2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十四 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律專題限時(shí)訓(xùn)練

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十四 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律專題限時(shí)訓(xùn)練 1.(xx·懷化模擬)(1)下列說法中正確的是________. A.?dāng)U散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中,固體中也可以 B.巖鹽是立方體結(jié)構(gòu),粉碎后的巖鹽不再是晶體 C.地球大氣的各種氣體分子中氫分子質(zhì)量小,其平均速率較大,更容易掙脫地球吸引而逃逸,因此大氣中氫含量相對(duì)較少 D.從微觀角度看氣體壓強(qiáng)只與分子平均動(dòng)能有關(guān) E.溫度相同的氫氣和氧氣,分子平均動(dòng)能相同 (2)一氣象探測(cè)氣球,在充有壓強(qiáng)為76 cmHg、溫度為27 ℃的氫氣時(shí),體積為3.5 m3.當(dāng)氣球上升到6.50 k

2、m高空的過程中,氣球內(nèi)氫氣的壓強(qiáng)逐漸減小,但通過加熱使氣體溫度保持不變,氣球到達(dá)的6.50 km處的大氣壓強(qiáng)為36.0 cmHg,這一高度氣溫為-48.0 ℃,以后保持氣球高度不變.求: ①氣球在6.50 km處的體積; ②當(dāng)氫氣的溫度等于-48.0 ℃后的體積. 解析:(1)擴(kuò)散現(xiàn)象也可以在固體中發(fā)生,A項(xiàng)正確.粉碎后的巖鹽顆粒仍具有立方體結(jié)構(gòu),仍為晶體,B項(xiàng)錯(cuò)誤.從微觀角度看氣體壓強(qiáng)與分子平均動(dòng)能和氣體分子密集程度兩個(gè)因素有關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)分子動(dòng)理論,分子的平均動(dòng)能取決于溫度,與分子種類無關(guān),E項(xiàng)正確.由于各種氣體分子的平均動(dòng)能mv2相等,氫氣分子的平均速率最大,C項(xiàng)正確. (2

3、)①氣球上升過程是一個(gè)等溫變化過程,有:p1V1=p2V2,解得V2≈7.39 m3. ②氣球在6.50 km處時(shí),氣體是一個(gè)等壓變化過程,有:=,解得V3≈5.54 m3. 答案:(1)ACE (2)①7.39 m3 ②5.54 m3 2.(1)下列說法中正確的是________. A.已知水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量,就可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù) B.布朗運(yùn)動(dòng)說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.兩個(gè)分子由很遠(yuǎn)(r>10-9 m)距離減小到很難再靠近的過程中,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.物體的溫度升高,則物體中所有分子

4、的分子動(dòng)能都增大 (2)在大氣中有一水平放置的固定圓筒,它由a、b和c三個(gè)粗細(xì)不同的部分連接而成,各部分的橫截面積分別為2S、S和S.已知大氣壓強(qiáng)為p0,溫度為T0.兩活塞A和B用一根長(zhǎng)為4L的不可伸長(zhǎng)的輕桿相連,把溫度為T0的空氣密封在兩活塞之間,此時(shí)兩活塞的位置如圖所示.現(xiàn)對(duì)被密封的氣體加熱,其溫度緩慢上升到T,若活塞與圓筒壁之間的摩擦可忽略,此時(shí)兩活塞之間氣體的壓強(qiáng)為多少? 解析:(1)NA=,故A正確;布朗運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),B正確;當(dāng)r=r0時(shí),分子力為0,兩分子從很遠(yuǎn)到很近,分子力先增大后減小再增大,分子勢(shì)能先減小后增大,C錯(cuò)誤;表面張力使液體表面積最小為球形,D正確;

5、物體的溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,并不是所有分子動(dòng)能都增大,E錯(cuò)誤. (2)開始升溫過程中封閉氣體做等壓膨脹,直至B活塞左移L為止.設(shè)B剛好左移L距離對(duì)應(yīng)的溫度為T′,則 = 得T′=T0 所以,若T≤T0,p=p0 若T>T0,由= 得p′=p0. 答案:(1)ABD (2)若T≤T0,p=p0;若T>T0,p′=p0 3.(1)關(guān)于一定量的氣體,下列說法正確的是________. A.氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積,而不是該氣體所有分子體積之和 B.只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,氣體的溫度就可以降低 C.在完全失重的情況下,氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)

6、為零 D.氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能一定增加 E.氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 (2)如圖,A容器容積為10 L,里面充滿12 atm、溫度為300 K的理想氣體,B容器是真空,現(xiàn)將A中氣體溫度升高到400 K,然后打開閥門S,將A中的氣體釋放一部分到B容器,當(dāng)A容器內(nèi)壓強(qiáng)降到4 atm時(shí),關(guān)閉閥門,這時(shí)B容器內(nèi)的壓強(qiáng)是3 atm.不考慮氣體膨脹過程中溫度的變化,求B容器的容積. 解析:(1)氣體分子在空間可自由移動(dòng),因此氣體體積應(yīng)是氣體分子所能到達(dá)的空間的體積,選項(xiàng)A正確;分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度有關(guān),溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,選項(xiàng)B正確;氣體壓強(qiáng)的大小等于氣體作用在器壁

