高考風向標
——課本回顧系列之《選修3－3》

江蘇 秋 飏 花海忠

高考風向標
——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，該部分內容難度相對適中，與考點要求匹配，但是從國家考試中心數據看到，2016年新課標卷Ⅰ該部分均分為2．91，說明復習中對教材理解和命題的態勢及認識態度都有偏差，所以本文以綱為綱，結合教材追本溯源。

【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“中間多，兩頭少”的統計規律；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為彈簧測力計讀數，m為玻璃板質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即使科技再發達，第二類永動機也不可能制成，體現熱現象的方向性

板塊一：分子動理論與統計觀點（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；構成物體的分子永不停息地做無規則運動；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量級為10－10m，分子質量的數量級為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：無規則、永不停息；③相關因素：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則熱運動。

擴散現象：相互接觸的物體分子彼此進入對方的現象。產生原因是分子永不停息地做無規則運動。

（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系如圖1所示。

規律：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系：當分子力做正功時，分子勢能減小；當分子力做負功時，分子勢能增加。可類比重力、電場力做功及對應的重力勢能、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系如圖2所示。由分子勢能和分子間距離的關系圖線可知，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。

物體的內能與物體的溫度、體積、物態和分子數有關。分子動能由溫度決定，分子勢能與體積有關。

說明：（1）溫度、分子動能、分子勢能和內能只對大量分子才有意義；

（2）任何物體都有內能，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，一定質量的理想氣體內能只與溫度有關。

【例1】（原創）下列說法正確的是 （ ）

A．生產半導體器件時需要在純凈的半導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．如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學性質”的物理量是內能

C．分子之間的距離減小時，分子力一直做正功

D．當分子間距等于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能

【解析】擴散可以在固體中進行，生產半導體器件時需要在純凈的半導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；如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學性質”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，故當相互靠近時分子力做正功，當分子間距小于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、非晶體分子結構不同，表現出的物理性質不同，如外形、熔點等。其中單晶體表現出各向異性，多晶體和非晶體表現出各向同性。

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

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

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”的規律分布。

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

3．氣體實驗定律

氣體的狀態由熱力學溫度、體積和壓強三個物理量決定。

（1）兩種溫度間的關系可以表示為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。可以無限接近，但永遠不能達到。

4．飽和汽壓

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

5．相對濕度

【例2】（原創）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，表面層內分子所受其他分子的作用表現為相互吸引

D．氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數與單位體積內的分子數和分子平均速率有關

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，表面層內分子所受其他分子的作用表現為相互吸引，C項正確；氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數與單位體積內的分子數有關，還與分子平均速率有關，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：熱力學定律、能量守恒（三個考點，皆為Ⅰ要求）

【教材要點】

1．熱力學第一定律

（1）公式：ΔU＝Q＋W

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

2．熱力學第二定律

（1）兩種表述：表述一：熱量不能自發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的

B．把物體緩慢舉高，其機械能增加，內能不變

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．隨著科學技術的發展，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，內能減少20J

【解析】做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，無論科技怎樣發展，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，物體內能不變，B項正確；根據熱力學第二定律可知，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，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20J，即內能減少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，固定的絕熱氣缸內有一質量為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）緩慢降低氣缸內封閉氣體的溫度，當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pS＝p0S＋mg

（2）當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：p2＝p0，V2＝1．2h0S，T2＝？

【點評】本題主要考查理想氣體的狀態方程。根據活塞平衡求得氣體壓強，再根據水銀柱高度差求出氣體壓強表達式，聯立得到高度差；當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，根據理想氣體的狀態方程求解出溫度。

（作者單位：江蘇省江陰市第一中學）