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分子動理論及固體、液體和氣體綜合檢測卷
一、選擇題(每小題4分，共40分)
1．下列說法正確的是( )
A．氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力
B．氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁上的平均作用力
C．氣體分子熱運(yùn)動的平均動能減小，氣體的壓強(qiáng)一定減小
D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大
解析 A 本題考查氣體部分的知識．根據(jù)壓強(qiáng)的定義可知A正確，B錯(cuò)．氣體分子熱運(yùn)動的平均動能減小，說明溫度降低，但不能說明壓強(qiáng)也一定減小，C錯(cuò)．單位體積的氣體分子數(shù)增加時(shí)，若溫度降低，則氣體的壓強(qiáng)有可能減小，D錯(cuò)．
2．下列說法中正確的是( )
A．?dāng)U散運(yùn)動向著更為無序的方向進(jìn)行，是可逆過程
B．物體的內(nèi)能取決于溫度、體積和物質(zhì)的量
C．分子間作用力隨分子間距離的增大而減小
D．液晶對不同顏色光的吸收強(qiáng)度隨電場強(qiáng)度的變化而變化
解析 BD 擴(kuò)散運(yùn)動是不可逆的，A錯(cuò)誤；若r
r2時(shí)，隨著r的增大，分子勢能增大，分子間相互作用的引力和斥力也增大
解析 C 當(dāng)兩分子間距離r＝r1時(shí)，分子勢能為零，但rr2時(shí)，由圖象可以看出分子勢能隨著r的增大而增大，而分子間相互作用的引力和斥力逐漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
6.如圖是氧氣分子在0 ℃和100 ℃下的速率分布圖線，由圖可知( )
A．隨著溫度升高，氧氣分子的平均速率變小
B．隨著溫度升高，每一個(gè)氧氣分子的速率都增大
C．隨著溫度升高，氧氣分子中速率小的分子所占比例增大
D．同一溫度下，氧氣分子速率分布呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的規(guī)律
解析 D 根據(jù)圖線可以看出，隨著溫度升高，氧氣分子中速率大的分子所占比例增大，同一溫度下，氧氣分子速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)，D對．
7．下列說法正確的是( )
A．一個(gè)盛有一定質(zhì)量氣體的密閉容器，當(dāng)容器做自由落體運(yùn)動處于完全失重狀態(tài)時(shí)，氣體對容器底部的壓力為零
B．對于一定種類的大量氣體分子，在一定溫度下，處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占的百分比是確定的
C．能量的耗散從能量的轉(zhuǎn)化角度反映出了自然界中的宏觀過程具有方向性
D．只要有足夠高的技術(shù)條件，絕對零度是可以達(dá)到的
解析 BC 根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋，氣體對器壁的壓強(qiáng)是由于大量分子頻繁撞擊產(chǎn)生的，因此在失重狀態(tài)下，氣體對容器壁仍有壓強(qiáng)，A項(xiàng)錯(cuò)；對于大量氣體分子，在一定溫度時(shí)，分子速率是呈正態(tài)分布的，故B項(xiàng)正確；由熱力學(xué)第二定律可知，能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，C項(xiàng)正確；根據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，熱力學(xué)零度只能無限接近，但不能達(dá)到，D項(xiàng)錯(cuò)．
8．下列說法中正確的有( )
A．第二類永動機(jī)和第一類永動機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律
B．熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)100%
C．因?yàn)槟芰渴睾?，所以“能源危機(jī)”是不可能的
D．自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源
