高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 核心突破 專題6 選考部分 第1講 分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律特訓(xùn)

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第1講 分子動(dòng)理論，氣體及熱力學(xué)定律 1．(2016東北三省四市聯(lián)考一)(1)下列說(shuō)法正確的是　A B D　. A．已知水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù) B．布朗運(yùn)動(dòng)說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C．兩個(gè)分子間由很遠(yuǎn)(r>10－9 m)距離減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢(shì)能不斷增大 D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 E．熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體 (2)如圖所示，豎直放置且粗細(xì)均勻的U形玻璃管與容積為V0＝90 cm3的金屬球形空容器連通，用U形玻璃管中的水銀柱封閉一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)環(huán)境濕度為27℃時(shí)，U形玻璃管右側(cè)水銀面比左側(cè)水銀面高出h1＝16 cm，水銀柱上方空氣長(zhǎng)h0＝20 cm.現(xiàn)在對(duì)金屬球形容器緩慢加熱，當(dāng)U形玻璃管左側(cè)水銀面比右側(cè)水銀面高出h2＝24 cm時(shí)停止加熱．已知大氣壓p0＝76 cmHg，U形玻璃管的橫截面積為S＝0.5 cm2，求此時(shí)金屬球形容器內(nèi)氣體的溫度為多少攝氏度？ 解析：(1)水的摩爾質(zhì)量除以水分子的質(zhì)量等于每摩爾水中水分子的個(gè)數(shù)，即為阿伏伽德羅常數(shù)，選項(xiàng)A正確；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體(或氣體)中的微小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，選項(xiàng)B正確；兩個(gè)分子間由距離很遠(yuǎn)減小到很難再靠近的過(guò)程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子力先做正功再做負(fù)功，故分子勢(shì)能先減小再增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì)，故露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用，選項(xiàng)D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在不引起其他變化時(shí)，熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，也就是說(shuō)，熱量既可以由高溫物體傳遞給低溫物體，也可以在一定條件下由低溫物體傳遞給高溫物體，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． (2)初始狀態(tài)：p1＝p0－h(huán)1＝60 cmHg， V1＝V0＋h0S＝100 cm3， T1＝300 K， 末狀態(tài)：p2＝p0＋h2＝100 cmHg， V2＝V1＋＝110 cm3， T2＝(273＋t2) K. 由理想氣體狀態(tài)方程有＝， 代入數(shù)據(jù)解得t2＝277 ℃. 答案：277 ℃ 2．(2016江蘇蘇州調(diào)研)(1)下列說(shuō)法中正確的是　C D　(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)． A．壓縮氣體需要做功，說(shuō)明氣體分子間存在斥力 B．用手捏面包，面包體積會(huì)縮小，說(shuō)明分子間有空隙 C．溫度相同的氫氣和氧氣，氫氣分子的平均動(dòng)能和氧氣分子的相同 D．夏天荷葉上小水珠呈球形，是由于液體表面張力使其表面積具有收縮到最小趨勢(shì)的緣故 (2)如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞距缸口0.2 m，活塞面積10 cm2，大氣壓強(qiáng)1.0105 Pa，物重50 N，活塞質(zhì)量及活塞與氣缸的摩擦不計(jì)．緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60 J的熱量．則封閉氣體的壓強(qiáng)__不變__(填“增加”“減小”或“不變”)，氣體內(nèi)能變化量為_(kāi)_30__J. (3)如圖所示，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的立方體容器內(nèi)充有密度為ρ的某種氣體，已知該氣體的摩爾質(zhì)量為μ，阿伏伽德羅常數(shù)為NA．求 ①容器內(nèi)氣體的分子數(shù)； ②氣體分子間的平均間距． 