选择11 分子动理论 气体固体液体 理想气体与热力学定律-【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类

选择11 分子动理论 气体固体液体 理想气体与热力学定律 考点内容 考情分析 考向一 分子动理论 热力学，常会以计算题或选择题的形式考察。其中计算题主要考察理想气体状态方程，求解气体压强是解题关键，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。 考向二 固体、液体 考向三 变质量气体模型 考向四 热力学定律与气体实验定律相结合 1.思想方法 一、两种模型 1.球体模型：一个分子体积,d为分子的直径，适于估算液体、固体分子直径。 2.立方体模型：一个分子占据的平均空间V=,d为分子的间距，适于估算气体分子间距。 二、气体实验定律与理想气体状态方程 1.压强的计算 (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解， 压强单位为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p=p0+ph或p=p0- ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 三、应用热力学第一定律的看到与想到 1.看到“绝热过程”，想到Q=0,则W=△U。 2.看到“等容过程”，想到W=0,则Q=△U。 3.对于理想气体看到“等温过程”，想到△U=0,则W十Q=0。 2.模型建构 一、微观量的估算 1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0. 2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ. 3．关系 (1)分子的质量：m0＝＝. (2)分子的体积：V0＝＝. (3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA. 2．对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离． 二、布朗运动与分子热运动 布朗运动 热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 区别 是固体小颗粒的运动，较大的颗粒不做布朗运动，能通过光学显微镜直接观察到 是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击作用不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映 三、分子间的作用力与分子势能 1．分子间的相互作用力 分子力是引力与斥力的合力．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，但总是斥力变化得较快，如图1所示． (1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0； (2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力； (3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力； (4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)． 2．分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为： (1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大； (2)r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大； (3)当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零； (4)分子势能曲线如图所示． 四、固体与液体的性质 1．晶体与非晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 形成与 转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体. 2.液体的表面张力 (1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势． (2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． 3．液晶的物理性质 (1)具有液体的流动性． (2)具有晶体的光学各向异性． (3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 五、气体压强的产生与计算 1．产生的原因 由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 六、气体实验定律的应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 考向一 分子动理论 1. （2024•邗江区模拟）分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。分子间距为x1时，分子力大小为F1，分子间距为x2时，分子力为F2，则（　　） A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1与F2均为引力 D．F1与F2均为斥力 2. （2024•昌平区二模）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸2mL，用量筒测得1mL上述溶液为100滴。在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。把1滴上述溶液滴入浅盘里，等油膜形状稳定后，把带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并描画出油膜的轮廓，油膜所占正方形方格数为75个，每个方格边长为2cm。下列说法正确的是（　　） A．1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积约为2×10﹣11m3 B．油酸分子的直径约为6.7×10﹣9m C．若所撒爽身粉过厚，会导致估测出的分子直径偏小 D．