物理人教版學(xué)案與測評選修3-3（課件）

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歡迎進入物理課堂 選修3 3 第1節(jié)分子動理論內(nèi)能 要點一阿伏加德羅常數(shù)及微觀量的估算例1某氣體的摩爾質(zhì)量為M 摩爾體積為V 密度為 每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0 則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為 A NA V V0B NA V mC NA M mD NA M V0 點撥 注意到阿伏加德羅常數(shù)的 橋梁 作用 及固 液 氣的結(jié)構(gòu)特征 固體和液體分子可以忽略分子間的間隙 而氣體分子間的間隙不能忽略 解析 由于氣體分子間距很大 不能用V V0來計算NA A錯誤 氣體密度 是宏觀量 對于單個氣體分子不能用m V0來計算 D錯誤 答案 BC 要點二分子的無規(guī)則熱運動例2 2009 北京 做布朗運動實驗 得到某個觀測記錄如圖 圖中記錄的是 A 分子無規(guī)則運動的情況B 某個微粒做布朗運動的軌跡C 某個微粒做布朗運動的速度 時間圖線D 按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線 點撥 1 布朗運動是宏觀顆粒的運動 2 布朗運動反映了分子熱運動的無規(guī)則性 解析 布朗運動是懸浮在液體 或氣體 中的微小顆粒的無規(guī)則運動 而非分子的運動 故A錯誤 布朗運動是無規(guī)則的 所以微粒沒有固定的運動軌跡 故B錯誤 對于某個微粒而言在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的 所以無法確定其在某一個時刻的速度 故也就無法描繪其速度 時間圖線 故C錯誤 選項D正確 答案 D 要點三物體的內(nèi)能例3分子間有分子勢能 規(guī)定相距無窮遠時兩分子間的勢能為零 設(shè)分子a固定不動 分子b以某一初速度從無窮遠處向a運動 直至它們之間的距離最小 此過程中 A a b之間的勢能先減小 后增大 再減小B a b之間的勢能先增大 后減小 再增大C 分子b的加速度先增大 后減小 再增大D 分子b的加速度先減小 后增大 再減小 點撥 注意到分子力隨r變化的特征與Ep隨r變化的特征的比較 解析 此過程由兩個階段組成 相距無窮遠到r0 r0到距離最小 第一階段分子引力先增大后減小 則加速度先增大 后減小 引力對b做正功 a b之間的勢能減小 第二階段分子斥力一直增大 分子b的加速度一直增大 斥力對b做負功 a b之間的勢能增大 所以整個過程中a b之間的勢能先減小 后增大 分子b的加速度先增大 后減小 再增大 選項C正確 答案 C 物體內(nèi)能是對分子而言的 它是組成物體所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和 它是狀態(tài)量 其大小與溫度 體積及物體所含分子數(shù)有關(guān) 對這些理解不透徹往往容易出錯 例下列說法中正確的是 A 溫度低的物體內(nèi)能小B 溫度低的物體分子運動的平均速率小C 做加速運動的物體 由于速度越來越大 因此物體分子的平均動能越來越大D 溫度低的銅塊與溫度高的鐵塊相比 分子平均動能小 錯解 A 因為溫度低 平均動能就小 所以內(nèi)能就小 所以應(yīng)選A B 由動能公式Ek 1 2 mv2可知 速率越小動能就越小 而溫度低的物體分子平均動能小 所以速率也小 所以應(yīng)選B C 由加速運動的規(guī)律我們了解到 物體的速度大小由初速度 加速度和時間決定 隨著時間的推移 速度越來越快 再由動能公式Ek 1 2 mv2可知 物體動能也越來越大 所以應(yīng)選C 剖析 內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和 溫度是分子平均動能的標志 任何物質(zhì)只要溫度低則物體分子平均動能就一定小 D選項正確 但溫度低不表示內(nèi)能一定也小 也就是所有分子的動能和勢能的總和不一定就小 A選項錯誤 溫度低 物體分子平均動能小 但不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同 所以無法確定溫度低時分子運動的平均速率是否一定小 選項B錯誤 微觀分子無規(guī)則運動與宏觀物體運動不同 分子的平均動能只是分子無規(guī)則熱運動的動能 而物體加速運動時 物體內(nèi)所有分子均參與物體的整體 有規(guī)律的運動 這時物體整體運動雖然越來越快 但并不能說明分子無規(guī)則運動的情況就加劇 從本質(zhì)上說 分子無規(guī)則運動的劇烈程度只與物體的溫度有關(guān) 而與物體的宏觀運動情況無關(guān) C選項錯誤 答案 D 第2節(jié)固體液體與氣體 要點一氣體的狀態(tài)參量例1封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體 如果保持氣體體積不變 當溫度升高時 以下說法正確的是 A 氣體的密度增大B 氣體的壓強增大C 氣體分子的平均動能減小D 每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子增多 