解析：氣體分子間距很大，分子力很小，可以忽略不計(jì)，氣體壓強(qiáng)是大量分子對(duì)容器壁的無(wú)規(guī)則碰撞產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用手捏面包，面包體積會(huì)縮小，是由于面包氣孔多，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故溫度相同的氫氣和氧氣，氫氣分子的平均動(dòng)能和氧氣分子的相同，選項(xiàng)C正確；夏天荷葉上小水珠呈球形，是由于液體表面張力使其表面積具有收縮到最小趨勢(shì)的緣故，選項(xiàng)D正確． (2)封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與物重產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，即p＝Pa＝1.5105 Pa，在活塞運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，壓強(qiáng)不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能變化量為ΔU＝Q＋W＝60J－1.51051010－40.2 J＝30 J. (3)①容器內(nèi)氣體的分子數(shù)n＝， ②氣體分子間的平均間距d＝ 答案：(3)①　② 3．(2016湖南長(zhǎng)郡中學(xué)月考三)(1)下列敘述中，正確的是　A C D　. A．同一溫度下，氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律 B．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 C．第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來(lái)的，盡管它不違反熱力學(xué)一定律，但它違反熱力學(xué)第二定律 D．物體熔化時(shí)吸熱，分子平均動(dòng)能不一定增加 E．只知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)就可以算出氣體分子的體積 (2)如圖所示，用銷釘固定的導(dǎo)熱活塞把水平放置的導(dǎo)熱氣缸分隔成容積相等的兩部分，分別封閉著A、B兩部分理想氣體．A部分氣體壓強(qiáng)為pA0＝2.5105 Pa，B部分氣體壓強(qiáng)為pB0＝1.5105 Pa.現(xiàn)拔去銷釘，待活塞重新穩(wěn)定后：(外界溫度保持不變，活塞與氣缸間摩擦可忽略不計(jì)，整個(gè)過(guò)程無(wú)漏氣發(fā)生) ①求此時(shí)A部分氣體體積與原來(lái)體積之比； ②判斷此過(guò)程中A部分氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述理由． 解析：(1)根據(jù)氣體分子速率分布特點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；布朗運(yùn)動(dòng)反映了固體懸浮顆粒周圍的液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C正確；物體熔化時(shí)，如果溫度不變，分子的平均動(dòng)能就不變，比如晶體的熔化過(guò)程，選項(xiàng)D正確；氣體分子間的距離比較大，只知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)，無(wú)法算出氣體分子的體積，選項(xiàng)E錯(cuò)誤． (2)①設(shè)A部分氣體原來(lái)體積為V，由玻意耳定律得 pA0V＝pA(V＋ΔV)， pB0V＝pB(V－ΔV)， 又因?yàn)閜A＝pB， 由以上各式可解得ΔV＝， 因此，A部分氣體此時(shí)體積與原來(lái)體積之比為5∶4. ②A部分氣體由于溫度不變，所以內(nèi)能不變；體積膨脹，對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，一定從外界吸收熱量． 4．(2016遼寧大連雙基測(cè)試)(1)下列說(shuō)法中正確的是　A C　. A．若分子間距變大，則分子間引力減小，分子間斥力也減小 B．單晶體和多晶體都是各向異性的 C．熱力學(xué)第二定律表明：不違反能量守恒定律的熱現(xiàn)象不一定都能發(fā)生 D．氣體體積變小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的壓強(qiáng)一定增大 E．熱傳遞一定是熱量從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體轉(zhuǎn)移 (2)如圖所示，A氣缸截面積為500 cm2，A、B兩個(gè)氣缸中裝有體積均為10 L、壓強(qiáng)均為1 atm、溫度均為27℃的理想氣體，中間用細(xì)管連接．細(xì)管中有一絕熱活塞M，細(xì)管容積不計(jì)．現(xiàn)給左面的活塞N施加一個(gè)推力，使其緩慢向右移動(dòng)，同時(shí)給B中氣體加熱，使此過(guò)程中A氣缸中的氣體溫度保持不變，活塞M保持在原位置不動(dòng)．不計(jì)活塞與器壁間的摩擦，周圍大氣壓強(qiáng)為1 atm＝105 Pa，當(dāng)推力F＝103 N時(shí)，求： ①活塞N向右移動(dòng)的距離是多少厘米？ ②B氣缸中的氣體升溫到多少攝氏度？ 解析：(1)分子間距變大時(shí)，分子間的引力和斥力都減小，但斥力減小得快，選項(xiàng)A正確；多晶體具有各向同性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，而不產(chǎn)生其他變化，內(nèi)能大的物體溫度不一定高，可能是質(zhì)量大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但其不可制成，選項(xiàng)C正確；由理想氣體狀態(tài)方程知，當(dāng)氣體體積減小、溫度變化不明時(shí)，氣體壓強(qiáng)變化不確定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (2)①p′A＝pA＋＝105 Pa， 對(duì)A中氣體，由pAVA＝p′AV′A， 得V′A＝　解得V′A＝VA， LA＝＝20 cm， L′A＝＝15 cm， Δx＝LA－L′A＝5 cm. ②對(duì)B中氣體，p′B＝p′A＝105Pa ＝ T′B＝TB＝400 K＝127 ℃. 