若描画油膜轮廓时油酸未完全散开，会导致估测出的分子直径偏小 3. （2024•天山区校级二模）以下是两个估测微观粒子大小的实验：实验1为“用油膜法估测分子的大小”，500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，用量筒测得40滴上述溶液体积为1mL，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，正方形方格的边长为1cm，油膜所占方格数约为260；实验2中用扫描隧道显微镜拍下一个“量子围栏”的照片如图乙所示，这个量子围栏由48个铁原子在铜的表面排列成周长为4.4×10﹣8m的圆周。由上述数据估算出油酸分子和铁原子直径分别是（　　） A．2×10﹣9m；9×10﹣10m B．2×10﹣10m；9×10﹣9m C．5×10﹣10m；9×10﹣10m D．5×10﹣9m；9×10﹣11m 考向二 固体、液体 4. （2024•泰州一模）2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母（　　） A．是非晶体 B．没有规则的外形 C．有固定的熔点 D．各向性质均相同 5. （2024秋•崇川区月考）在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图对应的温度为T1，乙图对应的温度为T2，则（　　） A．T1＞T2 B．甲、乙两图中的分子都在做热运动 C．甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同 D．乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同 6. （2024春•开封期末）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨、石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能不变 C．单层石墨烯的厚度约3μm D．碳纳米管是管状的纳米级石墨，碳原子之间的化学键属于强相互作用 7. （2024•广东三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 8. 如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（　　） A．水浸润石蜡 B．玻璃面上的水没有表面张力 C．蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力 D．水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强 9. 雨滴在空中形成后，在重力和空气阻力的作用下下落到地面，若下落过程中，周围空气的温度越来越高，最终达到匀速，则下列说法正确的是（　　） A．雨滴下落过程中内能逐渐增大，是因为速度在逐渐增大 B．雨滴下落过程中机械能守恒 C．雨滴在空中近似成球形，是因为液体表面有张力 D．雨滴下落过程中，雨滴内所有水分子的动能都增大 考向三 变质量气体模型 10. （2024•中山区校级模拟）学校举行趣味运动会，某同学用气泵给“陆地龙舟”充气。“陆地龙舟”里原有压强为1atm的空气0.6m3，气泵每秒钟能把体积为5.0×10﹣4m3，压强为1atm的空气打入“陆地龙舟”中。请估算气泵工作多长时间能使“陆地龙舟”里的压强达到1.1atm（近似认为“陆地龙舟”的体积和温度保持不变）（　　） A．0.5min B．1.0min C．2.0min D．3.0min 11. 如图所示，导热良好的密闭容器内封闭有压强为p0的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处（只出不进）抽气两次。已知抽气筒每次抽出空气的体积为容器容积的，空气可视为理想气体，则容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为（　　） A． B． C． D． 12. （2024•市中区校级模拟）某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为k＝300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为L1＝27cm，气缸底部到斜面底端的挡板距离为L2＝1cm，气缸内气体的初始温度为T1＝270K。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从T1上升到T2，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U＝kT，k＝2×10﹣3J/K，已知气缸质量为M＝0.4kg，活塞的质量为m＝0.2kg，气缸容积的横截面积为S＝1cm2，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为g＝10m/s2，大气压为p0＝1.0×105Pa，下列说法正确的是（　　） A．初始状态下气缸内气体压强p1为6×104Pa B．从T1上升到T2过程中气体吸收的热量Q＝0.1J C．温度为T3时气缸内气体压强为1.2×105Pa D．温度为380K时弹簧处于压缩状态 13. （2024•河西区二模）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示。圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。则气体从状态A→B→C的过程中，下列说法正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大 D．从B到C的过程中，气体从外界吸热 考向四 热力学定律与气体实验定律相结合 14. （2024•江汉区模拟）一定质量的理想气体从状态A开始，发生如图所示的一系列变化，最终回到状态A。其中，从状态B到状态C过程中气体对外界做功为W0（W0＞0）。下列说法错误的是（　　） A．A→B过程中外界对气体不做功，气体从外界吸热 B．B→C过程中气体从外界吸热，且吸收的热量等于W0 C．状态A与C相比，气体分子碰撞单位面积器壁的平均力更大 D．A→B→C→A整个过程中，气体总体从外界吸热 15. （2024•东湖区校级模拟）一定质量的理想气体从状态A缓慢经过状态B、C、D再回到状态A，其压强p与体积V的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中气体对外界做的功等于吸收的热量 B．A→B过程中气体对外界做的功小于吸收的热量 C．B→C过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的平均碰撞次数不断增加 D．B→C过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的平均碰撞次数不变 16. （2024•龙凤区校级模拟）在学校春季运动会上释放的气球是充有氦气的可降解气球。