點撥 對于各種氣體狀態(tài)參量 深刻理解其含義 理解其決定因素 理解它們之間的關(guān)系 再聯(lián)系涉及的物理量 結(jié)合題目條件逐條分析 解析 氣體密度由其質(zhì)量和體積共同決定 質(zhì)量和體積不變 則密度不變 A錯誤 溫度升高 則氣體分子的平均動能增大 對于特定的氣體 其分子的平均速率增大 在體積不變的情況下 則單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的氣體分子增多 作用在單位面積器壁的作用力增大 氣體壓強增大 C錯誤 BD正確 答案 BD 要點二氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用例2 2009 海南 一氣象探測氣球 在充有壓強為1 00atm 即76 0cmHg 溫度為27 0 的氦氣時 體積為3 50m3 在上升至海拔6 50km高空的過程中 氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36 0cmHg 氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變 此后停止加熱 保持高度不變 已知在這一海拔高度氣溫為 48 0 求 1 氦氣在停止加熱前的體積 2 氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積 解析 1 在氣球上升至海拔6 50km高空的過程中 氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程 根據(jù)玻意耳定律有p1V1 p2V2 式中p1 76 0cmHg V1 3 50m3 p2 36 0cmHg V2是此等溫過程末態(tài)氦氣的體積 由 式得V2 7 39m3 2 在停止加熱較長一段時間后 氦氣的溫度逐漸從T1 300K下降到與外界氣體溫度相同 即T2 225K 這是一等壓過程 根據(jù)蓋 呂薩克定律有V2 T1 V3 T2 式中V3是在此等壓過程末氦氣的體積 由 式得V3 5 54m3 要點三氣體狀態(tài)變化的圖象問題例3一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D 其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示 若狀態(tài)D的壓強是2 104Pa 1 求狀態(tài)A的壓強 2 請在乙圖中畫出該狀態(tài)變化過程的p T圖象 并分別標出A B C D各個狀態(tài) 不要求寫出計算過程 點撥 讀出V T圖上各點的體積和溫度 由理想氣體狀態(tài)方程即可求出各點對應(yīng)的壓強 解析 1 據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 pAVA TA pDVD TD則pA pDVDTA VATD 4 104Pa 2 由理想氣體狀態(tài)方程可分別求出 pB pDVDTB TDVB 16 104PapC pDVDTC TDVC 4 104Pa所以可得p T圖象及A B C D各個狀態(tài)如圖所示 要點四晶體和非晶體例4如圖是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線 根據(jù)曲線下列說法正確的是 A a是晶體B b是晶體C a是非晶體D b是非晶體 點撥 晶體開始熔化 熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列 溫度不發(fā)生變化 而對非晶體加熱 先變軟 然后變?yōu)檎硿院艽蟮囊后w 溫度不斷升高 解析 晶體在熔化過程中 不斷吸熱 但溫度卻保持不變 熔點對應(yīng)的溫度 而非晶體沒有固定的熔點 不斷加熱 非晶體先變軟 然后熔化 溫度卻不斷上升 因此 a對應(yīng)的是晶體 b對應(yīng)的是非晶體 選項AD正確 答案 AD 重力產(chǎn)生的壓強等于重力產(chǎn)生的壓力與面積的比值 壓力都應(yīng)該是垂直于接觸面方向 所以重力產(chǎn)生壓強應(yīng)是重力在垂直于接觸面方向的分力 而不一定是Mg 面積應(yīng)是接觸面的面積 而不一定等于氣缸的橫截面積 例如圖所示 一個橫截面積為S的圓筒型容器豎直放置 金屬圓板A的上表面是水平的 下表面是傾斜的 下表面與水平面的夾角為 圓板的質(zhì)量為M 不計圓板A與容器內(nèi)壁之間的摩擦 若大氣壓強為p0 則被圓板封閉在容器中氣體的壓強p等于 A p0 Mgcos SB p0 cos Mg Scos C p0 Mgcos2 SD p0 Mg S 錯解一 因為圓板下表面是傾斜的 重力產(chǎn)生的壓強等于Mg S 其中S 為斜面的面積 即S S cos 因此重力產(chǎn)生的壓強為Mgcos S 所以氣體壓強為p0 Mgcos S 故選項A正確 錯解二 重力產(chǎn)生的壓強應(yīng)該為重力的分力Mg cos 在活塞下表面上產(chǎn)生的壓強 即pG Mg cos S 而大氣壓強p0 cos 所以氣體壓強為p0 cos Mg Scos 因此應(yīng)選B 錯解三 在分解重力時錯了 