1、专题十四 热学,高考物理 (北京市专用),1.(2018北京理综,14,6分)关于分子动理论,下列说法正确的是 ( ) A.气体扩散的快慢与温度无关 B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.分子间同时存在着引力和斥力 D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大,考点一 分子动理论 A组 自主命题北京卷题组,五年高考,答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子运动越 剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子的运 动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故C对、D 错。,易错点拨 分子力与
2、分子间距离的关系 分子间同时存在引力与斥力,两力的大小均与分子间距有关,分子力是指这两个力的合力,下图 为斥力f斥、引力f引及分子力f分随分子间距离r的变化关系图线。,2.(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 ( ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大,答案 C 本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运 动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成冰后, 分子热运动依然存在,
3、B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速 率都会增大,D项错误。,易错点拨 分子热运动与物体运动、物态变化的关系 水流速度大,只是说明水流整体运动的动能大,是宏观运动的表现,而分子热运动是指物体内部 的分子微观层面的运动,两者没有必然联系;水凝结成冰的过程,温度保持不变,分子热运动的 平均动能不变,这一过程中物体放出热量,内能减少。,3.(2016北京理综,20,6分,0.51)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
4、表示球体直径小于或等于10 m、2.5 m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,PM1 0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1.010-6 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所受到的重力 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,答案 C PM10的直径小于或等于1010-6 m=1.010-5
5、 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡, B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度随高度 的增加而增大,D错误。,失分警示 本题易错选D而失分,题目中明确提出“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”,并没有明 确PM2.5的浓度随高度的变化情况。,评析 本题联系社会热点问题,考查相关的热学知识。,4.2018课标,33(1),5分对于实际的气体,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.气体
6、的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能,B组 统一命题、课标卷题组,答案 BDE,解析 本题考查气体的内能。 气体的内能是指所有气体分子的动能和分子间的势能之和,故A、C项错误。,知识归纳 气体的内能 对于质量一定的气体,所有分子的势能和动能之和等于气体的内能。对于理想气体,分子的势能可忽略不计。,5.2017课标,33(1),5分氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数 的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
7、下列说法正确的是 。,A.图中两条曲线下面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分 比较大,解析 本题考查气体分子速率及分布率。 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子数总和占总分子数的百分比,故面积相等,A正确、 D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子数所占总分 子数的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面 积可知0