释放前工作人员用容积为30L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气（充气过程温度不变），要求充气后气球体积为5L、压强为1.0×105Pa；气球释放后飘向高空，当气球体积膨胀到8L时就会爆裂落回地面。已知高度每升高1000m，大气温度下降6℃，高度每升高1m，大气压减小11Pa，庆祝现场地面空气温度为27℃，大气压为1.0×105Pa，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，下列说法正确的是（　　） A．用一个氦气罐可以充出600个符合要求的气球 B．当气球发生爆裂时，气球离地面的高度为3846m C．用氮气罐给气球充气过程中，氦气放出热量 D．要降低气球发生爆裂时的高度，在地面充气时可使充气后的气球体积适当减小 17. （2024•市中区校级模拟）某校物理学科周活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不漏气，则下列说法中正确的是（　　） A．针筒内气体压强减小 B．针筒内气体吸热 C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少 D．用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中a→b 18. （2024•泰州模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p﹣V图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．气体在a→b过程中做等温变化 B．气体在b→c过程中内能增加 C．气体在a→b过程和b→c过程对外界做的功相等 D．气体在一次循环过程中会向外界放出热量 19. （2024•沙坪坝区校级模拟）如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为3L，内装2.4L消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.06L的1.0atm的空气，经n次下压后，壶内气体压强变为2.0atm时按下B，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷出过程气体状态变化p﹣V图像如图乙所示。已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0atm＝1.0×105Pa，则（　　） A．充气过程向下压A的次数n＝20次 B．瓶内气体充气前后内能不变 C．喷液过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数增加 D．若喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，则喷液过程壶内气体从外界吸收的热量90J 20. （2024•江苏模拟）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示，圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与脚底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。将电脑从桌子上拿起来，桌子重新达到新的稳定状态D。则气体从状态A→B→C→D的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大 D．从C到D的过程中，气体降压升温，体积增大 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 选择11 分子动理论 气体固体液体 理想气体与热力学定律 考点内容 考情分析 考向一 分子动理论 热力学，常会以计算题或选择题的形式考察。其中计算题主要考察理想气体状态方程，求解气体压强是解题关键，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。 考向二 固体、液体 考向三 变质量气体模型 考向四 热力学定律与气体实验定律相结合 1.思想方法 一、两种模型 1.球体模型：一个分子体积,d为分子的直径，适于估算液体、固体分子直径。 2.立方体模型：一个分子占据的平均空间V=,d为分子的间距，适于估算气体分子间距。 二、气体实验定律与理想气体状态方程 1.压强的计算 (1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解， 压强单位为Pa。 (2)水银柱密封的气体，应用p=p0+ph或p=p0- ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。 三、应用热力学第一定律的看到与想到 1.看到“绝热过程”，想到Q=0,则W=△U。 2.看到“等容过程”，想到W=0,则Q=△U。 3.对于理想气体看到“等温过程”，想到△U=0,则W十Q=0。 2.模型建构 一、微观量的估算 1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0. 2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ. 3．关系 (1)分子的质量：m0＝＝. (2)分子的体积：V0＝＝. (3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA. 2．对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离． 二、布朗运动与分子热运动 布朗运动 热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 区别 是固体小颗粒的运动，较大的颗粒不做布朗运动，能通过光学显微镜直接观察到 是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击作用不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映 三、分子间的作用力与分子势能 1．分子间的相互作用力 分子力是引力与斥力的合力．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，但总是斥力变化得较快，如图1所示． (1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0； (2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力； (3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力； (4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)． 