高考風(fēng)向標
——課本回顧系列之《選修3－3》

江蘇 秋 飏 花海忠

高考風(fēng)向標
——課本回顧系列之《選修3－3》

江蘇 秋 飏 花海忠

在新課標高考命題中，《選修3－3》分為三大板塊，共計14個考點，命題模式為5選3＋計算形式，總計15分，該部分內(nèi)容難度相對適中，與考點要求匹配，但是從國家考試中心數(shù)據(jù)看到，2016年新課標卷Ⅰ該部分均分為2．91，說明復(fù)習(xí)中對教材理解和命題的態(tài)勢及認識態(tài)度都有偏差，所以本文以綱為綱，結(jié)合教材追本溯源。

【典型圖片】

單分子油膜層、緊挨一起，估算油酸分子的直徑d＝VS，同一溫度下，分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律；升溫，分子平均速率變大，但不是每進一步求NA按等時間間隔依次記錄的某個運動“小”微粒位置的連線，間接反映液體分子熱運動估算最大分子吸引力，為F分＝（F彈－mg），F(xiàn)為彈簧測力計讀數(shù)，m為玻璃板質(zhì)量個都增大液體表面層分子比較稀疏，表面層分子間作用表現(xiàn)為引力液晶從某個方向看其分子排列比較整齊，但不是各個方向都整齊飽和汽壓隨溫度升高而升高，與飽和汽的體積無關(guān)即使科技再發(fā)達，第二類永動機也不可能制成，體現(xiàn)熱現(xiàn)象的方向性

板塊一：分子動理論與統(tǒng)計觀點（四個考點，皆為Ⅰ要求）

【教材要點】

1．分子動理論

物體是由大量分子組成的；構(gòu)成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在著相互作用力。

（1）分子的大小

③一般分子直徑的數(shù)量級為10－10m，分子質(zhì)量的數(shù)量級為10－26kg。

④估算微觀量的兩種模型：

b．立方體模型（一般適用于氣體）：一個分子平均占據(jù)的空間V0＝d3，d為分子間的距離。

（2）說明分子永不停息地做無規(guī)則運動的兩個實例

布朗運動：①研究對象：懸浮在液體或氣體中的小顆粒；②運動特點：無規(guī)則、永不停息；③相關(guān)因素：顆粒大小、溫度；④物理意義：說明液體或氣體分子永不停息地做無規(guī)則熱運動。

擴散現(xiàn)象：相互接觸的物體分子彼此進入對方的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因是分子永不停息地做無規(guī)則運動。

（3）分子力定義：分子間同時存在著相互作用的引力和斥力，分子力是引力和斥力的合力。分子力與分子間距離的關(guān)系如圖1所示。

規(guī)律：引力和斥力均隨分子間距離的增大而減小，但斥力減小得更快；引力和斥力都隨分子間距離的減小而增加，但斥力增加得更快。

2．分子勢能

（1）分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系：當(dāng)分子力做正功時，分子勢能減??；當(dāng)分子力做負功時，分子勢能增加?？深惐戎亓?、電場力做功及對應(yīng)的重力勢能、電勢能變化情況，加強記憶理解。

（2）分子勢能與分子間距離的關(guān)系如圖2所示。由分子勢能和分子間距離的關(guān)系圖線可知，若選取無窮遠處分子勢能為零，橫軸以下分子勢能均為負值，當(dāng)分子間距離為r0時，分子勢能最小，但分子力不是最小。

3．溫度與分子的內(nèi)能

溫度：溫度是物體分子平均動能大小的標志，對個別分子來說溫度是沒有意義的。

物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)。分子動能由溫度決定，分子勢能與體積有關(guān)。

說明：（1）溫度、分子動能、分子勢能和內(nèi)能只對大量分子才有意義；

（2）任何物體都有內(nèi)能，但物體的機械能可能為0；

（3）體積增大，分子勢能不一定增大（如水變成冰）；

（4）理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢能可忽略不計，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)。

【例1】（原創(chuàng)）下列說法正確的是 （ ）

A．生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成

B．如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量是內(nèi)能

C．分子之間的距離減小時，分子力一直做正功

D．當(dāng)分子間距等于r0時，分子間的引力和斥力合力為零，分子勢能為最小值

E．一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100℃的水蒸氣，則吸收的熱量大于增加的內(nèi)能

【解析】擴散可以在固體中進行，生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成，A項正確；如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量是溫度，B項錯誤；兩分子之間的距離大于r0，分子力為引力，故當(dāng)相互靠近時分子力做正功，當(dāng)分子間距小于r0，分子力為斥力，相互靠近時，分子力做負功，故C項錯誤；分子間的引力和斥力相等，合力為零，分子勢能最小，故D項正確；一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100℃的水蒸氣，體積增大，對外做功，所以吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，故E項正確。

【答案】ADE

板塊二：固體、液體與氣體（7個考點，其中氣體實驗定律為Ⅱ要求）

【教材要點】

1．固體、液體和氣體

（1）晶體、非晶體分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同，如外形、熔點等。其中單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。

