2019-2020年高二物理 氣體的狀態(tài)參量知識(shí)精講 新人教版.doc
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2019-2020年高二物理 氣體的狀態(tài)參量知識(shí)精講 新人教版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容:氣體的狀態(tài)參量二. 知識(shí)要點(diǎn):(一)氣體的狀態(tài)參量1. 氣體的溫度(1)溫度是表示物體冷熱程度的物理量,是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。(2)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)。溫度的數(shù)值表示法叫溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)是英國(guó)科學(xué)家開爾文創(chuàng)立的。單位為開(K),把作為零度,又叫絕對(duì)零度,每一度的大小與1大小相等,熱力學(xué)溫度(又稱絕對(duì)溫度)T與攝氏溫度間的關(guān)系:。2. 氣體的體積(1)氣體的體積指氣體分子所能達(dá)到的空間。在容器內(nèi)的氣體,體積為容器容積。(2)單位:米3(m3)、升(L)、毫升(mL)。3. 氣體的壓強(qiáng)(1)是由于大量氣體分子對(duì)器壁頻繁地碰撞而產(chǎn)生的。(2)決定因素:?jiǎn)挝惑w積中的分子數(shù):分子的平均動(dòng)能。(3)單位國(guó)際單位為帕斯卡,符號(hào)為。其它常用單位:標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(),厘米汞柱(cmHg)。換算:()三. 熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)精析:(一)分子動(dòng)理論要點(diǎn)1. 用阿伏伽德羅常數(shù)估算有關(guān)物理量阿伏伽德羅常數(shù)是宏觀物理量(物質(zhì)的體積V、物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的密度,摩爾體積、摩爾質(zhì)量M)和微觀物理量(分子體積、分子質(zhì)量、分子數(shù))之間聯(lián)系的橋梁。(1)分子的質(zhì)量(2)固體、液體分子的體積(3)分子數(shù)例1 已知水的密度為,摩爾質(zhì)量是0.018kg/mol,水分子的直徑約為,試由此推算阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析:水的摩爾體積為:一個(gè)水分子的體積為:阿伏伽德羅常數(shù)為,則: 2. 布朗運(yùn)動(dòng)在顯微鏡下看到懸浮在液體中的花粉顆粒永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),顆粒越小,運(yùn)動(dòng)越明顯;溫度越高,運(yùn)動(dòng)越劇烈,布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng),不是液體分子的運(yùn)動(dòng),是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。例2 下列有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法,正確的是( ) A. 液體的溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯B. 液體的溫度越低,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯C. 懸浮的顆粒越大,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D. 懸浮的顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯解析:布朗運(yùn)動(dòng)是微小顆粒因?yàn)槭艿揭后w或氣體分子的無(wú)規(guī)則不平衡沖撞而被動(dòng)的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),通過(guò)它可以顯示出液體或氣體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。根據(jù)分子動(dòng)理論,溫度越高,分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,由此引起的微小顆粒的運(yùn)動(dòng)也越明顯;在此過(guò)程中,如果顆粒越小,體積越小,則在某一瞬間與它碰撞的分子數(shù)也比較少,小顆粒受到各個(gè)方向的沖量就顯得越不平衡,因此布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯。由此可知,正確選項(xiàng)應(yīng)為A、D。 3. 分子間的相互作用力(1)分子間同時(shí)存在著引力和斥力,引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小,且斥力比引力減小得快。(2)分子力是分子間引力和斥力的合力,其變化規(guī)律為: 當(dāng)分子之間距離為時(shí),分子引力等于分子斥力,故分子力表現(xiàn)為零 當(dāng)分子之間距離大于時(shí),分子引力大于分子斥力,分子力表現(xiàn)為引力;且隨的增大先增大后減小 當(dāng)分子之間距離小于時(shí),分子引力小于分子斥力,其分子力表現(xiàn)為斥力。且隨的減小而增大。(3)分子力做正功、分子勢(shì)能減??;分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增大。例3 如圖1所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于軸上,甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距的關(guān)系如圖所示,為斥力,為引力,、為軸上的四個(gè)特定位置。現(xiàn)把乙分子從點(diǎn)由靜止釋放,則( )A. 