2．分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为： (1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大； (2)r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大； (3)当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零； (4)分子势能曲线如图所示． 四、固体与液体的性质 1．晶体与非晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 形成与 转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体. 2.液体的表面张力 (1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势． (2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． 3．液晶的物理性质 (1)具有液体的流动性． (2)具有晶体的光学各向异性． (3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 五、气体压强的产生与计算 1．产生的原因 由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 六、气体实验定律的应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 考向一 分子动理论 1. （2024•邗江区模拟）分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。分子间距为x1时，分子力大小为F1，分子间距为x2时，分子力为F2，则（　　） A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．F1与F2均为引力 D．F1与F2均为斥力 【解答】解：由图象可知：当r＝r0时，分子势能最小，分子力为零，当r＜r0时分子力表现为斥力，当r＞r0时分子力表现为引力，由图可知x2＝r0，x1＜r0，所以F1表现为斥力，F2为零，则F1＞F2，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2. （2024•昌平区二模）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸2mL，用量筒测得1mL上述溶液为100滴。在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。把1滴上述溶液滴入浅盘里，等油膜形状稳定后，把带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并描画出油膜的轮廓，油膜所占正方形方格数为75个，每个方格边长为2cm。下列说法正确的是（　　） A．1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积约为2×10﹣11m3 B．油酸分子的直径约为6.7×10﹣9m C．若所撒爽身粉过厚，会导致估测出的分子直径偏小 D．若描画油膜轮廓时油酸未完全散开，会导致估测出的分子直径偏小 【解答】解：A.1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积约为，故A正确； B.油膜的表面积为S＝75×0.02×0.02m2＝0.03m2，油酸分子的直径约为 故B错误； C.若爽身粉撒的过厚，会导致油膜不能充分散开，面积偏小，根据，会导致估测出的分子直径偏大，故C错误； D.若描画油膜轮廓时油酸未完全散开，得到的油膜面积将偏小，会导致估测出的分子直径偏大，故D错误。 故选：A。 3. （2024•天山区校级二模）以下是两个估测微观粒子大小的实验：实验1为“用油膜法估测分子的大小”，500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，用量筒测得40滴上述溶液体积为1mL，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，正方形方格的边长为1cm，油膜所占方格数约为260；实验2中用扫描隧道显微镜拍下一个“量子围栏”的照片如图乙所示，这个量子围栏由48个铁原子在铜的表面排列成周长为4.4×10﹣8m的圆周。由上述数据估算出油酸分子和铁原子直径分别是（　　） A．2×10﹣9m；9×10﹣10m B．2×10﹣10m；9×10﹣9m C．5×10﹣10m；9×10﹣10m D．5×10﹣9m；9×10﹣11m 【解答】解：1滴油酸酒精溶液的体积，1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积： 油膜的面积：S＝260×1cm2＝2.6×10﹣2m2，则油酸分子的直径，代入数据可得：d＝2×10﹣9m 设铁原子直径为d′，则周长c＝48d′，代入数据可得：d′＝9×10﹣10m，故A正确，BCD错误。 故选：A。 考向二 固体、液体 4. （2024•泰州一模）2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母（　　） A．是非晶体 B．没有规则的外形 C．有固定的熔点 D．各向性质均相同 【解答】解：由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点、具有各向异性的特点，故ABD错误，C正确。 故选：C。 5. （2024秋•崇川区月考）在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图对应的温度为T1，乙图对应的温度为T2，则（　　） A．T1＞T2 B．甲、乙两图中的分子都在做热运动 C．甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同 D．乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同 【解答】解：A.液晶在低温时会凝固成结晶态，当温度升高时，晶体中分子热运动增加，转化为液晶态，则有T1＜T2，故A错误； B.