8、时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。,答案 ABC,6.2015课标,33(1),5分,0.425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,解析 扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩 散越快,A正确;气体、液体、固体的分肛子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和 固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生
9、变化,不属于化学变化,B错误。,答案 ACD,7.(2009北京理综,13,6分)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。图中记录的是 ( )A.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,C组 教师专用题组,答案 D 微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下,做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中 不易描绘出微粒的实际轨迹;而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则 性,也能充分反映微粒布朗运动的无规则性,本实验记录描绘的正是某一微粒位置的连线,故选D。,8.(2008北京理综,15,6分)
10、假如全世界60亿人同时数 1 g 水的分子个数,每人每小时可以数5 000 个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取61023 mol-1)( ) A.10年 B.1千年 C.10万年 D.1千万年,答案 C 1 g水所含水分子的个数为 61023,要数完水分子个数所需时间为t=年=1105年,所以答案为C。,1.(2015北京理综,13,6分,0.95)下列说法正确的是 ( ) A.物体放出热量,其内能一定减小 B.物体对外做功,其内能一定减小 C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加 D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变,考点二 内能 热力学定律 A组
11、 自主命题北京卷题组,答案 C 根据热力学第一定律U=Q+W判断,只有C项正确。,考查点 内能及热力学第一定律。,思路点拨 做功和热传递都可以改变内能,物体内能的变化要综合分析这两个因素。,2.(2014北京理综,13,6分,0.99)下列说法中正确的是 ( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变,答案 B 温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子 平均动能减小,故A错误B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观 上取决
12、于物体的温度、体积和物质的量,故C、D错误。,考查点 内能和分子动理论。,思路点拨 温度反映分子平均动能的大小,而内能包括了所有的分子动能和势能两部分。,3.(2013北京理综,13,6分,0.90)下列说法正确的是 ( ) A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.物体对外界做功,其内能一定减少,答案 A 布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)分 子的运动,故A选项正确,B选项错误;由热力学第一定律U=W+Q知,若物体从外界吸收热量同 时对外做功,其内能也可能不变或减少,C
13、选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能也可 能增加或不变,D选项错误。,考查点 布朗运动和热力学第一定律。,易错警示 布朗运动是对分子运动的间接体现。,4.2017课标,33(1),5分如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板 右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定 后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是 。 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子
14、的平均动能不变,B组 统一命题课标卷题组,解析 本题考查理想气体内能的改变途径、热力学第一定律。气体自发扩散时不对外做功, W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C错误;气 体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故U0,气体内能增大,故理想气体的 温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。,答案 ABD,知识归纳 对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外 界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。,5
