定量的气体,若用 N 表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则( A.当体积减小时,V 必定增加 B.当温度升高时,N 必定增加
8

C.当压强不变而体积和温度变化时,N 必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时,N 可能不变 10.如图所示,两个相通的容器 P、Q 间装有阀门 K、P 中充满气体,Q 为真空,整个系统与 外界没有热交换。打开阀门 K 后,P 中的气体进入 Q 中,最终达到平衡,则( A.气体体积膨胀,内能增加 B.气体分子势能减少,内能增加 C.气体分子势能增加,压强可能不变 D.Q 中气体不可能自发地全部退回到 P 中 11.关于气体压强,以下理解不正确的是 ( ) )

A.从宏观上讲,气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小 B.从微观上讲,气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的 C.容器内气体的压强是由气体的重力所产生的 D.压强的国际单位是帕,1Pa=1N/m
2

12.如图所示,一端封闭的玻璃管开口向下竖直倒插在水银槽中,其位置保持固定。已知封闭 端内有少量空气。若大气压强变小一些,则管中在水银槽水银面上方的水银柱高度 h 和封闭 端内空气的压强 p 将如何变化( A.h 变小,p 变大 C.h 变大,p 变小 )

B.h 变大,p 变大 D.h 变小,p 变小 )

13. (08 全国卷Ⅱ)对一定量的气体, 下列说法正确的是( A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体分子的热运动越剧烈, 气体温度就越高

C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少 14. (08 重庆卷)地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交热忽略不计.已知大气压 强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能) ( A.体积减小,温度降低 C.体积增大,温度降低 B.体积减小,温度不变 D.体积增大,温度不变 )

15.(08 上海卷)已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定质量的理 想气体由状态 1 到状态 2 的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.单调变化
9



D.保持不变

参考答案 1、 ACD 2、 3、 4、C 5、 C AD D 6、D 7、 BD BC 14、C 15、B 8、 ABD 9、 C10、 D 11、C 12、 D 13、

热力学定律及能量守恒 一、要点分析 命题趋势 热力学第一定律,能量守衡为(Ⅱ)级要求,要引起高度重视。热力学第二

定律的微观解释属于新增内容,可能会出现简答题,要注意这一变化。 题型归纳 题型主要以选择题,简答题,计算题为主. 易错点分析 对热力学第一定律公式各个量符号的选取容易出错, 对热力学第二定律

的内容理解不透彻,容易出错。 二、 典型例题 例 1 一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了 8× 4J 的功,气体的内能减少 10 了 1.2× 5J,则下列各式中正确的是 ( 10 )

A.W=8× 4J,ΔU =1.2× 5J ,Q=4× 4J 10 10 10 B.W=8× 4J,ΔU =-1.2× 5J ,Q=-2× 5J 10 10 10 C.W=-8× 4J,ΔU =1.2× 5J ,Q=2× 4J 10 10 10 D.W=-8× 4J,ΔU =-1.2× 5J ,Q=-4× 4J 10 10 10 例 2 下列说法中正确的是:( )

A、物体吸收热量,其内能必增加 B、外界对物体做功,物体内能必增加 C、物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能减少 D、物体温度不变,其内能也一定不变 例 3 下列各种说法正确的是( )

A、物体从 10℃变为 8℃,其热量减少了 B、物体从 10℃变为 8℃,放出了一定的内能 C、物体从 10℃变为 8℃,其内能减少了
10

D、物体从 10℃变为 8℃,物体可能释放了一定的热量 例 4 下列说法正确的是 A. 热量不可能由低温物体传递到高温物体 B. 外界对物体做功,物体内能必定增加 C. 第二类永动机不可能制成,是因为违反了能的转化和守衡定律 D. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化 例 5 一定质量的气体,在压缩过程中外界对气体做功 300J,但这一过程中气体的 内能减少了 300J,问气体在此过程中是吸热还是放热?吸收(或放出)多少热量? 解析:由题意可知,W=300J,ΔU=-300J,根据热力学第一定律可得 Q=ΔU-W=-300J-300J=-600J Q 为负值表示气体放热,因此气体放出 600J 的热量。 例 6 一定质量的气体从外界吸收了 4.2× 5J 的热量,同时气体对外做了 6× 5J 的功, 10 10 问: (1)物体的内能是增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)分子的平均动能是增加还是减少? 解析:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2× 5J 10 气体对外做功:W=-6× 5J 10 由热力学第一定律:ΔU=W+Q=(-6× 5)+(4.2× 5J)=-1.8× 5J 10 10 10 ΔU 为负,说明气体的内能减少了。所以,气体内能减少了 1.8× 5J。 10 (2)因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功, 气体分子势能增加了。 (3) 因为气体内能减少, 同时气体分子势能增加, 说明气体分子的平均动能一定减少了。 本题以热力学第一定律关系式为起点,结合分子动理论中内能的定义,分析得出:①气 体对外做功,体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功,气体分子势能增加了②气体 内能减少,同时气体分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了。 三、针对训练 1.在热力学第一定律的表达式 ΔU=W+Q 中关于 ΔU、W、Q 各个物理量的正、负,下列 说法中正确的是 ( ) A.外界对物体做功时 W 为正,吸热时 Q 为负,内能增加时 ΔU 为正
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B.物体对外界做功时 W 为负,吸热时 Q 为正,内能增加时 ΔU 为负 C.物体对外界做功时 W 为负,吸热时 Q 为正,内能增加时 ΔU 为正 D.外界对物体做功时 W 为负,吸热时 Q 为负,内能增加时 ΔU 为负 2.关于物体内能的变化,以下说法正确的是 ( A.物体吸热,内能一定增大 B.物体对外做功,内能可能增大 C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变 D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变 3.自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,下列说法正确的是 A.秋千的机械能守恒 C.只有动能和重力势能的相互转化 B.秋千的能量正在消失 D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒 ( ) ( ) )