分子的热运动是永不停息的，则甲、乙两图中的分子都在做热运动，故B正确； CD，液晶是一种介于晶体固体和各向同性液体之间的中间相，其分子结构具有各向异性，这意味着液晶分子的排列和取向在不同方向上会有所不同，因此，液晶在不同的形态下，沿不同方向单位长度上的分子数是不相同的，故CD错误。 故选：B。 6. （2024春•开封期末）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨、石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能不变 C．单层石墨烯的厚度约3μm D．碳纳米管是管状的纳米级石墨，碳原子之间的化学键属于强相互作用 【解答】解：A．石墨、石墨烯都是晶体，故A错误； B．石墨烯是晶体，在熔解过程中吸热，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故B正确。 C．由题意可知单层的厚度为 故C错误； D．碳纳米管是管状的纳米级石墨，碳原子之间的化学键属于电磁相互作用，故D错误。 故选：B。 7. （2024•广东三模）石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 【解答】解：A、石墨有规则的形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状是晶体，故A错误； B、石墨中的碳原子是一直运动的，故B错误； C、石墨烯是晶体，晶体有固定熔点，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确； D、石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。 故选：C。 8. 如图所示，水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，附着在玻璃上；在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是（　　） A．水浸润石蜡 B．玻璃面上的水没有表面张力 C．蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力 D．水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强 【解答】解：水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层，是浸润现象，说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，玻璃面上的水存在表面张力，在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层，是不浸润现象，水在蜡面上不浸润，则水分子间表现为引力。蜡面上水滴呈扁平形主要是由于水的重力作用，故D正确，ABC错误。 故选：D。 9. 雨滴在空中形成后，在重力和空气阻力的作用下下落到地面，若下落过程中，周围空气的温度越来越高，最终达到匀速，则下列说法正确的是（　　） A．雨滴下落过程中内能逐渐增大，是因为速度在逐渐增大 B．雨滴下落过程中机械能守恒 C．雨滴在空中近似成球形，是因为液体表面有张力 D．雨滴下落过程中，雨滴内所有水分子的动能都增大 【解答】解：A、雨滴的内能变化主要与温度和状态有关，而与速度无关。雨滴下落过程中，由于空气阻力做功，部分机械能转化为内能，导致内能增加，但这一增加并非由速度增大直接引起，而是由于克服空气阻力做功的结果，故A错误。 B、雨滴下落过程中，空气阻力做负功，导致机械能减少，因此机械能不守恒，故B错误。 C、雨滴在空中近似成球形，这是由于液体表面张力的作用，使得液体表面趋向于最小化表面积，而球形是相同体积下表面积最小的形状，故C正确。 D、雨滴下落过程中，虽然平均分子动能会随温度升高而增大，但这并不意味着所有水分子的动能都增大。分子动能的分布遵循统计规律，部分分子动能可能减少，而平均动能增加，故D错误。 故选：C。 考向三 变质量气体模型 10. （2024•中山区校级模拟）学校举行趣味运动会，某同学用气泵给“陆地龙舟”充气。“陆地龙舟”里原有压强为1atm的空气0.6m3，气泵每秒钟能把体积为5.0×10﹣4m3，压强为1atm的空气打入“陆地龙舟”中。请估算气泵工作多长时间能使“陆地龙舟”里的压强达到1.1atm（近似认为“陆地龙舟”的体积和温度保持不变）（　　） A．0.5min B．1.0min C．2.0min D．3.0min 【解答】解：设气泵工作t时间能使“陆地龙舟”里的压强达到1.1atm，则有：p1V1+t•p2V2＝p3V3，其中p1＝1atm，V1＝0.6m3，p2＝1atm，V2＝5×10﹣4m3，p3＝1.1atm，V3＝0.6m3； 解得：t＝120s＝2min，故ABD错误，C正确。 故选：C。 11. 如图所示，导热良好的密闭容器内封闭有压强为p0的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处（只出不进）抽气两次。已知抽气筒每次抽出空气的体积为容器容积的，空气可视为理想气体，则容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：设容器的容积为V0，则每次抽出空气的体积为，设第一次抽气后容器内剩余空气的压强为p1，假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为p0时的体积为V，根据玻意耳定律，第一次抽气，根据玻意耳定律可得： 第二次抽气，有 剩余气体p0V＝pV0 容器内剩余空气和抽出空气的质量之比为 解得：，故D正确，ABC错误； 故选：D。 12. （2024•市中区校级模拟）某研究小组对山地车的气压避震装置进行研究，其原理如图乙所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上放置一个带有活塞A的导热气缸B，活塞用劲度系数为k＝300N/m的轻弹簧拉住，弹簧的另一端固定在斜面上端的一块挡板上，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到气缸底部的距离为L1＝27cm，气缸底部到斜面底端的挡板距离为L2＝1cm，气缸内气体的初始温度为T1＝270K。对气缸进行加热，气缸内气体的温度从T1上升到T2，此时气缸底部恰好接触到斜面底端的挡板，继续加热，当温度达到T3时使得弹簧恰好恢复原长。已知该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U＝kT，k＝2×10﹣3J/K，已知气缸质量为M＝0.4kg，活塞的质量为m＝0.2kg，气缸容积的横截面积为S＝1cm2，活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为g＝10m/s2，大气压为p0＝1.0×105Pa，下列说法正确的是（　　） A．