答案：(1)AC　(2)①5 cm　②127 ℃ 5．(2016長(zhǎng)沙模擬二)(1)如圖，質(zhì)量為M的絕熱活塞把一定質(zhì)量的理想氣體密封在豎直放置的絕熱氣缸內(nèi)．活塞可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)．現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)理想氣體十分緩慢地加熱．設(shè)氣缸處在大氣中，大氣壓強(qiáng)恒定．經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間后，下列說(shuō)法正確的是BCE. A．氣缸中氣體的壓強(qiáng)比加熱前要大 B．氣缸中氣體的壓強(qiáng)保持不變 C．氣缸中氣體的體積比加熱前要大 D．氣缸中氣體的內(nèi)能可能和加熱前一樣大 E．活塞在單位時(shí)間內(nèi)受氣缸中氣體分子撞擊的次數(shù)比加熱前要少 (2)U形管兩壁粗細(xì)不等，左管開(kāi)口向上，封閉的右管橫截面積是開(kāi)口的左管的3倍，管中裝入水銀，大氣壓為p0＝76 cmHg.開(kāi)口管中水銀面到管口距離為h1＝22 cm，且水銀面比封閉管內(nèi)高Δh＝4 cm，封閉管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為h2＝11 cm，如圖所示．現(xiàn)用小活塞把開(kāi)口端封住，并緩慢推動(dòng)活塞，使兩管液面相平，推動(dòng)過(guò)程中兩管的氣體溫度始終不變，試求： ①右管中氣體的最終壓強(qiáng)； ②活塞推動(dòng)的距離． 解析：(1)電熱絲對(duì)氣體緩慢地加熱過(guò)程中，氣缸中氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋，保持不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；氣缸中氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變，故氣缸中氣體的體積比加熱前要大，內(nèi)能變大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；氣體的壓強(qiáng)是氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，由氣體分子的平均動(dòng)能和單位時(shí)間內(nèi)分子撞擊的次數(shù)共同決定，氣缸中氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，而氣體的壓強(qiáng)不變，故活塞在單位時(shí)間內(nèi)受氣缸中氣體分子撞擊的次數(shù)比加熱前要少，選項(xiàng)E正確． (2)①設(shè)左管橫截面積為S，則右管橫截面積為3S 以右管封閉氣體為研究對(duì)象，初狀態(tài)的壓強(qiáng)為 p1＝p0＋Δh＝80 cmHg， 體積為V1＝3Sh2， 末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p2 從初始狀態(tài)到末狀態(tài)，設(shè)左管水銀面下降Δh1，設(shè)右管水銀面上升Δh2，則 Δh1＋Δh2＝Δh， Δh1S＝3Δh2S， 故Δh1＝3Δh2＝＝3 cm 末狀態(tài)的體積為V2＝3S(h2－Δh2)， 由等溫變化有p1V1＝p2V2， 由以上各式得p2＝88 cmHg. ②以左管被活塞封閉氣體為研究對(duì)象 初狀態(tài)有：p3＝p0＝76 cmHg，體積為V3＝Sh1， 末狀態(tài)有：p4＝p2＝88 cmHg，體積為V4＝Sh4， 由等溫變化有p3V3＝p4V4， 由以上各式得h4＝19 cm， 活塞推動(dòng)的距離L＝h1－h(huán)4＋Δh1＝6 cm. 答案：(2)①88 cmHg　②6 cm 6．(2016石家莊正定中學(xué)月考一)(1)下列說(shuō)法正確的是　BCE　. A．當(dāng)溫度升高時(shí)，物體內(nèi)每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率一定都增大 B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力 C．兩個(gè)分子的間距從極近逐漸增大到10r0的過(guò)程中，它們之間的分子勢(shì)能先減小后增大 D．液晶具有流動(dòng)性，其光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點(diǎn) E．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性 (2)如圖所示，用質(zhì)量m＝1 kg的活塞在氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸壁間的摩擦忽略不計(jì)，開(kāi)始時(shí)活塞距離氣缸底部的高度h1＝0.50 m，氣體的溫度t1＝27℃.給氣缸緩慢加熱至t2＝207℃，活塞緩慢上升到距離氣缸底某一高度h2處，此過(guò)程中被封閉氣體增加的內(nèi)能ΔU＝300 J．