15、.2016课标,33(1),5分关于热力学定律,下列说法正确的是 。 A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定 达到热平衡,答案 BDE,解析 若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做功是改变物体内能的途 径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做功,由理想气体状态方程 =C知,气体温度 升高,内能增加,故一定吸热,选项C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分别 与状态确定的第三个
16、系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两个 系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。,易错点拨 (1)吸放热与温度的升降没有直接因果关系;(2)内能改变的两个途径为热传递和做 功;(3)分析等压膨胀过程的吸放热时要分析其内能的变化;(4)弄清热平衡的含义。,评析 此题考查热力学基本知识,难度为易,考生须弄清每个选项的意思,结合相关概念的含 义、热力学定律内容及理想气体状态方程等知识,逐项分析判断。,6.2016课标,33(1),5分关于气体的内能,下列说法正确的是 。 A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩
17、时,内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加,解析 由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关, 再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相 同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律 知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气 体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的 标志,所以D项正确;由理想气体状态方程 =C知,
18、p不变V增大,则T增大,故E项正确。,答案 CDE,知识归纳 物体的内能与物体的机械运动无关;一定量的实际气体的内能与气体体积、温度 都有关,而一定量的理想气体的内能只与温度有关。,评析 本题考查了物体内能的概念、实际气体与理想气体的区别、应用热力学第一定律分 析问题的能力。,7.(2007北京理综,16,6分)为研究影响家用保温瓶保温效果的因素,某同学在保温瓶中灌入热 水,现测量初始水温,经过一段时间后再测量末态水温。改变实验条件,先后共做了6次实验,实 验数据记录如表:,C组 教师专用题组,下列研究方案中符合控制变量方法的是 ( ) A.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第1、3、5次实
19、验数据 B.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第2、4、6次实验数据 C.若研究初始水温与保温效果的关系,可用第1、2、3次实验数据 D.若研究保温时间与保温效果的关系,可用第4、5、6次实验数据,答案 A 要研究影响家用保温瓶保温效果的因素,首先要猜想有哪些因素影响到保温效果, 然后在研究某个因素对保温效果的影响时,需要保证其他因素不变,即用控制变量的方法进行 研究。保温效果可以用初、末态水温之差来表示,题中已给出了影响到保温效果的因素有瓶 内水量、时间、初态水温,而要研究某一个因素对保温效果的影响,则需要保证其他因素相 同。若研究瓶内水量与保温效果的关系,则应保证初态水温、时间相同,选择
20、不同的水量比较 它们的末态水温情况,因此应选择第1、3、5次实验数据,所以选项A正确,选项B错误。若研究 初始水温与保温效果的关系,则应保证水量、时间相同,选择不同的初态水温比较它们的末态 水温情况,而题中的记录表格中没有符合此条件的记录,所以选项C错误。若研究保温时间与 保温效果的关系,则应保证水量、初态水温相同,选择不同的保温时间比较它们的末态水温情 况,而题中的记录表格中没有符合此条件的记录,所以选项D错误。,8.(2006北京理综,15,6分)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内为 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
21、,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,答案 D 题给条件有“Q内为真空”“系统与外界没有热交换”。K打开后,P中的气体进 入Q中,此过程气体体积增大,外界对气体不做功,系统与外界又没有热交换,由U=W+Q知,在Q =0,W不大于零的情况下,U不可能大于零,A、B错;内能不可能增加就表示气体分子的平均动 能不可能增大,气体体积增大将造成单位体积的分子数减少,由气体压强的产生原因知气体压 强将减小,C错;观察和探究过液体扩散现象的学生将知道,扩散这一过程具有不可逆性,由此很 容易确定D正确