初始状态下气缸内气体压强p1为6×104Pa B．从T1上升到T2过程中气体吸收的热量Q＝0.1J C．温度为T3时气缸内气体压强为1.2×105Pa D．温度为380K时弹簧处于压缩状态 【解答】解：A、当开口向上时，对气缸受力分析，根据共点力平衡可得：Mgsinθ+p1S﹣p0S＝0，解得：p1＝p01.0×105PaPa＝8×104Pa，故A错误； B、气缸内气体的温度从T1上升到T2，此时气缸底部恰好接触到斜面底部的挡板的过程中，封闭气体的压强不变，则有： 该过程内能增大，ΔU＝kT2﹣kT1 气体对外做功，W＝﹣p1（V1﹣V1），其中V1＝l1S，V2＝l2S 根据热力学第一定律有：ΔU＝Q+W 解得：Q＝10×10﹣2J＝0.1J，故B正确； C、由题意可知，当温度达到T3时，弹簧恰好恢复原长，对活塞根据受力平衡有：p0S+mgsinθ＝p3S 代入数据得：p3＝1.1×105Pa，故C错误； D、从开始到弹簧恢复到原长，由一定质量理想气体状态方程得： 又因为：k1×Δx＝（M+m）gsinθ 代入数据得：T3K＝398K＞380K，即弹簧恢复到原长时，温度为398K，那么当温度为380K时，弹簧处于伸长状态，故D错误。 故选：B。 13. （2024•河西区二模）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示。圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。则气体从状态A→B→C的过程中，下列说法正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大 D．从B到C的过程中，气体从外界吸热 【解答】解：A.从A到B的过程中，桌子缓慢下降，由于汽缸导热性能良好，可知气体等温压缩，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，故A正确； B.从A到B的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故B错误； C.从B到C的过程中，桌面受力不变，气体压强一定，根据盖﹣吕萨克定律可知，温度降低，体积一定减小，故C错误； D.从B到C的过程中，气体温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故D错误。 故选：A。 考向四 热力学定律与气体实验定律相结合 14. （2024•江汉区模拟）一定质量的理想气体从状态A开始，发生如图所示的一系列变化，最终回到状态A。其中，从状态B到状态C过程中气体对外界做功为W0（W0＞0）。下列说法错误的是（　　） A．A→B过程中外界对气体不做功，气体从外界吸热 B．B→C过程中气体从外界吸热，且吸收的热量等于W0 C．状态A与C相比，气体分子碰撞单位面积器壁的平均力更大 D．A→B→C→A整个过程中，气体总体从外界吸热 【解答】解：A、由图像可知，A→B过程中，不变，根据理想气体状态方程，气体体积不变，外界对气体不做功；气体温度升高，则气体的内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A正确； B、由图像可知，B→C过程中气体的温度不变，则气体的内能不变，根据热力学第一定律得 ΔU＝﹣W0+Q＝0 可得Q＝W0，可知气体从外界吸热，且吸收的热量等于W0，故B正确； C、状态A与C相比，气体压强相等，根据可知，气体分子碰撞单位面积器壁的平均力一样大，故C错误； D、将A→B→C→A整个过程中变化转化为p﹣V图像，如图所示。 根据p﹣V图像与横轴围成的面积表示气体做功，由图像可知，B→C过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，所以整个过程气体对外界做功，而气体的内能变化量为0，根据热力学第一定律可知，整个过程气体总体从外界吸热，故D正确。 本题选错误的，故选：C。 15. （2024•东湖区校级模拟）一定质量的理想气体从状态A缓慢经过状态B、C、D再回到状态A，其压强p与体积V的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中气体对外界做的功等于吸收的热量 B．A→B过程中气体对外界做的功小于吸收的热量 C．B→C过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的平均碰撞次数不断增加 D．B→C过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的平均碰撞次数不变 【解答】解：AB、由图可知VB＞VA，气体对外界做功，即W＜0，根据pV＝CT，可知TB＞TA，因此从A→B过程气体内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝W+Q，可知A→B过程中气体对外界做的功小于吸收的热量，故A错误，B正确； CD、根据pV＝CT可知，B→C过程中体的温度升高，分子的平均动能增大，则分子撞击器壁的平均撞击力增大，B→C过程中气体压强不变，所以气体分子在单位时间内对单位容器壁的碰撞次数不断减少，故CD错误； 故选：B。 16. （2024•龙凤区校级模拟）在学校春季运动会上释放的气球是充有氦气的可降解气球。释放前工作人员用容积为30L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气（充气过程温度不变），要求充气后气球体积为5L、压强为1.0×105Pa；气球释放后飘向高空，当气球体积膨胀到8L时就会爆裂落回地面。已知高度每升高1000m，大气温度下降6℃，高度每升高1m，大气压减小11Pa，庆祝现场地面空气温度为27℃，大气压为1.0×105Pa，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，下列说法正确的是（　　） A．用一个氦气罐可以充出600个符合要求的气球 B．当气球发生爆裂时，气球离地面的高度为3846m C．用氮气罐给气球充气过程中，氦气放出热量 D．要降低气球发生爆裂时的高度，在地面充气时可使充气后的气球体积适当减小 【解答】解：A．设充气前氦气罐的压强和体积分别为p0、V0，充气后气球的压强和体积分别为p1、V1、，根据题意，设用一个氦气罐可以充出n个符合要求的气球，由玻意耳定律有 p0V0＝p1（V0+nV1） 解得n＝594 故A错误； B．当气球发生爆裂时，气球体积膨胀到8L，设此时气球离地面高度为h，根据题意可知爆裂时气体的压强和温度分别是p2＝p1﹣11h 由理想气体方程有 其中T0＝t0+273K＝300K 解得h≈3846m 故B正确； C．