2021年高考物理二轮复习 专题八 选修3-3精品教学案
【考情分析】
《大纲》对选修3－3中的所有内容均为Ⅰ类要求。其中对分子动理论与统计观点作了特别说明，只要求定性了解。因此，选修3－3中所涉及的考点不会有难度较大的试题出现。主要涉及分子的微观估算、分子力和分子势能的变化、布朗运动的理解、热学两大定律的理解和应用、气体压强的相关分析、物体的内能等! 这部分内容一般单独命题，命题角度从基本概念入手，难度不会太大，且定性分析的可能性较大! 对这部分知识的复习，重在对基本概念和基本原理的透彻理解，此外，应特别注意对“热力学第一定律”、“热力学第二定律”、“气体分子运动的特点”、“气体压强的微观意义”这些知识点的理解和掌握。 【知识归纳】
1、分子动理论的基本观点 （1）物体是由大量分子组成的 （2）分子的热运动
布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中固体小颗粒的永不停息的无规则运动。 特点：①永不信息上；②无规则；③颗粒越小越明显；④温度越高越激烈。 成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力不平衡引起的。
（3）分子间的作用力
①分子间同时存在着相互作用的引力和斥力．
②引力和斥力都随着距离的减小而增大，随着距离的增大而减小，但斥力变化得快．
③分子力与分子间距离的关系：（r0为 10
－10
m左右．）
当r=r0时，F引=F斥，分子力的合力F=0。 当r>r0时，F引>F斥，分子力的合力表现为引力．
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当r
（1）分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能。温度是分子平均动能的标志。温度越高分子平均动能越大。 （2）分子势能：分子间的相互作用和相对位置决定的能叫分子势能。分子势能的大小与物体的体积有关。
当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间的距离增大而增大；当r＜Epr00图2rr0时，分子势能随分子间的距离减小而增大；当r＝r0时，分子势能最小 分子势能与分子间距离的关系如图所示。 （3）物体的内能：物体中所有分子动能与势能的总和叫做物体的内能。内能是状态量。物体的内能是由物质的量、温度、体积等因素决定的。
3、三个气体实验定律
（1）玻意耳定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比；或压强跟体积乘积是不变的．
p1V2??(?1),或pV?恒量数学表达式：p2V1 ?2（2） 查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比．
数学表达式：
（3） 盖·吕萨克定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比．
数学表达式：
4．理想气体状态方程：一定质量的理想气体，其压强、体积和热力学温度在开始时分别为p1、V1、T1，经过某一变化过程到终了时分别变成p2、V2、T2，则应有．
说明：理想气体状态方程可包含气体的三个实验定律
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5、气体的等温线、等压线、等容线的特点 （1）等温线（p－V或p－1/V曲线） 一定质量的气体，在温度不变时，p与V成反比，因此p－V图线为一条双曲线（称为等温线），温度越高图线离坐标原点越远。p－1/V图线是一条过原点的直线，温度越高p－1/V图线的斜率越大。
（2）气体的等容线（P－T图象）
①在P－T坐标系中等容线是一条过原点的倾斜直线。P－T直线的斜率越大，体积越小。 ②如果以横轴表示摄氏温度，纵轴表示压强，P－t图线是一条不过原点的倾斜直线，在纵轴上的截距表示0°C时的压强，其延长线与t轴的交点应为－273°C。
（3）气体的等压线（V－T图象）
①在V－T坐标系中等压线是一条延长线通过原点的倾斜直线。V－T直线的斜率越大，压强越小。
②以横轴表示摄氏温度，纵轴表示体积，等压线P－t是一条不过原点的倾斜直线，在纵轴上的截距表示0°C 时的体积，其反向延长线交时间轴上的－273°C，且斜率越大，对应的压强越小。
6、热力学第一定律
（1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
（2）表达式：
（3）对公式中符号的规定：外界对物体做功，W>0，物体对外界做功，W<0；物体吸收热量，Q>0，物体放出热量，Q<0；内能增量（末状态内能减去初状态内能），内能增加则>0，内
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T2>T1
T2
>T
图1 V1>V2
-273℃ 图2 P1>P2
P1>P2
-273℃
图3 能减少则>0。
注意几种特殊情况：
①绝热过程：Q＝0，W＝ΔU。外界对物体做的功等于物体内能的增加。 ②等容过程，W＝0，则Q＝ΔU。物体吸收的热量等于物体内能的增加。
③若过程的始末状态内能不变（对于理想气体温度不变），即ΔU＝0，则W＋Q＝0，或W＝－Q。外界对物体做的功等于物体放出的热量，或物体对外界做的功等于物体吸收的热量。
7、对热力学第二定律
表述一（按热传导方向）：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它影响。 表述二（按机械能与内能转化的方向）：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它影响。
注意抓住：“自发地”、“不产生其它影响” 【考点例析】
【例1】如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
【精析】乙分子位于c点时，两分子之间的分子力为零，从a到c的过程中分子力表现为引力，从c到d的过程中表现为斥力，所以乙从a到c的过程做加速运动，从c到d的过程做减速运动，到达c时速度最大，选项B对，A错；分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功分子势能增加，所以C对，D错．答案：BC．
【例2】已知金刚石的密度是3.5×10kg/ m，碳的摩尔质量是1.2×10kg/mol，阿伏加德罗常数取6×10mol。
（1）根据上述数据估算碳原子直径的大小。（结果保留一位有效数字）
（2）试说明作出上述估算的理论假设（即物理模型）是什么？并举例说明该假设是哪一实验的理论依据。
【精析】（1）碳的摩尔体积，每个碳原子的体积，又因为， 联立解得
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23
-1
3
3
-2
代入数据得 m
（2）作出上述估算的理论假设是：设想金刚石中碳原子是一个挨一个紧密排列的，（或答分子间的间隙忽略不计）；且可以看成球形。 单分子油膜法测分子直径
【例3】下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（ ）
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加 C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 D．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
【精析】由于气体分子之间的距离大于10r0时，分子间的作用力非常微弱，可以忽略，故一般不考虑气体分子的势能，气体分子之所以会散开是由于气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开，A项错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽时要吸收热量，分子之间的势能增加，B项正确；根据内能的定义，C项正确；气体温度升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率都增大，分子速率只具有统计意义，对单个分子的研究无意义，D错误。答案：BC。
【例4】如图所示，一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内，气柱长度为h。现继续向管内缓慢地添加部分水银，水银添加完时，气柱长度变为。再取相同质量的水银缓慢地添加在管内。外界大气压强保持不变。
（1）求第二次水银添加完时气柱的长度。
（2）若第二次水银添加完时气体温度为T0，现使气体温度缓慢升高，求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度。
【精析】（1）设开始时封闭气体的压强为p0，添加的水银对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得，
解得
再加水银后，气体的压强变为p0+2p。设第二次加水银后，气柱长为，则有 解得
（2）气柱长度恢复到原来长度h，则有 解得
【例5】（xx·上海崇明模拟）如图所示，用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），现通过气缸内一电阻丝对气体加热，则下列图像
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2021-2022年高考物理二轮复习 专题八 选修3-3精品教学案