22、。,1.(2017北京海淀一模,14)下列说法中正确的是 ( ) A.悬浮在液体中的微粒质量越大,布朗运动越显著 B.将红墨水滴入一杯清水中,一会儿整杯清水都变成红色,说明分子间存在斥力 C.两个表面平整的铅块紧压后会“粘”在一起,说明分子间存在引力 D.用打气筒向篮球内充气时需要用力,说明气体分子间有斥力,考点一 分子动理论,A组 20162018年高考模拟基础题组,三年模拟,答案 C 温度越高,微粒越小,布朗运动越显著,A错。B选项是扩散现象,说明分子永不停息 地运动着。D选项,充气需要用力是因为气体分子对器壁频繁撞击产生压强。,2.(2018北京西城一模,13)关于两个分子之间的相互作用
23、力,下列判断正确的是 ( ) A.两分子处于平衡位置时,分子间没有引力和斥力 B.两分子处于平衡位置时,分子间的引力和斥力大小相等 C.两分子间距离减小时,分子间的引力增大斥力减小 D.两分子间距离增大时,分子间的引力减小斥力增大,答案 B 两分子间的引力和斥力随分子间距的增大而减小,分子力随分子间距的变化如图 所示,两分子处于平衡位置时,F引=F斥,B对。,解题关键 分子间作用力与分子间距的关系。,3.(2018北京丰台一模,13)分子间的距离减小时 ( ) A.分子势能一定减小 B.分子势能一定增大 C.分子间引力和斥力都减小 D.分子间引力和斥力都增大,答案 D 分子间的引力和斥力都随分
24、子间距离的减小而增大,因此D项正确,C项错。当分子 间距离为平衡距离r0时,对应分子间作用力为0,分子势能最小,当分子间距离由无穷远逐渐减 小时,分子势能先减小后增大,A、B项错误。,解题关键 会画分子间作用力及分子势能随分子间距离变化的关系图像。,4.(2017北京海淀二模,13)下列说法中正确的是 ( ) A.物体的温度升高时,其内部每个分子热运动的动能都一定增大 B.气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数一定越多 C.物体的温度越高,其内部分子的平均动能就一定越大 D.分子间距离减小,分子间的引力和斥力都一定减小,答案 C 温度升高时分子的平均动能增大,A错,C正确。气体的压强越大,单
25、位体积内气体的 分子个数不一定越多,可能是分子平均动能变大,B错。分子间距离减小,分子间的引力和斥力 都变大,D错。,考查点 热学相关知识。,知识拓展 微观角度:压强由分子数密度(单位体积内分子个数)、分子平均动能共同决定。 宏观角度:压强由温度、体积共同决定。,5.(2016北京海淀零模,13)利用下列哪一组物理量可以算出二氧化碳的摩尔质量 ( ) A.二氧化碳的密度和阿伏加德罗常数 B.二氧化碳分子的体积和二氧化碳的密度 C.二氧化碳分子的质量和阿伏加德罗常数 D.二氧化碳分子的体积和二氧化碳分子的质量,答案 C 摩尔质量是指“阿伏加德罗常数”个分子的质量,即M=m0NA,故选项C正确。,
26、6.(2016北京东城二模,13)已知阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M,密度为。则一个油 酸分子的质量可表示为 ( ) A. B. C. D.,答案 A 因一摩尔油酸含有“阿伏加德罗常数”个分子,一摩尔油酸的质量即摩尔质量,故 一个油酸分子的质量m= ,A项正确。,考查点 阿伏加德罗常数。,解题关键 一个油酸分子的质量m= 。,7.(2017北京昌平二模,14)关于分子动理论,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 C.两个分子间距离减小时,分子间的引力减小,斥力增大 D.如果两个系统处
27、于热平衡状态,则它们的内能一定相同,答案 A B项,压缩气体,气体体积减小,单位体积内气体分子数变多,对器壁或置于其中的物 体压强增大,因此表现出抗拒压缩的力。C项,分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而 增大,只不过斥力变化得快。D项,两系统处于热平衡状态,温度相同,内能与温度、体积、物质 的量等都有关。,考查点 分子动理论、分子间作用力、气体压强产生的原因、温度、内能。,易错警示 压缩气体时气体表现出抗拒压缩的力的原因的解释,学生易误认为是分子间的斥 力。气体分子无规则热运动频繁撞击器壁从而产生压强,压缩气体,气体压强增大,从而对外表 现出斥力。,8.(2018北京东城一模,13)下列说
28、法正确的是 ( ) A.气体对外界做功,其内能一定减小 B.气体从外界吸热,其内能一定增大 C.温度越低,分子的平均动能越大 D.温度越高,分子热运动越剧烈,考点二 内能 热力学定律,答案 D 根据热力学第一定律U=W+Q,气体内能的变化由做功和热传递共同决定,不单取 决于其中一个因素,因而A、B均错误。温度越高,分子平均动能越大,温度越低分子平均动能 越小,所以C错。温度越高,分子无规则运动越剧烈,故D正确。,易错警示 判断内能变化时,做功和热传递都要考虑。,9.(2018北京海淀一模,13)关于热现象,下列说法正确的是 ( ) A.物体温度不变,其内能一定不变 B.物体温度升高,其分子热运
29、动的平均动能一定增大 C.外界对物体做功,物体的内能一定增加 D.物体放出热量,物体的内能一定减小,答案 B 由热力学第一定律U=W+Q知,物体内能的变化由做功和热传递共同决定,A、C、 D错误。温度是物体分子平均动能的标志,B正确。,解题关键 熟知热力学第一定律。,10.(2017北京西城一模,13)下列说法正确的是 ( ) A.液体分子的无规则运动称为布朗运动 B.两分子间距离减小,分子间的引力和斥力都减小 C.热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=t+273.15 K D.物体对外做功,其内能一定减小,答案 C 悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动,A错。两分子间距离减小, 分子
