专题14 选修3-3-2021高考物理专项攻关高分宝典（解析版）

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近几年高考题对3-3的考查仍分为两部分,选择题部分注重基本概念、现象和规律的定性考查,计算题部分则注意气体实验定律及热力学定律的应用.复习过程中要加强对基本概念和基本规律的理解,例如分子动理论的基本内容,阿伏加德罗常数的理解,内能基本概念的理解;强化概念规律的应用,例如气体实验定律,热力学定律及能量守恒定律.
【备考建议】
【经典例题】
【经典例题】
考点一 微观量的估算
【典例1】.(2019·湖南省长沙市雅礼中学模拟二)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥.某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 ml－1.试求：(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d.
【答案】 (1)3×1025个 (2)4×10－10 m
【解析】 (1)V＝1.0×103 cm3，水的物质的量n＝eq \f(ρV,M)
水分子数：N＝nNA
则得N＝eq \f(ρV,M)NA＝eq \f(1.0×103×1.0×103×10－6,1.8×10－2)×6×1023个≈3×1025个.
(2)建立水分子的球模型.
每个水分子的体积为V0＝eq \f(V,N)＝eq \f(V,\f(ρV,M)NA)＝eq \f(M,ρNA)
又V0＝eq \f(1,6)πd3
故得水分子直径d＝eq \r(3,\f(6M,πρNA))，
联立解得d≈4×10－10 m.
考点二 布朗运动与分子热运动
【典例2】(2018·福建福州模拟)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( )
A.图中记录的是分子无规则运动的情况
B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹
C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显
D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈
【答案】D
【解析】:图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线,不是微粒的运动轨迹,也不是分子无规则运动的情况,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知,虽然图示所反映的不是微粒的轨迹,但却可以看出其运动的无规则性,做布朗运动的微粒都很小,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越激烈,选项D正确.
【典例3】(2018·辽宁阜新质检)(多选)下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是( )
A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体和固体中发生
B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的
【答案】CD
【解析】布朗运动只能在气体和液体中发生，不能在固体中发生，选项A错误；布朗运动是固体颗粒的运动，选项B错误；布朗运动和扩散现象都与温度有关，温度越高越明显，选项C正确，布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的，D正确。
考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系
【典例4】（2020高考全国理综I）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。
【答案】减小 减小 等于
【解析】若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子势能减小；由于在r= r1时，F=0，为平衡位置，分子势能最小，所以在间距由r2减小到r1的过程中，势能减小；在间距等于r1处，势能等于零。

【典例5】(2018·黑龙江牡丹江质检)(多选)两分子间的距离为r0时,其合力为零,图中能反映分子势能Ep与分子间的距离r变化关系的有( )
【答案】AC
【解析】:当rr0时分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增大.所以当r=r0时,分子势能最小,若选无穷远处分子势能为零,则当r=r0时,分子势能Ep0，根据ΔU＝W＋Q可知Q>0，即气体吸收热量，由状态a变到状态b的过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大；从状态b到c，气体温度不变，气体的内能不变；从状态c到d，气体体积不变，则气体的密度不变；从状态a到状态d气体温度升高，则气体的内能增大。