高考风向标——课本回顾系列之《选修3－3》

江苏 秋 飏 花海忠

高考风向标
——课本回顾系列之《选修3－3》

江苏 秋 飏 花海忠

在新课标高考命题中，《选修3－3》分为三大板块，共计14个考点，命题模式为5选3＋计算形式，总计15分，该部分内容难度相对适中，与考点要求匹配，但是从国家考试中心数据看到，2016年新课标卷Ⅰ该部分均分为2．91，说明复习中对教材理解和命题的态势及认识态度都有偏差，所以本文以纲为纲，结合教材追本溯源。

【典型图片】

单分子油膜层、紧挨一起，估算油酸分子的直径d＝VS，同一温度下，分子呈现“中间多，两头少”的统计规律；升温，分子平均速率变大，但不是每进一步求NA按等时间间隔依次记录的某个运动“小”微粒位置的连线，间接反映液体分子热运动估算最大分子吸引力，为F分＝（F弹－mg），F为弹簧测力计读数，m为玻璃板质量个都增大液体表面层分子比较稀疏，表面层分子间作用表现为引力液晶从某个方向看其分子排列比较整齐，但不是各个方向都整齐饱和汽压随温度升高而升高，与饱和汽的体积无关即使科技再发达，第二类永动机也不可能制成，体现热现象的方向性

板块一：分子动理论与统计观点（四个考点，皆为Ⅰ要求）

【教材要点】

1．分子动理论

物体是由大量分子组成的；构成物体的分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用力。

（1）分子的大小

③一般分子直径的数量级为10－10m，分子质量的数量级为10－26kg。

④估算微观量的两种模型：

b．立方体模型（一般适用于气体）：一个分子平均占据的空间V0＝d3，d为分子间的距离。

（2）说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例

布朗运动：①研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒；②运动特点：无规则、永不停息；③相关因素：颗粒大小、温度；④物理意义：说明液体或气体分子永不停息地做无规则热运动。

扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。产生原因是分子永不停息地做无规则运动。

（3）分子力定义：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，分子力是引力和斥力的合力。分子力与分子间距离的关系如图1所示。

规律：引力和斥力均随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快；引力和斥力都随分子间距离的减小而增加，但斥力增加得更快。

2．分子势能

（1）分子力做功与分子势能变化的关系：当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加。可类比重力、电场力做功及对应的重力势能、电势能变化情况，加强记忆理解。

（2）分子势能与分子间距离的关系如图2所示。由分子势能和分子间距离的关系图线可知，若选取无穷远处分子势能为零，横轴以下分子势能均为负值，当分子间距离为r0时，分子势能最小，但分子力不是最小。

3．温度与分子的内能

温度：温度是物体分子平均动能大小的标志，对个别分子来说温度是没有意义的。

物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关。分子动能由温度决定，分子势能与体积有关。

说明：（1）温度、分子动能、分子势能和内能只对大量分子才有意义；

（2）任何物体都有内能，但物体的机械能可能为0；

（3）体积增大，分子势能不一定增大（如水变成冰）；

（4）理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能可忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关。

【例1】（原创）下列说法正确的是 （ ）

A．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能

C．分子之间的距离减小时，分子力一直做正功

D．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力合力为零，分子势能为最小值

E．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能

【解析】扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，A项正确；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是温度，B项错误；两分子之间的距离大于r0，分子力为引力，故当相互靠近时分子力做正功，当分子间距小于r0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，故C项错误；分子间的引力和斥力相等，合力为零，分子势能最小，故D项正确；一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，体积增大，对外做功，所以吸收的热量大于增加的内能，故E项正确。

【答案】ADE

板块二：固体、液体与气体（7个考点，其中气体实验定律为Ⅱ要求）

【教材要点】

1．固体、液体和气体

（1）晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同，如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性。

（2）液晶既可以流动，又表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。

（3）液体表面张力是由液体表面层的分子结构决定的，类似的现象还有浸润、不浸润、毛细现象等。

2．气体分子的运动特点

（1）气体分子间距较大，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能达到的整个空间。

（2）分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布。

（3）温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变。

3．气体实验定律

气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定。

（1）两种温度间的关系可以表示为T＝（t＋273．15）K和ΔT＝Δt。0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。可以无限接近，但永远不能达到。

4．饱和汽压

液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。

5．相对湿度

【例2】（原创）下列说法正确的是 （ ）

A．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力

B．压缩气体需要力表明气体分子间存在斥力

C．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引

D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数和分子平均速率有关

E．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体

【解析】气体能充满任何容器是因为分子间的距离较大，分子间相互作用较小，故每个分子都是自由的，在做无规则运动，故可以充满任何容器，A项错误；压缩气体需要力表明压强问题，B项错误；液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引，C项正确；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，D项正确；将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，E项正确。

【答案】CDE

板块三：热力学定律、能量守恒（三个考点，皆为Ⅰ要求）

【教材要点】

1．热力学第一定律

（1）公式：ΔU＝Q＋W

（2）符号规则：当外界对物体做功时W 取正，物体克服外力做功时W 取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；ΔU 为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小。

2．热力学第二定律

（1）两种表述：表述一：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。

表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。

（2）意义：揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程具有方向性。

【例3】下列说法正确的是 （ ）

A．无论科技怎样发展，都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的

B．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变

C．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而不引起其他变化

D．随着科学技术的发展，制冷机的制冷温度可以降到－280℃

E．一定量气体，吸热200J，气体对外做功220J，内能减少20J

【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，无论科技怎样发展，都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的，故A项正确；把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，B项正确；根据热力学第二定律可知，气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其他变化，若引起外界变化则可以，故C项错误；热力学温度与分子的平均动能成正比，分子热运动的平均动能不可能为零，制冷机的制冷温度不可以降到－273℃以下，故D项错误；气体对外做功220J，W＝－220J，吸收200J热量，Q＝200J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20J，即内能减少20J，故E项正确。

【答案】ABE

图3

【例4】（2017·辽宁省鞍山市高三二模）如图3所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的T形绝热活塞（体积可忽略），距离气缸底部为h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体温度为T0，活塞距气缸底部为1．5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1．2h0，重力加速度为g。试问：

（1）初始时，水银柱两液面高度差多大？

（2）缓慢降低气缸内封闭气体的温度，当U形管两边水银面相平时封闭气体的温度是多少？

【解析】（1）以活塞为研究对象，因为活塞处于平衡态pS＝p0S＋mg

（2）当降低温度直到水银面相平的过程中，气体先做等压变化，后等容变化。

末状态：p2＝p0，V2＝1．2h0S，T2＝？

【点评】本题主要考查理想气体的状态方程。根据活塞平衡求得气体压强，再根据水银柱高度差求出气体压强表达式，联立得到高度差；当降低温度直到水银面相平的过程中，气体先做等压变化，后做等容变化，根据理想气体的状态方程求解出温度。

（作者单位：江苏省江阴市第一中学）