30、间的引力和斥力都增大,B错。由热力学第一定律U=W+Q可知,物体对外做功,内能不一 定减小,D错。,11.(2016北京海淀二模,13)如图所示,在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉,迅速向下压活塞,筒内气体被压缩后可点燃硝化棉。在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中 ( ) A.气体对外界做正功,气体内能增加 B.外界对气体做正功,气体内能增加 C.气体的温度升高,压强不变 D.气体的体积减小,压强不变,答案 B 气体被迅速压缩,外界对气体做正功,气体内能增加,温度升高到硝化棉的燃点即可 使其点燃,由理想气体状态方程 =C知,温度升高、体积减小,则压强增大,B项正确,A、C、 D项错
31、误。,12.(2017北京西城二模,14)对一定质量的气体,忽略分子间的相互作用力。当气体温度升高时, 下列判断正确的是 ( ) A.气体的内能不变 B.气体分子的平均动能增大 C.外界一定对气体做功 D.气体一定从外界吸收热量,答案 B 气体内能等于气体内所有分子热运动的动能与分子势能之和,由于忽略分子间的 相互作用力,分子势能为零,所以气体内能等于气体内所有分子热运动的动能,温度升高,分子 平均动能增大,内能增大,B正确,A错误。由热力学第一定律U=W+Q可知,内能增大,W、Q不 一定都是正值,C、D错误。,考查点 内能、热力学第一定律。,解题关键 气体忽略分子势能。,13.(2017北京
32、顺义二模,13)下列说法正确的是 ( ) A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.气体压强是气体分子间的斥力产生的 C.物体的温度越高,分子的平均动能越大 D.对一定质量的气体加热,其内能一定增加,答案 C 布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,是液体分子热运动的反映,A项错。气 体压强产生的原因是气体分子无规则热运动,频繁撞击物体表面,B项错。温度是分子平均动 能大小的标志,C项正确。由热力学第一定律:W+Q=U知,对一定质量的气体加热,气体吸热, 但若对外做更多功,则会导致内能减小,D项错。,14.(2016北京海淀一模,13)下列说法中正确的是 ( ) A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
33、 B.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均增大 C.当分子间距离增大时,分子势能一定增大 D.物体的内能变化,它的温度并不一定发生变化,答案 D 布朗运动指的是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,A错误。分子间距离增大 时,分子间的引力和斥力均减小,B错误。当分子间距离为平衡距离r0时,分子势能最小,分子间 距rr0时,分子间作用力表现为引力,随分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能增大;分子 间距rr0时,分子间作用力表现为斥力,随分子间距离的增大,分子势能减小,如图所示,C错误。 物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关,因此D项正确。,15.2018北京丰台一模,23(3)机械
34、能与内能转化和守恒。 理想气体的分子可视为质点,分子间除相互碰撞外,无相互作用力。如图所示,正方体容器内密 封着一定质量的某种理想气体。每个气体分子的质量为m,已知该理想气体分子平均动能与 温度的关系为 = kT(k为常数,T为热力学温度)。如果该正方体容器以水平速度u匀速运动, 某时刻突然停下来。求该容器中气体温度的变化量T。(容器与外界不发生热传递),解析 设气体初始温度为T1,末温度为T2,容器中气体分子总数为N 初始时分子平均动能 = kT1,末态时分子平均动能 = kT2 (2分) 由能量守恒,气体的动能转化为气体的内能 N -N = Nmu2 (2分) 得:T=T2-T1= (2分
35、),答案,解题关键 气体(质点系)宏观动能为质心动能(即正方体容器由于具有水平速度u所对应的动 能)和各质点相对于质心的动能(对应气体分子相对于器壁的动能之和)。当容器停下来时,其 内部气体分子无规则热运动的无序化程度增强,即气体分子相对于器壁的热运动更剧烈,气体 由于宏观运动具有的机械能转化为内能。,1.(2017北京东城一模,13)能直接反映分子平均动能大小的宏观物理量是 ( ) A.物体的温度 B.物体的体积 C.物体的压强 D.物体所含分子数,B组 20162018年高考模拟综合题组时间:45分钟 分值:80分,一、选择题(每题6分,共48分),答案 A 温度是分子平均动能大小的标志。