乙分子從到做加速運(yùn)動(dòng),由到做減速運(yùn)動(dòng)B. 乙分子由到做加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)時(shí)速度最大C. 乙分子由到的過(guò)程中,兩分子間的勢(shì)能一直減小D. 乙分子由到的過(guò)程中,兩分子間的勢(shì)能一直增加圖1解析:乙分子從到的過(guò)程,分子之間均表現(xiàn)為引力,顯然乙分子始終做加速運(yùn)動(dòng),且到達(dá)點(diǎn)時(shí)速度最大,故A錯(cuò)B對(duì);乙分子從到的過(guò)程中,引力一直做正功,分子勢(shì)能一直減小,故C正確;乙分子從到的過(guò)程中,引力做正功,分子勢(shì)能仍在減小,從到的過(guò)程中,斥力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加,根據(jù)這兩點(diǎn)分析,故D錯(cuò)。綜上所述,本題正確的選項(xiàng)為B、C。(二)物體的內(nèi)能要點(diǎn)1. 熱力學(xué)第一定律的有關(guān)計(jì)算應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題時(shí),要特別注意符號(hào)法則的應(yīng)用;若外界對(duì)物體做功,W取正值;若物體對(duì)外界做功,W取負(fù)值,若物體吸熱,Q取正值;若放熱,Q取負(fù)植。若,說(shuō)明內(nèi)能增大,若,說(shuō)明內(nèi)能減小。 應(yīng)用時(shí),要注意特別分清是外界對(duì)物體做功,還是物體對(duì)外界做功;物體是吸熱,還是放熱;最后,由的正負(fù)確定內(nèi)能是增大還是減小。例4 一定量的氣體吸收熱量,體積膨脹并對(duì)外做功,則此過(guò)程的末態(tài)和初態(tài)相比( ) A. 氣體內(nèi)能一定增大B. 氣體內(nèi)能一定減小C. 氣體內(nèi)能一定不變D. 氣體內(nèi)能是增是減不能確定解析:做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式,物體的內(nèi)能是否改變,不僅要看做功情況,還要考慮吸熱情況,根據(jù)符號(hào)法則氣體吸熱Q取正值,氣體膨脹對(duì)外做功W取負(fù)值,Q和W的數(shù)值大小不確定,由知,的符號(hào)也無(wú)法確定,氣體內(nèi)能可能增大也可能減小,也可能不變,故選項(xiàng)D正確。 2. 能的轉(zhuǎn)化和守恒能的轉(zhuǎn)化和守恒是自然界的四大守恒定律之一,應(yīng)用時(shí)注意該定律與其他規(guī)律結(jié)合的綜合應(yīng)用問(wèn)題。例5 如圖2所示,兩端足夠長(zhǎng)的敞口容器中,有兩個(gè)可以自由移動(dòng)的光滑活塞A和B,中間密封一定質(zhì)量的空氣,現(xiàn)有一塊粘泥C以的動(dòng)能沿水平方向飛撞到A并粘在一起,由于活塞的壓縮,使密封氣體的內(nèi)能增加,設(shè)A、B、C質(zhì)量相等,則密封空氣的絕熱狀態(tài)的變化過(guò)程中,內(nèi)能增加的最大值是多少?圖2解析:本題分兩個(gè)物理過(guò)程:C與A碰撞的過(guò)程,AC壓縮氣體且通過(guò)氣體與B相互作用的過(guò)程。A與C碰撞,動(dòng)量守恒,故可得: A、C壓縮氣體且通過(guò)氣體與B相互作用的過(guò)程,由動(dòng)量守恒和能的轉(zhuǎn)化和守恒得: 解以上三式可得: 3. 熱力學(xué)第二定律的有關(guān)問(wèn)題例6 根據(jù)熱力學(xué)定律,下列判斷正確的是( )A. 我們可以利用高科技手段,將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用B. 制造出一種熱機(jī),利用淺層海水和深層海水間的溫差,將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,這在原理上是可行的C. 制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣而不引起任何變化D. 滿足能量守恒定律的客觀過(guò)程都可以自發(fā)地進(jìn)行答案:正確選項(xiàng)為B。(三)氣體的性質(zhì)要點(diǎn)1. 溫度的意義從宏觀上講,溫度是表示物體的冷熱程度的物理量。從微觀上講,溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高,物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。例7 一房間內(nèi),上午10時(shí)的溫度為15,下午2時(shí)的溫度為25,假設(shè)大氣壓無(wú)變化,則下午2時(shí)與上午10時(shí)相比較,房間內(nèi)的( )A. 空氣密度增大B. 空氣分子的平均動(dòng)能增大C. 空氣分子的速率都增大D. 空氣質(zhì)量增大解析:本題主要考查溫度的微觀意義、壓強(qiáng)的微觀意義以及氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系。在溫度由15變?yōu)?5時(shí),分子的平均動(dòng)能增大,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大,但對(duì)每一個(gè)分子來(lái)說(shuō),其速率不一定增大。氣體的壓強(qiáng)決定于兩個(gè)因素,一是氣體分子數(shù)密度,二是氣體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,溫度升高,氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率增大,要使壓強(qiáng)不變,分子數(shù)密度必減小,給定體積內(nèi)的氣體質(zhì)量也一定減小。由以上分析知,正確選項(xiàng)應(yīng)為B。 2. 壓強(qiáng)的意義及有關(guān)的計(jì)算問(wèn)題容器中的大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞,就對(duì)器壁產(chǎn)生了一個(gè)持續(xù)的均勻的壓力,而器壁單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。