对充入气球内的氦气，从氦气罐内到气球内的过程，体积增大，对外做功，不计温度变化，内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热，故C错误； D．由B中分析可以推导出h与V1的函数关系式为 可知，体积越小，高度越大，要降低气球发生爆裂时的高度，在地面充气时可使充气后的气球体积适当增大，故D错误。 故选：B。 17. （2024•市中区校级模拟）某校物理学科周活动中，出现了不少新颖灵巧的作品。如图所示为高二某班同学制作的《液压工程类作业升降机模型》，通过针筒管活塞的伸缩推动针筒内的水，进而推动支撑架的展开与折叠，完成货物平台的升降。在某次实验中，针筒连接管的水中封闭了一段空气柱（空气可视为理想气体），该同学先缓慢推动注射器活塞将针筒内气体进行压缩，若压缩气体过程中针筒内气体温度不变，装置不漏气，则下列说法中正确的是（　　） A．针筒内气体压强减小 B．针筒内气体吸热 C．单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数减少 D．用国际单位制单位表示的状态参量在图中图线可能如图中a→b 【解答】解：A．压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，则压强变大，故A错误； B．压缩气体过程中针筒内气体温度不变，则气体内能不变，即有ΔU＝0，压缩过程中，气体体积变小，外界对气体做功，即有W＞0，则根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知Q＜0，即针筒内气体放热，故B错误； C．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，气柱体积变小，压强变大，则单位时间、单位面积撞击针筒内壁的气体分子数增大，故C错误； D．由于压缩气体过程中针筒内气体温度不变，空气柱体积变小，压强变大。则根据理想气体状态方程C 整理可得p＝TC• 可知用国际单位制单位表示的状态参量在p中图线可能如图中a→b，故D正确。 故选：D。 18. （2024•泰州模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p﹣V图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．气体在a→b过程中做等温变化 B．气体在b→c过程中内能增加 C．气体在a→b过程和b→c过程对外界做的功相等 D．气体在一次循环过程中会向外界放出热量 【解答】解：A．气体在a→b过程中因pV乘积变大，根据理想气体状态方程pV＝CT可知，温度升高，故A错误； B．气体在b→c过程中因pV乘积变小，可知温度降低，内能减小，故B错误； C．在p﹣V图像中，图像与坐标轴围成的面积等于气体对外做功，可知气体在a→b过程和b→c过程对外界做的功相等，故C正确； D．气体在一次循环过程中从a到b再到c过程对外做功，从c到a过程外界对气体做功，整个过程中气体对外做功，且内能不变，则气体会从外界吸收热量，故D错误。 故选：C。 19. （2024•沙坪坝区校级模拟）如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为3L，内装2.4L消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.06L的1.0atm的空气，经n次下压后，壶内气体压强变为2.0atm时按下B，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷出过程气体状态变化p﹣V图像如图乙所示。已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0atm＝1.0×105Pa，则（　　） A．充气过程向下压A的次数n＝20次 B．瓶内气体充气前后内能不变 C．喷液过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数增加 D．若喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，则喷液过程壶内气体从外界吸收的热量90J 【解答】解：A、壶中原来空气的体积V1＝0.6L，由于发生等温变化，由玻意耳定律可得：p1（nV0+V1）＝p2V1，解得：n＝10，故A错误； B、充气后气体温度不变而分子数增加，故充气后内能大于充气前的内能，故B错误； C、气体从状态A到状态B的过程中，由于温度不变，则分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，压强减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故C错误； D、由p﹣V图像可知，外界对气体做的功为：，由热力学第一定律ΔU＝W+Q＝0，代入数据解得：Q＝90J，故D正确。 故选：D。 20. （2024•江苏模拟）气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示，圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与脚底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。将电脑从桌子上拿起来，桌子重新达到新的稳定状态D。则气体从状态A→B→C→D的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大 B．从A到B的过程中，气体会从外界吸热 C．从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大 D．从C到D的过程中，气体降压升温，体积增大 【解答】解：A、从A到B的过程中，桌子缓慢下降，由于汽缸导热性能良好，可知气体等温压缩，体积减小，根据玻意耳定律pV＝C可知，气体的压强增大，故A正确； B、从A到B的过程中，气体的温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体会向外界放热，故B错误； C、从B到C的过程中，电脑放在桌面上保持不动，气体压强一定，根据盖—吕萨克定律C可知，温度降低，体积一定减小，故C错误； D、从C到D的过程中，由于汽缸导热性能良好，即温度不变，将电脑从桌子上拿起来，气体的压强减小，根据玻意耳定律pV＝C可知，体积一定增大，即从C到D的过程中，气体等温降压，体积增大，故D错误。 故选：A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$