重力的一個分力應(yīng)是Mg cos 而不是Mgcos 因為另一個分力一定要垂直于豎直容器壁 如圖 a 所以重力的壓強為pG Mg cos S Mg cos S cos Mg S 正解 以金屬圓板A為對象 分析其受力情況 從受力圖 c 可知 圓板A受豎直向下的力有重力Mg 大氣壓力p0S 豎直向上的力為氣體壓力pS 在豎直方向的分力pS cos 其中S S cos 所以pScos cos Mg p0S 故p Mg S p0 答案 D 第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律 要點一熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用例1 2010 四川模擬 1 密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁 關(guān)于此過程中瓶內(nèi)空氣 不計分子勢能 說法正確的是 A 內(nèi)能增大 放出熱量B 內(nèi)能減小 吸收熱量C 內(nèi)能增大 對外界做功D 內(nèi)能減小 外界對其做功 2 空氣壓縮機在一次壓縮過程中 活塞對氣缸中的氣體做功為2 0 105J 同時氣體的內(nèi)能增加了1 5 105J 試問 此壓縮過程中 氣體 填 吸收 或 放出 的熱量等于J 點撥 1 溫度是分子平均動能的標志 2 弄清符號法則和符號的含義是掌握熱力學(xué)第一定律的關(guān)鍵 解析 1 不計分子勢能 空氣內(nèi)能由溫度決定 隨溫度降低而減小 A C均錯誤 薄塑料瓶因降溫而變扁 空氣體積減小 外界壓縮空氣做功 D正確 空氣內(nèi)能減小 外界對空氣做功 根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱 B錯誤 2 由熱力學(xué)第一定律W Q U 得Q U W 5 104J 說明氣體放出熱量5 104J 答案 1 D 2 放出5 104 要點二能量守恒定律的應(yīng)用例2 2010 徐匯區(qū)模擬 1 圖a b是潮汐發(fā)電示意圖 漲潮時開閘 水由通道進入海灣水庫蓄水 待水面升至最高點時關(guān)閉閘門 見圖a 當落潮時 開閘放水發(fā)電 見圖b 設(shè)海灣水庫面積為5 0 108m2 平均潮差為3 0m 一天漲落潮兩次 發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10 則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為 海水取1 0 103kg m3 g取10m s2 A 2 6 104kWB 5 2 104kWC 2 6 105kWD 5 2 105kW 2 下圖為雙水庫潮汐電站原理示意圖 兩個水庫之間始終保持著水位差 可以全天發(fā)電 漲潮時 閘門的開關(guān)情況是 落潮時閘門的開關(guān)情況是 從能量的角度說 該電站是將海水的轉(zhuǎn)化為水輪機的動能 再推動發(fā)電機發(fā)電 點撥 1 一天漲落潮兩次發(fā)兩次電 2 發(fā)電時 水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能 3 水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能時遵循能量守恒定律 解析 1 潮汐發(fā)電是將海水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能 每次漲潮流進和落潮時流出海灣水庫的海水的重力為mg 海水Shg 1 0 103 5 0 108 3 0 10N 1 5 1013N 發(fā)電的海水重心變化為 h 1 5m 由能量守恒定律得漲落潮一次發(fā)的電為E電 mg h 10 1 5 1013 1 5 10 J 2 25 1012J 每天漲落潮兩次 發(fā)兩次電 則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為P 2E電 t 2 2 25 1012 24 3600 W 5 2 104kW 所以B選項正確 2 潮汐發(fā)電是利用水的高度差 將重力勢能轉(zhuǎn)化為電能 必須保證水的高度差 所以在漲潮時 閘門A關(guān)B開 增大高水位庫的水的高度 落潮時閘門B關(guān)A開 減小低水位庫水的高度 該電站是將水的重力勢能轉(zhuǎn)化為水輪機的動能再轉(zhuǎn)化為電能 答案 1 B 2 A關(guān)B開B關(guān)A開重力勢能 要點三熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用例3用兩種不同的金屬絲組成一個回路 接觸點1插在熱水中 接觸點2插在冷水中 如圖所示 電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象 這一實驗是否違反熱力學(xué)第二定律 熱水和冷水的溫度是否會發(fā)生變化 簡述這一過程中能的轉(zhuǎn)化情況 點撥 準確把握熱力學(xué)第二定律是解答本題的關(guān)鍵 解析 溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因為熱水中的內(nèi)能減少 