氣體的壓強(qiáng)決定于兩個(gè)因素,一是氣體分子數(shù)密度,二是氣體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。當(dāng)氣體的分子數(shù)密度增大時(shí),單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的碰撞次數(shù)增多,可使壓強(qiáng)增大,當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí),一方面可使氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的碰撞次數(shù)增多,另一方面,可使氣體分子每次與器壁碰撞時(shí)的沖量增大,這兩個(gè)方面都將使氣體的壓強(qiáng)增大。例8 對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是( )A. 體積不變,壓強(qiáng)增大時(shí),氣體分子的平均動(dòng)能一定增大B. 溫度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),氣體的密度一定減小C. 壓強(qiáng)不變,溫度降低時(shí),氣體的密度一定減小D. 溫度升高,壓強(qiáng)和體積都可能不變解析:本題考查溫度的意義、壓強(qiáng)的意義以及三個(gè)狀態(tài)參量之間的關(guān)系。對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,體積不變,氣體分子數(shù)密度不變,若壓強(qiáng)增大,必是溫度升高,而溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能將增大。A對(duì)。對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,溫度不變,氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),必是分子數(shù)密度減小,所以B對(duì)。對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,要使壓強(qiáng)不變,溫度降低,分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度降低,分子數(shù)密度必增大,C錯(cuò)。同理,D錯(cuò)。本題正確選項(xiàng)為A、B 3. 氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系氣體狀態(tài)參量之間存在著密切關(guān)系,正確分清它們之間的關(guān)系,是解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵。例9 某一恒溫水池(溫度遠(yuǎn)低于100)底部有一氣泡從池底緩慢上升,氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體,在氣泡上升的過(guò)程中,氣體質(zhì)量不變,則下列判斷正確的是( )A. 氣泡內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能增大B. 氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能增大C. 氣泡內(nèi)氣體分子平均距離增大D. 氣泡內(nèi)氣體向外放熱解析:解答本題首先要弄清氣泡在恒溫水池中緩慢上升以及該過(guò)程中各狀態(tài)參量的變化“緩慢”意味著氣泡內(nèi)氣體在每個(gè)狀態(tài)下均與外界都達(dá)到了熱平衡和力平衡。因此,上升過(guò)程中,氣泡內(nèi)氣體的溫度保持不變,而壓強(qiáng)逐漸減小。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度不變,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能亦不變,由于壓強(qiáng)減小,氣泡內(nèi)氣體體積必然膨脹,即單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少,氣體分子間的平均距離增大。物體內(nèi)能是物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體而言,由于忽略了分子間的相互作用力,其內(nèi)能即是分子總動(dòng)能,由溫度唯一決定,所以氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能應(yīng)保持不變。氣泡上升過(guò)程中,體積膨脹,外界對(duì)氣體做負(fù)功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,則,即氣體必從外界(恒溫水池)吸熱。綜合以上分析可知,正確選項(xiàng)為C。點(diǎn)撥:本題綜合考查對(duì)熱運(yùn)動(dòng)基本概念的理解,宏觀量與微觀量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及熱力學(xué)第一定律。解答時(shí)特別注意對(duì)“緩慢”的理解?!灸M試題】(答題時(shí)間:40分鐘)1. 氣體對(duì)器壁有壓強(qiáng)的原因是( )A. 單個(gè)分子對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生壓力B. 幾個(gè)分子對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生壓力C. 大量分子對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生壓力D. 以上說(shuō)法都不對(duì)2. 氣體體積減小時(shí)壓強(qiáng)增大,是指( )A. 一定體積的氣體B. 一定質(zhì)量的氣體C. 一定壓強(qiáng)的氣體D. 一定質(zhì)量溫度不變的氣體3. 一定質(zhì)量的氣體,如果保持氣體的體積不變則( )A. 