第一部分 专题十一 第1课时

第一部分 专题十一 选考部分
高考命题轨迹
高考命题点
命题轨迹
2015 2卷33
分子动理 论与气体 实验定律 的组合
2017 2018
1卷33 2卷33
2019 3卷33
情境图
15(2)33题
18(2)33题
17(1)33题
19(3)33题
固体、液体 与气体实验 定律的组合
2015 1卷33
15(1)33题
2016
1卷33, 2卷33, 3卷33
热力学定 律与气体 实验定律 的组合
2017
2卷33, 3卷33
1卷33, 2018
3卷33
16(2)33题
16(3)33题
17(3)33题 18(1)33题
17(2)33题 18(3)33题
热学基本 规律与气 体实验定 律的组合
2019 1卷33,2卷33
(2)如图6为水下打捞的原理简图.将待打捞重物用绳子系挂在一
开口向下的圆柱形浮筒上，再向浮筒内充入一定量的气体.已
知重物的质量为m0，体积为V0.开始时，浮筒内液面到水面的
距离为h1，浮筒内气体体积为V1，在钢索拉力作用下，浮筒缓
慢上升.已知大气压强为p0，水的密度为ρ，当地重力加速度为
g.不计浮筒质量、筒壁厚度及水温的变化，浮筒内气体可视为
19(2)33题
内容索引
NEIRONGSUOYIN
高考题型1 分子动理论与气体实验定律的组合 高考题型2 固体、液体与气体实验定律的组合 高考题型3 热力学定律与气体实验定律的组合 高考题型4 热学基本规律与气体实验定律的组合
高考题型1 分子动理论与气体实验定律的组合
例1 (2019·全国卷Ⅲ·33)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释 成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_使__油__酸__在__浅__盘__的__水__面__上__容__易__形__成__一__块__单__ _分__子__层__油__膜__.实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以 _把__油__酸__酒__精__溶__液__一__滴__一__滴__地__滴__入__小__量__筒__中__，__测__出__1_m__L_油__酸__酒__精__溶__液__的__滴__数__，__得__到__一__ _滴__溶__液__中__纯__油__酸__的__体__积___.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_单__分__子__层__油__ _膜__的__面__积__. 解析 由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因
图2
√A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B.当r＝r0时，分子势能为零 C.随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
√D.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快 √E.在r<r0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小
解析 在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故A项正确，B项 错误； 分子间距离增大，分子间作用力先减小后反向增大，最后又一直减小，C项错误； 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，D项正确； 当r＜r0时，分子力表现为斥力，当分子力减小时，分子间距离增大，分子力做正功， 分子势能减小，E项正确.
2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面
到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口
处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同.已知大气压强为
76 cmHg，环境温度为296 K.
①求细管的长度；
图1
答案 41 cm
解析 设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上
(2)如图4所示，左右两个粗细均匀、内部光滑的汽缸，其下部由
体积可以忽略的细管相连，左汽缸顶部封闭，右汽缸与大气连通，
左右两汽缸高度均为H、横截面积之比为S1∶S2＝1∶2，两汽缸 除左汽缸顶部导热外其余部分均绝热.两汽缸中各有一个厚度不
计的绝热轻质活塞封闭两种理想气体A和B，当大气压为p0、外界
此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜.
可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积.
油酸分子直径等于一滴溶液中油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d ＝VS ， 故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积.
(2)如图1，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为
解析 温度相同的物体，分子平均动能相同，但是物体的内能还与分子的数目有关， 故内能不一定相等，故A正确； 布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是 液体分子的运动，故B错误； 区分晶体与非晶体要看有没有确定的熔点，可知所有晶体都有确定的熔点，所有非 晶体都没有确定的熔点，故C正确； 与气体接触的液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分 子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0， 分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，故D正确； 不考虑分子势能，则质量、温度相同的氢气和氧气的分子热运动的平均动能相同， 但由于氢气分子的分子数多，故氢气的内能大，故E错误.
表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，被密封气
体的体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有
pV＝p1V1
①
由力的平衡条件有
p＝p0＋ρgh
②
p1＝p0－ρgh
③
式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强.由题意有
V＝S(L－h1－h)
④
V1＝S(L－h)
图3 ①求初始时空气柱B的压强(以cmHg为单位)； 答案 72 cmHg
解析 初始时，wk.baidu.com气柱A的压强为pA＝p0＋ρgh1 而pB＋ρgh2＝pA 联立解得空气柱B的压强为pB＝72 cmHg；
②若将玻璃管缓慢旋转180°，使U形管竖直倒置(水银未混合未溢出)，如图乙所示.当 管中水银静止时，求左右两水银柱液面高度差h3.
拓展训练3 (2019·广西钦州市4月综测)(1)下列说法正确的是________.
√A.温度相同的物体，内能不一定相等
B.布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动
√C.所有晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 √D.液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力
E.若不考虑分子势能，则质量、温度都相同的氢气和氧气内能相等
(2)横截面积处处相同的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口.初始时，右端管 内用h1＝4 cm的水银柱封闭一段长为L1＝9 cm的空气柱A，左端管内用水银封闭有长 为L2＝14 cm的空气柱B，这段水银柱左右两液面高度差为h2＝8 cm，如图3甲所示. 已知大气压强p0＝76.0 cmHg，环境温度不变.