解析 D 第二類永動機(jī)是指從單一熱源吸收，全部用來對外做功而不引起其他變化的機(jī)器，它并不違背能量守恒定律，卻違背了熱力學(xué)第二定律；第一類永動機(jī)是不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機(jī)器，它違背能量守恒定律，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．從熱力學(xué)第二定律的表述可知，任何熱機(jī)的效率都達(dá)不到100%，因此B錯(cuò)．關(guān)于“能源危機(jī)”必須明確以下幾點(diǎn)：(1)能源是提供能量的資源，如煤、石油等．(2)人們在消耗能源時(shí)，放出熱量，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但最終基本上都轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，人們無法把這些內(nèi)能全部收集起來重新利用(能量耗散)，而可供利用的能源是有限的．因此，“能源危機(jī)”并非說明能量不守恒．故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．
9．夏天，如果自行車內(nèi)胎充氣過足，又在陽光下曝曬(曝曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)，很容易爆胎．關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是( )
A．在爆胎前的過程中，隨著溫度升高，車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)將增大
B．在爆胎前的過程中，隨著溫度升高，車胎內(nèi)氣體將向外放出熱量
C．爆胎是車胎內(nèi)分子分布密度增大，氣體分子間斥力急劇增大造成的
D．爆胎是車胎內(nèi)溫度升高，每個(gè)氣體分子的動能都急劇增大造成的
解析 A 由查理定律可知，隨著氣體的吸熱進(jìn)行，胎內(nèi)溫度升高，壓強(qiáng)增大，A對，B錯(cuò)；爆胎是因?yàn)闇囟壬?，分子的平均速率增大，對胎壁撞擊力增大，壓?qiáng)增加．
10．一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程如圖所示，第1種變化是從A到B，第2種變化是從A到C，比較兩種變化過程( )
A．A到C過程氣體吸收熱量較多 B．A到B過程氣體吸收熱量較多
C．兩個(gè)過程氣體吸收熱量一樣 D．兩個(gè)過程氣體內(nèi)能增加相同
解析 AD
在pT圖中，等容線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如右圖所示，可知VC>VA>VB，故從A→C，氣體對外做功多，由TB＝TC可知兩過程內(nèi)能增量相同，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，從A→C，氣體吸收熱量多，選項(xiàng)A、D 正確，而B、C錯(cuò)誤.
二、非選擇題(共60分)
11．(8分)一本書的面積大約為0.02 m2，若地面大氣壓p0＝1.0105 Pa，地面附近重力加速度g＝10 m/s2，空氣平均摩爾質(zhì)量為M＝3.010－2 kgmol－1，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.01023 mol－1，則書本上空空氣的總質(zhì)量m＝________kg；書本上空空氣的分子總數(shù)N＝________個(gè)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．
解析 大氣壓可看做是由空氣重量產(chǎn)生的，p0＝mg/S，代入數(shù)據(jù)解出：m＝2.0102 kg，分子總數(shù)N＝mNA/M＝4.01027個(gè)．
【答案】 2.0102 4.01027
12．(10分)某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)前，查閱數(shù)據(jù)手冊得知：油酸的摩爾質(zhì)量M＝0.283 kg/mol，密度ρ＝0.895103 kg/m3.若100滴油酸的體積為1 mL，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA＝6.021023 mol－1，球的體積V與直徑D的關(guān)系為V＝πD3，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
解析 一個(gè)油酸分子的體積V0＝，
由球的體積與直徑的關(guān)系得分子直徑D＝，
一滴油酸的體積V＝ m3＝110－8 m3，
1滴油酸所形成的單分子油膜的面積S＝，
解得S＝110－1 m2.