一部分轉(zhuǎn)化為電能 一部分傳遞給冷水 該過程并沒有將熱水的內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為電能 此過程對冷水產(chǎn)生了影響 使冷水的溫度升高了 所以并不違反熱力學(xué)第二定律 在分析物理問題時要注意進一步挖掘題目給出的隱含條件 從而找到解決問題的關(guān)鍵 例如圖所示 一端開口的圓筒中插入光滑活塞 其中密閉了一段理想氣體 其狀態(tài)參量為p0 V0 T0 在與外界無熱交換的情況下 先壓縮氣體到p1 V1 T1狀態(tài) 再讓氣體膨脹到p2 V2 T2狀態(tài) 若V1 V0 V2 則 A T1 T0 T2B T1 T0 T2C T1 T0 T2D 無法判斷 錯解 由理想氣體狀態(tài)方程p1V1T1 p2V2T2可知 T與V p均有關(guān)系 此題只提供了體積之間的關(guān)系 而沒有壓強p1 p2 p3的大小關(guān)系 分析題意可知 壓強也不相等 所以無法判斷 應(yīng)選D 剖析 錯選主要原因是沒有進一步挖掘題目給出的條件 即 與外界無熱交換 這個條件 若注意到這一點 便可避免錯誤 正解 從題目給出的條件 V1 V0 V2和 與外界無熱交換 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 我們可以知道 從V0 V1的過程 氣體體積減小 外界對氣體做功 而系統(tǒng)吸放熱為零 則內(nèi)能一定增加 理想氣體內(nèi)能增加意味著溫度升高 所以T1 T0 從狀態(tài)1經(jīng)過狀態(tài)0到狀態(tài)2 氣體體積膨脹 氣體對外做功 內(nèi)能減少 溫度降低 所以T0 T2 可得T1 T0 T2 本題的正確答案為A 答案 A 實驗用油膜法估測分子的大小 例1利用油膜法估測油酸分子的大小 實驗器材有 濃度為0 05 體積分數(shù) 的油酸酒精溶液 最小刻度為0 1mL的量筒 盛有適量水的45 50cm2的淺盤 痱子粉 橡皮頭滴管 玻璃板 彩筆 坐標紙 1 下面是實驗步驟 請?zhí)顚懰钡牟襟EC A 用滴管將濃度為0 05 的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N B 將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上 用滴管吸取濃度為0 05 的油酸酒精溶液 從低處向水面中央一滴一滴地滴入 直到油酸膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止 記下滴入的滴數(shù)n C D 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上 以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位 計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù) 算出油酸膜的面積S 2 用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小 單位 cm 解析 1 C 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆將油酸膜的形狀畫在玻璃板上 2 每滴油酸酒精溶液的體積為1 Ncm3 n滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V n N 0 05 cm3 所以單個油酸分子的大小為d V S n 0 05 NS 答案 1 見解析 2 n 0 05 NS 例2在做 用油膜法估測分子大小 的實驗中 油酸酒精的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL 用注射器測得1mL上述溶液為75滴 把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓 再把玻璃板放在坐標紙上 其形狀和尺寸如圖所示 坐標紙中正方形方格的邊長為1cm 試求 1 油酸膜的面積是多少 2 每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少 3 按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑 點撥 此類問題求解的關(guān)鍵是要求出一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積 即要找準兩個比例 一個 稀釋比 和一個 分滴比 解析 1 圖中正方形方格為87個 用補償法近似處理 可補19個整小方格 實際占小方格87 19 106個 那么油膜面積S 106 1cm2 106cm2 2 由1mL溶液中有75滴 1滴溶液的體積1 75mL 又每104mL溶液中有純油酸6mL 1 75mL溶液中純油酸的體積V 6 1 75 104mL 8 10 6mL 3 油酸分子直徑d V S 8 10 6 106cm 7 5 10 10m 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全