氣體的溫度降低,壓強(qiáng)一定變小B. 氣體的溫度升高,壓強(qiáng)可能變小C. 氣體的溫度降低,壓強(qiáng)一定變大D. 氣體的溫度變化時(shí),壓強(qiáng)可能不變4. 一定質(zhì)量的氣體,如果保持氣體的體積不變,氣體的溫度升高,那么下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )A. 氣體的壓強(qiáng)增大B. 單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)器壁碰撞的次數(shù)增多C. 氣體分子對(duì)器壁碰撞的平均作用力增大D. 氣體分子的密度變大5. 把注射器的活塞壓向玻璃管內(nèi),會(huì)有空氣從注射器的小孔流向外界,這是由于( )A. 注射器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)比外界氣體壓強(qiáng)小B. 注射器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)比外界氣體壓強(qiáng)大C. 注射器內(nèi)外的氣體壓強(qiáng)一樣大,是活塞把氣體推出來(lái)的D. 以上說(shuō)法都不對(duì)6. 關(guān)于氣體分子對(duì)器壁的碰撞,下列說(shuō)法中正確的是( )A. 器壁受到氣體分子碰撞的作用力是不連續(xù)的B. 器壁受到氣體分子碰撞的作用力是連續(xù)的C. 器壁有時(shí)會(huì)不受到氣體分子的作用力D. 器壁受到氣體分子碰撞的作用力有時(shí)大有時(shí)小7. 一定質(zhì)量的氣體,如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,氣體的溫度升高,那么下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )A. 氣體分子的平均動(dòng)能增大B. 單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力變大C. 氣體分子對(duì)器壁的平均作用力變大D. 氣體分子的密度減小8. 堵住注射器前端的小孔,把注射器的活塞拉向玻璃管外,玻璃管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)會(huì)減小,這是由于( )A. 分子的平均動(dòng)能變小B. 分子對(duì)器壁的平均作用力變小C. 分子的密度變小D. 分子的密度變大9. 將一只瓶的蓋子擰緊,使其不漏氣,那么當(dāng)溫度降低時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體( )A. 分子的平均動(dòng)能不變,壓強(qiáng)不變B. 分子的疏密程度不變,壓強(qiáng)不變C. 分子對(duì)器壁的作用力變大,、壓強(qiáng)變大D. 分子對(duì)器壁的作用力變小,壓強(qiáng)變小 10. 如圖所示,在玻璃罩內(nèi)放入一個(gè)充氣較多的氣球,下列關(guān)于玻璃罩內(nèi)氣球的說(shuō)法中,正確的是( )A. 通過(guò)膠管抽玻璃罩內(nèi)的空氣,氣球的體積減小B. 通過(guò)膠管抽玻璃罩內(nèi)的空氣,氣球的體積增大C. 通過(guò)膠管向玻璃罩內(nèi)充氣,氣球的體積增大D. 通過(guò)膠管向玻璃罩內(nèi)充氣,氣球的體積不變 11. 一定質(zhì)量的理想氣體,在保持壓強(qiáng)不變的條件下膨脹,在這個(gè)過(guò)程中( ) A. 氣體對(duì)外做功,做功的數(shù)值等于它從外界吸收的熱量B. 氣體對(duì)外做功,做功的數(shù)值大于它從外界吸收的熱量C. 氣體對(duì)外做功,做功的數(shù)值小于它從外界吸收的熱量D. 氣體不一定對(duì)外做功 12. 一個(gè)密閉的透熱的容器,中間用可以自由移動(dòng)但不漏氣的活塞隔成兩部分,一邊充有氧氣,一邊充有氫氣,下面結(jié)論正確的是( )A. 如果氫氣和氧氣的質(zhì)量相同,則兩部分氣體的體積相等B. 如果氫氣和氧氣的質(zhì)量相同,則氧氣的體積大于氫氣的體積C. 如果兩種氣體分子間的平均距離相等,則氫氣的質(zhì)量較大D. 如果兩種氣體分子間的平均距離相等,則氧氣的質(zhì)量較大 13. 試說(shuō)明氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀原因。 14. 如果對(duì)鋼瓶中的氣體不斷加大壓強(qiáng),那么氣體將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象? 15. 如圖所示,一氣缸豎直倒放,氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞,將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi),活塞與氣缸壁無(wú)摩擦,氣體處于平衡狀態(tài),現(xiàn)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一點(diǎn),在達(dá)到平衡后,與原來(lái)相比,則( )A. 氣體的壓強(qiáng)變大B. 氣體的壓強(qiáng)變小C. 氣體的體積變大D. 氣體的體積變小 16. 圖為充氣泵氣室的工作原理圖。設(shè)大氣壓強(qiáng)為,氣室中的氣體壓強(qiáng)為,氣室通過(guò)閥門、與空氣導(dǎo)管相連接。以下選項(xiàng)中正確的是( )A. 當(dāng)橡皮管被拉伸時(shí),K1關(guān)閉,K2開通B. 當(dāng)橡皮管被拉伸時(shí),關(guān)閉,K2開通C. 當(dāng)橡皮管被壓縮時(shí),K1關(guān)閉,K2開通D. 當(dāng)橡皮管被壓縮時(shí),K1關(guān)閉,K2開通【試題答案】1. C 2. D 3. A 4. D 5. B 6. B 7. B 8. C 9. D 10. B11. C 12. D 13. 略 14. 略 15. AD 16. C- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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