【答案】 110－1 m2
13．(10分)如圖，豎直平面內(nèi)有一直角形內(nèi)徑相同的細(xì)玻璃管，A端封閉，C端開口，AB＝BC＝l0，且此時(shí)A、C端等高．平衡時(shí)，管內(nèi)水銀總長度為l0，玻璃管AB內(nèi)封閉有長為的空氣柱．已知大氣壓強(qiáng)為l0汞柱高．如果使玻璃管繞B點(diǎn)在豎直平面內(nèi)順時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)動至BC管水平，求此時(shí)AB管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少汞柱高？(管內(nèi)封入的氣體可視為理想氣體且溫度不變．)
解析 因BC長度為l0，故順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至BC水平方向時(shí)水銀未流出．
設(shè)A端空氣柱此時(shí)長為x，管內(nèi)橫截面積為S，對A內(nèi)氣體：
P1＝l0，V1＝S
P2＝l0－(l0－x)＝x，V2＝xS
對A中密閉氣體，由玻意耳定律得
l0S＝xxS
聯(lián)立解得x＝l0
即：P2＝l0(汞柱高)
【答案】 l0(汞柱高)
14.(10分)如圖所示，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞通過定滑輪與一重物m相連并處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)活塞距缸口的距離h＝0.2 m，活塞面積S＝10 cm2，封閉氣體的壓強(qiáng)p＝5104 Pa.現(xiàn)通過電熱絲對缸內(nèi)氣體加熱，使活塞緩慢上升直至缸口．在此過程中封閉氣體吸收了Q＝60 J的熱量，假設(shè)汽缸壁和活塞都是絕熱的，活塞質(zhì)量及一切摩擦力不計(jì)，則在此過程中氣體內(nèi)能增加了多少？
解析 對封閉氣體，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W代入數(shù)據(jù)得：
ΔU＝60 J－51041010－40.2 J＝50 J.
【答案】 50 J
15.(10分)如圖，粗細(xì)均勻、兩端開口的U形管豎直放置，兩端管的豎直部分高度均為20 cm，內(nèi)徑很小，水平部分BC長14 cm.一空氣柱將管內(nèi)水銀分隔成左右兩段．大氣壓強(qiáng)p0＝76 cmHg.當(dāng)空氣柱溫度為T0＝273 K、長L0＝8 cm時(shí)，BC管內(nèi)左端水銀柱長2 cm，AB管內(nèi)水銀柱長也為2 cm.求：
(1)右邊水銀柱總長是多少？
(2)當(dāng)空氣柱溫度升高到多少時(shí)，左邊的水銀恰好全部進(jìn)入豎直管AB內(nèi)？
(3)為使左、右側(cè)豎直管內(nèi)的水銀柱上表面高度差最大，空氣柱溫度至少要升高到多少？
解析 (1)p1＝p0＋p左＝p0＋p右，p右＝2 cmHg，所以L右＝6 cm.
(2)T0溫度時(shí)，p1＝78 cmHg，溫度升高到T2時(shí)，
p2＝80 cmHg，L2＝(8＋2＋2)cm＝12 cm，p1L0S/T0＝p2L2S/T2，
即788S/273＝8012S/T2，解得T2＝420 K.
(3)當(dāng)AB管中水銀柱上表面恰好上升到管口時(shí)，高度差最大．L3＝28 cm，該變化屬于等壓變化，則有：L2S/T2＝L3S/T3，即12S/420＝28S/T3，解得T3＝980 K.
【答案】 (1)6 cm (2)420 K (3)980 K
16．(12分)一氣泡中的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度視為不變，上升到湖面后氣泡并未破裂，最終氣泡溫度上升到等于環(huán)境溫度(已知：水面溫度高于水里溫度)，完成下列各題：
(1)氣泡在湖內(nèi)上升的過程中是吸熱還是放熱，還是既不吸熱也不放熱？
(2)氣泡到達(dá)湖面后吸收了0.3 J的熱量，又對外做了0.1 J的功后與外界達(dá)到了溫度平衡，求：這一過程中氣泡內(nèi)能的改變量．
(3)已知?dú)馀輧?nèi)氣體的密度為1.29 kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023 mol－1，取氣體分子的平均直徑為210－10 m，若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請估算液體體積與原來氣體體積的比值．(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
解析 (1)吸熱
(2)由ΔU＝W＋Q得ΔU＝－0.1 J＋0.3 J＝0.2 J，
故內(nèi)能增加0.2 J.
(3)設(shè)氣泡內(nèi)氣體的質(zhì)量為m kg，
則氣體的體積V1＝＝ m3.
變成液體后的體積
V2＝NAπ()3
＝6.021023π10－30 m3.
得＝＝110－4.
【答案】 (1)吸熱 (2)0.2 J (3)110－4
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