（2）液晶既可以流動，又表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。

（3）液體表面張力是由液體表面層的分子結(jié)構(gòu)決定的，類似的現(xiàn)象還有浸潤、不浸潤、毛細現(xiàn)象等。

2．氣體分子的運動特點

（1）氣體分子間距較大，分子力可以忽略，因此分子間除碰撞外不受其他力的作用，故氣體能充滿它能達到的整個空間。

（2）分子做無規(guī)則的運動，速率有大有小，且時而變化，大量分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布。

（3）溫度升高時，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增加，分子的平均速率將增大，但速率分布規(guī)律不變。

3．氣體實驗定律

氣體的狀態(tài)由熱力學(xué)溫度、體積和壓強三個物理量決定。

（1）兩種溫度間的關(guān)系可以表示為T＝（t＋273．15）K和ΔT＝Δt。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運動?？梢詿o限接近，但永遠不能達到。

4．飽和汽壓

液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)。

5．相對濕度

【例2】（原創(chuàng)）下列說法正確的是 （ ）

A．氣體能充滿任何容器是因為分子間的排斥力大于吸引力

B．壓縮氣體需要力表明氣體分子間存在斥力

C．液體與大氣相接觸，表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引

D．氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子平均速率有關(guān)

E．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍然是晶體

【解析】氣體能充滿任何容器是因為分子間的距離較大，分子間相互作用較小，故每個分子都是自由的，在做無規(guī)則運動，故可以充滿任何容器，A項錯誤；壓縮氣體需要力表明壓強問題，B項錯誤；液體與大氣相接觸，表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引，C項正確；氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，還與分子平均速率有關(guān)，D項正確；將一晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，E項正確。

【答案】CDE

板塊三：熱力學(xué)定律、能量守恒（三個考點，皆為Ⅰ要求）

【教材要點】

1．熱力學(xué)第一定律

（1）公式：ΔU＝Q＋W

（2）符號規(guī)則：當(dāng)外界對物體做功時W 取正，物體克服外力做功時W 取負；當(dāng)物體從外界吸熱時Q取正，物體向外界放熱時Q取負；ΔU 為正表示物體內(nèi)能增加，ΔU為負表示物體內(nèi)能減小。

2．熱力學(xué)第二定律

（1）兩種表述：表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。

表述二：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。

（2）意義：揭示了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程具有方向性。

【例3】下列說法正確的是 （ ）

A．無論科技怎樣發(fā)展，都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的

B．把物體緩慢舉高，其機械能增加，內(nèi)能不變

C．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功而不引起其他變化

D．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制冷機的制冷溫度可以降到－280℃

E．一定量氣體，吸熱200J，氣體對外做功220J，內(nèi)能減少20J

【解析】做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，無論科技怎樣發(fā)展，都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的，故A項正確；把物體緩慢舉高，外力做功，其機械能增加，由于溫度不變，物體內(nèi)能不變，B項正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體不可能從單一熱源吸熱，并全部用來對外做功，而不引起其他變化，若引起外界變化則可以，故C項錯誤；熱力學(xué)溫度與分子的平均動能成正比，分子熱運動的平均動能不可能為零，制冷機的制冷溫度不可以降到－273℃以下，故D項錯誤；氣體對外做功220J，W＝－220J，吸收200J熱量，Q＝200J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20J，即內(nèi)能減少20J，故E項正確。

【答案】ABE

圖3

【例4】（2017·遼寧省鞍山市高三二模）如圖3所示，固定的絕熱氣缸內(nèi)有一質(zhì)量為m的T形絕熱活塞（體積可忽略），距離氣缸底部為h0處連接一U形管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計），初始時，封閉氣體溫度為T0，活塞距氣缸底部為1．5h0，兩邊水銀柱存在高度差。已知水銀的密度為ρ，大氣壓強為p0，氣缸橫截面積為S，活塞豎直部分長為1．2h0，重力加速度為g。試問：

（1）初始時，水銀柱兩液面高度差多大？

（2）緩慢降低氣缸內(nèi)封閉氣體的溫度，當(dāng)U形管兩邊水銀面相平時封閉氣體的溫度是多少？

【解析】（1）以活塞為研究對象，因為活塞處于平衡態(tài)pS＝p0S＋mg

（2）當(dāng)降低溫度直到水銀面相平的過程中，氣體先做等壓變化，后等容變化。

末狀態(tài)：p2＝p0，V2＝1．2h0S，T2＝？

【點評】本題主要考查理想氣體的狀態(tài)方程。根據(jù)活塞平衡求得氣體壓強，再根據(jù)水銀柱高度差求出氣體壓強表達式，聯(lián)立得到高度差；當(dāng)降低溫度直到水銀面相平的過程中，氣體先做等壓變化，后做等容變化，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程求解出溫度。

（作者單位：江蘇省江陰市第一中學(xué)）