36、,2.(2017北京海淀零模,13)仅利用下列某一组数据,可以计算出阿伏加德罗常数的是 ( ) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量,答案 D 阿伏加德罗常数的定义:1 mol任何物质所含有的分子数。Mmol=m分NA,D项符合题 意。,3.(2016北京朝阳一模,13)下列说法正确的是 ( ) A.物体的温度升高,物体内所有分子热运动的速率都增大 B.物体的温度升高,物体内分子的平均动能增大 C.物体吸收热量,其内能一定增加 D.物体放出热量,其内能一定减少,答案 B 随着物体温度的升高,物体内分子的平均动
37、能增大,但不是所有分子的热运动速率 都增大,故A错误,B正确;物体的内能变化不仅与物体吸热或放热有关,还与做功有关,因此只有 吸热或放热,没有说明做功情况,无法判断内能变化情况,故C、D均错误。,4.(2018北京丰台期末,1)物体的温度升高时,物体内 ( ) A.分子间的距离一定增大 B.分子间的作用力一定增大 C.分子的平均动能一定增加 D.每个分子的动能一定增加,答案 C 温度是分子平均动能的标志,因此C正确。,易错警示 温度升高,分子平均动能增加,但不是每个分子动能都增加。,5.(2017北京四中月考)下列说法中正确的是 ( ) A.当物体的温度升高时,物体内每个分子热运动的速率一定都
38、增大 B.布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性 C.分子间的引力总是大于斥力 D.物体运动得越快,其内能一定越大,答案 B 物体温度升高时,物体内分子的平均速率一定增大,但并不是每一个分子的速率都 增大,A错误;布朗运动是液体中悬浮的固体颗粒的无规则运动,它是液体分子无规则运动的间 接反映,B正确;分子间作用力是引力与斥力同在,当分子间距小于r0时,斥力大于引力,当分子间 距大于r0时,斥力小于引力,故C错误;物体的宏观运动速度与物体内能无关,D错误。,6.(2016北京海淀二模,20)物理图像能够直观、简洁地展现两个物理量之间 的关系,利用图像分析物理问题的方法有着广泛的应用。如图,若令
39、x 轴和 y轴分别表示某个物理量,则图像可以反映在某种情况下,相应物理量之间的 关系。x轴上有A、B两点,分别为图线与x轴交点、图线的最低点所对应的x 轴上的坐标值位置。下列说法中正确的是( ) A.若x 轴表示空间位置,y轴表示电势,图像可以反映某静电场的电势在x轴上分布情况,则A、B 两点之间电场强度在x轴上的分量沿x轴负方向 B.若x 轴表示空间位置,y轴表示电场强度在x轴上的分量,图像可以反映某静电场的电场强度 在x轴上分布情况,则A点的电势一定高于B点的电势 C.若x 轴表示分子间距离,y轴表示分子势能,图像可以反映分子势能随分子间距离变化的情况, 则将分子甲固定在O点,将分子乙从A
40、点由静止释放,分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时 速度最大 D.若x 轴表示分子间距离,y轴表示分子间作用力,图像可以反映分子间作用力随分子间距离变 化的情况,则将分子甲固定在O点,将分子乙从B点由静止释放,分子乙仅在分子甲的作用下一 直做加速运动,答案 C 因为沿电场方向电势降低,所以A、B之间电场强度在x轴上的分量沿x轴正方向,A 项错误。 B选项无法判断。 若y轴表示分子势能,x轴表示分子间距离,则B点处分子力为0。B点左侧分子力表现为斥力,B 点右侧分子力表现为引力,所以分子乙运动至B点时速度最大,C项正确。 若x轴表示分子间距离,y轴表示分子间作用力,则乙分子先做加速运动,再做减速
41、运动,D项错 误。,考查点 图像、电势与电场线、分子力做功。,解题关键 沿电场方向电势降低。分子势能最小时为负值,分子间作用力为零。分子势能为 零时,分子间为斥力。分子力表现为引力时,分子间距大于r0。,7.(2017北京石景山一模,14)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所 示。假设袋内气体与外界没有热交换,当充气袋四周被挤压时,袋内气体 ( )A.对外界做负功,内能增大 B.对外界做负功,内能减小 C.对外界做正功,内能增大 D.对外界做正功,内能减小,答案 A 无热交换Q=0,被挤压W0,即外界对气体做功。由热力学第一定律U=W+Q,可知 U0,内能增加。,8.(201
42、8北京朝阳一模,13)下列说法中正确的是 ( ) A.外界对气体做功,气体的内能一定增大 B.气体从外界吸收热量,气体的内能一定增大 C.液体的温度越高,布朗运动越明显 D.液体的温度越低,布朗运动越明显,答案 C 改变物体的内能有两种方式:做功和热传递。外界对气体做功,气体可能对外放热, 其内能不一定增加,A错误;气体从外界吸收热量的同时可能对外界做功,其内能也不一定增加, B错误;液体的温度越高,布朗运动越明显,故C正确,D错误。,解题关键 掌握改变内能的两种方式对改变物体的内能是等效的;明确布朗运动剧烈程度的 影响因素是解本题的关键。,9.(16分)(2017北京朝阳二模,24)科学精神
43、的核心是对未知的好奇与探究。小君同学想寻找教 科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据。她以氦气为研究对象进行了一番 探究。经查阅资料得知:第一,理想气体的模型为气体分子可视为质点,分子间除了相互碰撞 外,分子间无相互作用力;第二,一定质量的理想气体,其压强p与热力学温度T的关系式为p= nkT,式中n为单位体积内气体的分子数,k为常数。,二、非选择题(共32分),她猜想氦气分子的平均动能可能跟其压强有关。她尝试从理论上推导氦气的压强,于是建立 如下模型:如图所示,正方体容器静止在水平面上,其内密封着理想气体氦气,假设每个氦 气分子的质量为m,氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰
44、撞前后瞬间,分子的速度方 向都与器壁垂直,且速率不变。 请根据上述信息帮助小君完成下列问题: (1)设单位体积内氦气的分子数为n,且其热运动的平均速率为v。 a.求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小I;,b.求该正方体容器内氦气的压强p; c.请以本题中的氦气为例推导说明:温度是分子平均动能(即 mv2)的标志。 (2)小君还想继续探究机械能的变化对氦气温度的影响,于是进行了大胆设想:如果该正方体容 器以水平速度u匀速运动,某时刻突然停下来,若氦气与外界不发生热传递,请你推断该容器中 氦气的温度将怎样变化?并求出其温度变化量T。,解析 (1)a.对与器壁碰撞的一个氦气分子,由动量定理可得
45、:I=2mv b.设正方体容器某一侧壁面积为S,则t时间内碰壁的氦气分子数为: N= nSvt 由动量定理得:Ft=NI 由牛顿第三定律可得:器壁受到的压力F=F 由压强的定义式得:p= 联立得:p= nmv2 c.由于压强p和热力学温度T的关系式为p=nkT 联立得Ek= mv2= kT 由可得:分子的平均动能Ek与热力学温度T成正比,故温度是分子平均动能的标志。 (2)设正方体容器中有N个氦气分子,当氦气随容器匀速运动时,整个气体机械运动的动能为 (Nm)u2,设此时氦气的温度为T1,容器内氦气的内能等于分子热运动的动能之和即N kT1。 当氦气随容器突然停止时,气体机械运动的动能为零,设
46、此时氦气温度为T2,则该容器内氦气的,答案 见解析,内能为N kT2。 根据能量守恒定律有: (Nm)u2+ NkT1= NkT2 解得:T=T2-T1= 所以氦气温度升高,升高的温度为T=,考查点 动量、动量定理、气体压强的微观解释、能量守恒定律。,思维拓展 本题中求解(1)问时建立的柱体模型,在宏观的力学分析中也常常用到,如计算空气 柱的动能,求解水流的动能及动量等,考生应注意把问题归类,常常比较和分析以提高运用模型 解决综合性问题的能力。,10.(16分)(2017北京西城一模,24)在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念 及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物
47、体间存在相互作用而具有的、由各 物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。 (1)如图1所示,内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上,将一个质量为m的小球(可视为 质点)放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0(v0 ),使小球在碗中一定范 围内来回运动。已知重力加速度为g。 图1 a.若以AB为零势能参考平面,写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式; b.求小球能到达的最大高度h;说明小球在碗中的运动范围,并在图1中标出。,(2)如图2所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个 分子相距无穷远时的势能为零,则作出的
48、两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系 图线如图3所示。,图2,图3,a.假设分子a固定不动,分子b只在a、b间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0 时,b分子的动能为Ek0(Ek0 Ep0)。求a、b分子间的最大势能Epm;并利用图3,结合画图说明分子b 在x轴上的运动范围; b.若某固体由大量这种分子组成,当温度升高时,物体体积膨胀。试结合图3所示的Ep-x关系图 线,分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。,答案 见解析,解析 (1)a.小球的机械能E= m -mgR b.以水平面为零势能参考平面 根据机械能守恒定律有 m =mgh 解得h= 小球在碗中的M与
49、N之间来回运动,M与N等高,如图所示。(2)a.当b分子速度为零时,此时两分子间势能最大,根据能量守恒,有Epm=Ek0-Ep0 由Ep-x图线可知,当两分子间势能为Epm时,b分子对应x1 和 x2两个位置坐标,b分子的活动范围x = x2 - x1,如图所示。,b.当物体温度升高时,分子在x=r0处的平均动能增大,分子的活动范围x将增大。 由Ep-x图线可以看出,曲线两边不对称,xr0时曲线较缓,导致分子的活动范围 x主要向xr0方向偏移,即分子运动过程中的中间位置向右偏移,从宏观看物体的体积膨胀。 (或:当温度升高时,x增大,xr0方向增大得多;或两分子间的平均距离 增大等。只要观点 合理均可给分),考查点 分子力做功,分子势能。,解题关键 能量守恒Epm+0=Ek0+(-Ep0)。,1.(2018北京丰台二模,13)1827年,英国植物学家布朗在显微镜下观察悬浮在液体里的花粉颗粒,发现花粉颗粒在做永不停息的无规则运动,这种运动称为布朗运动。下列说法正确的是 ( ) A.花粉颗粒越大,花粉颗粒无规则运动越明显 B.液体温度越低,花粉颗粒无规则运动越明显 C.布朗运动就是液体分子永不停息的无规则运动 D.布朗运动是由于液体分子的无规则运动引起的,