已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，活塞橫截面積S＝5.010－4 m2.求： ①初始時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和緩慢加熱后活塞距離氣缸底部的高度h2； ②此過(guò)程中缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q. 解析：(1)當(dāng)溫度升高時(shí)，物體內(nèi)大多數(shù)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率增大，但不是所有分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；液體表面存在表面張力的原因是液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，選項(xiàng)B正確；當(dāng)兩個(gè)分子的間距r＜r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，兩個(gè)分子的間距從極近增大到平衡位置的過(guò)程中，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，當(dāng)兩個(gè)分子的間距r>r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，兩個(gè)分子間的間距從平衡位置到10r0的過(guò)程中，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，選項(xiàng)C正確；液晶具有各向異性的特點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；小炭粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)E正確． (2)①初始時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng) p＝p0＋＝1.2105 Pa， 氣體做等壓變化，可得＝， 即＝， 解得h2＝0.80 m. ②在氣體膨脹過(guò)程中，氣體對(duì)外做功 W0＝pS(h2－h(huán)1) ＝[1.2105(0.80－0.50)5.010－4] J＝18 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得氣體內(nèi)能的變化ΔU＝－W0＋Q 得Q＝ΔU＋W0＝318 J. 答案：(2)①0.80 m?、?18 J 7．(2016全國(guó)卷Ⅱ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O.下列判斷正確的是　ABE　. A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等 B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能 C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功 D．在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功 E．在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功 (2)一氧氣瓶的容積為0.08 m3，開(kāi)始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓．某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0.36 m3.當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣．若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天． 解析：(1) 選項(xiàng) 正誤 原因 A √ a、c在同一條等容線上，所以體積相同 B √ 由圖象可得，a溫度高于c的溫度，所以a的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c的內(nèi)能 C 由熱力學(xué)第一定律得，cd是等溫變化，內(nèi)能不變，但體積減小，所以外界對(duì)氣體做的功等于氣體向外界放出熱量 D 在da中，溫度升高內(nèi)能增大，體積增大對(duì)外做功，所以由熱力學(xué)第一定律得，吸收的熱量要大于氣體對(duì)外做的功 E √ 把過(guò)程轉(zhuǎn)化為由d→a和由c→d研究，由熱力學(xué)第一定律，由于內(nèi)能增量相同，所以做功大小一樣. (2)設(shè)氧氣開(kāi)始時(shí)的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí)，體積為V2，根據(jù)玻意耳定律得 p1V1＝p2V2， ① 重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為 V3＝V2－V1， ② 設(shè)用去的氧氣在p0(1個(gè)大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0，則有 p2V3＝p0V0， ③ 設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV，則氧氣可用的天數(shù)為 N＝， ④ 聯(lián)立①②③④式，并代入數(shù)據(jù)得N＝4(天)． 答案：4(天)