4.下列各物体在所经历的过程中,内能增加的有 A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体 B.水平飞行并射穿木块的子弹 C.在绝热的条件下被压缩的气体

D.在光滑水平面上运动的两个小球,碰撞后以共同的速度运动 5. 根据热力学第二定律,下列判断正确的是( )

A、电流的能不可能全部变为内能 B、在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能 C、热机中,燃气内能不可能全部变为机械能 D、在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体。 6. 第二类永动机不可以制成,是因为( )

A、 违背了能量的守恒定律 B、热量总是从高温物体传递到低温物体 C、机械能不能全部转变为内能 D、内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化 7.对于在一个大气压下 100℃的水变成 100℃的水蒸气的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.水的内能增加,对外界做功,一定是吸热 B.水的内能不变,对外界做功,从外界吸热
12

C.水的内能减少,对外界不做功,向外界放热 D.水的内能增加,对外界做功,向外界放热 8.为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化,以下方法可行的是 ( ) A.以较大的功率对物体做功 C.该物体以较大的功率对外做功 9.下列有关熵的说法正确的是( B. .以较小的功率对物体做功 D. 该物体以较小的功率对外做功 )

A.熵是系统内分子运动无序性的量度 B.熵值越大,代表越为无序 C.在自然过程中熵总是增加的 D.热力学第二定律也叫熵减小原理 10.下列说法正确的是 ( )

A.物体吸收热量,其温度一定升高 B.热量只能从高温物体向低温物体传递 C.遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D.做功和热传递是改变物体内能的两种方式 11.关于热量的下列说法中正确的是 A、温度高的物体含有的热量多 B、内能多的物体含有的热量多 C、热量、功和内能的单位相同 D、热量和功都是过程量,而内能是一个状态量 12.下列说法中正确的是: A、物体吸收热量,其内能必增加 B、外界对物体做功,物体内能必增加 C、物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能减少 D、物体温度不变,其内能也一定不变 13.空气压缩机在一次压缩中,空气向外界传递的热量 2.0 × 5J,同时空气的内能增 10 加了 1.5 × 5J. 这时空气对外做了多少功? 10

13

14.有一个 10m 高的瀑布, 水流在瀑布顶端时速度为 2m/s, 在瀑布底与岩石的撞击过程 中,有 10%的动能转化为水的内能,请问水的温度上升了多少摄氏度?已知水的比热容为 4.2× 103 J/(kg· ℃).

15.

试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单的评析

典型例题答案: 例 1 解析:本题主要考查热力学第一定律的应用。因为外界对气体做功, W 取正值,即 W=8× 4J;内能减少,ΔU 取负值,即 ΔU=-1.2× 5J;根据 ΔU=W+Q,可知 10 10 Q=ΔU-W=-1.2× 5-8× 4=-2× 5J,即 B 选项正确。 10 10 10 例 2 答案:C 评析:在分析问题时,要求考虑比较周全,既要考虑到内能包括分子动能 和分子势能,又要考虑到改变内能也有两种方式:做功和热传递. 例 3 解答:C、D 点评:功、热量是能量转化的量度,食是与内能的变化相联系的,是 过程量,内能是状态量。物体的内能除与温度有关外,还与物体的物质的量、体积、物态等 因素有关。 例 4 答案:D 解析:热量在一定条件下可由低温物体传递到高温物体(如冰箱)。外

界对物体做功同时并放热的情况下,物体内能不一定增加。第二类永动机不违反能量守衡定 律,但违反了热力学第二定律,所以不可能制成。故 ABC 错,D 对 针对训练 答案 1. C 2. BC 3. D 4. BCD 5. BCD 10. D 11.CD 12.C 13.所以此过程中空气对外做了 0.5 × 5J 的功. 10 14. = 2.4× –3 ℃ 10 6. D 7. A 8. AC 9. ABC

15. 热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础,前者对自然过程 没有任何限制,只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失,反映的是物体内能 的变化与热量、做功的定量关系;后者则是解决哪些过程可以自发地发生,哪些过程必须借 助于外界条件才能进行。

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