②若外界温度不变，大气压仍为p0，利用电热丝加热气体B，使 右侧活塞上升 H，求此时气体B的温度.
4 答案 400 K(或127 ℃)
解析 外界温度、大气压均保持不变，气体A的状态也不变，即左侧活塞仍处于汽 缸正中间，则气体B做等压变化， 由盖－吕萨克定律得：S1＋T0S2H2 ＝S1H2 ＋ST2H2 ＋H4 T0＝27 ℃＝300 K， 则气体B的温度为T＝400 K(或t＝127 ℃).
(2)如图5所示，粗细均匀且横截面积相等的玻璃管A、B下端用橡皮管连
接，A管固定且上端封闭，上端被水银柱封闭有长度为6 cm的空气柱，
气体温度为300 K.B管两端开口且足够长，上端与大气相通，外界大气压
强为75 cmHg.初始时两管中水银面等高，现将B管竖直向上缓慢提升一段
距离，稳定后，A管中气柱长度变为5 cm.
⑤
由①②③④⑤式和题给条件得
L＝41 cm
⑥
②若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面 恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度. 答案 312 K
解析 设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖－吕萨克定律有
TV0＝VT1
⑦
由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312 K.
拓展训练1 (2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)(1)分子力F、分子势能Ep与分 子间距离r的关系图线如图2甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep＝0).下列说 法正确的是________.
√A.悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性 √B.随着分子间距离的增大，分子间相互作用力可能先减小后增大
C.随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大
D.压强是组成物质的分子平均动能的标志
√E.在真空和高温条件下，可以利用分子扩散在半导体材料中掺入其他元素
解析 悬浮在水中的花粉颗粒的无规则运动，是由于受到水分子的撞击不平衡造成的， 反映了水分子运动的无规则性，故A正确； 分子力与分子间距离的关系比较复杂，要看分子力表现为引力，还是斥力，随着分子 间距离的增大，分子间的相互作用力可能先减小后增大，也可能一直减小，故B正确； 随着分子间距离的增大，若分子力从斥力变为引力，分子力先做正功，后做负功，则 分子势能先减小后增大，如果一开始就是引力，分子势能就是一直增加，C错误； 温度是分子平均动能的标志，故D错误； 在真空、高温条件下，可以利用分子扩散在半导体材料中掺入其他元素，故E正确.
②稳定后，保持B管不动，升高A管中气体的温度，当A管中空气柱长度恢复为6 cm时， 求此时气体的温度. 答案 368 K
解析 设A管中气体柱长度为5 cm时，气体的温度为T2，温度缓慢升高到T3时，气体 的体积为V3，压强为p3 由题意可求p3＝(75＋15＋2)cmHg＝92 cmHg 由理想气体状态方程：pT2V2 2＝pT3V3 3 联立解得T3＝368 K.
答案 12 cm 解析 U形管倒置后，空气柱A的压强为pA′＝p0－ρgh1 空气柱B的压强为pB′＝pA′＋ρgh3 空气柱 B 的长度 L2′＝L2＋h2－2 h3 由玻意耳定律可得pBL2＝pB′L2′，联立解得h3＝12 cm.
拓展训练2 (2019·安徽蚌埠市第三次质量检测)
(1)下列说法正确的是________.
分子间的作用力一定表现为引力
解析 多晶体具有各向同性的特点，所以A正确； 液体的饱和汽压随温度的升高而增大，B正确； 第二类永动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，即一切与热现象有关的物 理过程、化学过程具有不可逆性，C错误； 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做 功，其内能可能减少，D正确； 当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，当r＞r0 时，分子间的作用力表现为引力，当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，E错误.
图5
①求稳定后A、B两管中水银面的高度差；
答案 15 cm
解析 设玻璃管的横截面积为S，A管中气体初状态的压强为p1，体积为V1，末状态 的压强为p2，体积为V2 由玻意耳定律：p1V1＝p2V2 又p1＝p0，p2＝p0＋ρgΔh V1＝L1S V2＝L2S 联立解得：稳定后，A、B两管中水银面的高度差为：Δh＝15 cm
质量一定的理想气体.
图6
①在浮筒内液面与水面相平前，打捞中钢索的拉力会逐渐减小甚至为零，请对此进
行解释；
答案 见解析
图4
和气体温度均为27 ℃时处于平衡状态，此时左、右侧活塞均位于汽缸正中间.
①若外界温度不变，大气压为0.9p0时，求左侧活塞距汽缸顶部的距离； 答案 59H
解析 大气压变为0.9p0，则由题图知两种理想气体A和B的压强均变为0.9p0，气体A
做等温变化 由玻意耳定律得：p0H2 S1＝0.9p0h1S1 解得左侧活塞距汽缸顶部的距离为 h1＝59H
高考题型2 固体、液体与气体实验定律的组合
例2 (2019·贵州贵阳市5月适应性考试)(1)下列说法正确的是________.
√A.多晶体都具有各向同性的特点
B.液体的饱和汽压与温度有关
C.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
√D.一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少 √E.当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，所以