7、單位面積上的壓力,與失、超重?zé)o關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;氣體吸收熱量的同時(shí)可對(duì)外做功,內(nèi)能不一定增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;氣體等壓膨脹,由=可知溫度一定升高,選項(xiàng)E正確. (2)設(shè)A容器容積為VA=10 L,溫度T0=300 K時(shí),壓強(qiáng)為p0=12 atm;溫度升高到T1=400 K時(shí),壓強(qiáng)為p1,根據(jù)查理定律有= 解得p1=16 atm 對(duì)于氣體膨脹過程,為等溫變化,以膨脹后A中氣體為研究對(duì)象, 初態(tài):p1′=16 atm,體積為V1′ 末態(tài):p2′=4 atm,V2′=10 L 根據(jù)玻意耳定律有p1′V1′=p2′V2′ 解得V1′=2.5 L. 對(duì)B中氣體 初態(tài):p=16 atm,V=V

8、A-V1′=7.5 L 末態(tài):p′=3 atm,V′=VB 同理有pV=p′V′ 解得VB=V′=40 L. 答案:(1)ABE (2)40 L 4.(1)下列說法正確的是________. A.液晶具有液體的流動(dòng)性,同時(shí)具有晶體的光學(xué)各向異性特征 B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律,所以它是制造不出來的 C.一定質(zhì)量的理想氣體,如果壓強(qiáng)不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱 D.懸浮在液體中的固體微粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯 E.空氣的相對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 (2)如圖所示,一圓柱形絕熱汽缸豎直放置,通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體.已知外界大氣壓強(qiáng)為p

9、0,活塞的橫截面積為S,質(zhì)量為m=,與容器底部相距h,此時(shí)封閉氣體的溫度為T0.現(xiàn)在活塞上放置一質(zhì)量與活塞質(zhì)量相等的物塊,再次平衡后活塞與容器底部相距h,接下來通過電熱絲緩慢加熱氣體,氣體吸收熱量Q時(shí),活塞再次回到原初始位置.重力加速度為g,不計(jì)活塞與汽缸的摩擦.求: ①活塞上放置物塊再次平衡后,氣體的溫度; ②加熱過程中氣體的內(nèi)能增加量. 解析:(1)由液晶的特性可知A正確;第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,而是違反熱力學(xué)第二定律,B錯(cuò)誤;由=C知,體積增大,溫度升高,內(nèi)能增大,又因氣體膨脹對(duì)外做功,由ΔU=W+Q知,氣體從外界吸熱,C正確;由布朗運(yùn)動(dòng)顯著條件知D正確;相對(duì)濕度是所含的水

10、蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度水的飽和汽壓的比值,故E錯(cuò)誤. (2)①由平衡條件知p1=p0,p2=p0 又T1=T0,V1=hS,V2=hS,由理想氣體狀態(tài)方程得 =,解得:T=T0. ②由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q得 ΔU=Q-. 答案:(1)ACD (2)①T0?、赒- 5.(xx·高考全國(guó)卷Ⅰ,T33,15分)(1)下列說法正確的是________. A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體 B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉?/p>

11、晶體,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變 (2)如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)活塞.已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm;汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p=1.00×105 Pa,溫度為T=303 K.初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K.現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移.忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大

12、小g取10 m/s2.求: ①在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度; ②缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng). 解析:(1)將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒仍是晶體,故A錯(cuò)誤;單晶體具有各向異性,有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同,故B正確;例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成,但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體,故C正確;晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,如天然水晶是晶體,熔融過的水晶(即石英玻璃)是非晶體,也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體,故D正確;熔化過程中,晶體的溫度不變,但內(nèi)能改變,故E錯(cuò)誤. (2)①設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1,在大

13、活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2,溫度為T2.由題給條件得 V1=S1+S2① V2=S2l② 在活塞緩慢下移的過程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng),由力的平衡條件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)③ 故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變.由蓋-呂薩克定律有 =④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2=330 K.⑤ ②在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1.在此后與汽缸外大氣達(dá)到熱平衡的過程中,被封閉氣體的體積不變.設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′,由查理定律有 =⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得 p′≈1.01×105 Pa. 答

14、案:(1)BCD (2)①330 K?、?.01×105 Pa 6.(xx·高考全國(guó)卷Ⅱ,T33,15分)(1)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象,下列說法正確的是________. A.溫度越高,擴(kuò)散進(jìn)行得越快 B.?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng) C.?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 D.?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生 E.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的 (2)如圖,一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置,A側(cè)上端封閉,B側(cè)上端與大氣相通,下端開口處開關(guān)K關(guān)閉;A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度l=10.0 cm,B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)=3.0 cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開,從U形管中放出部分水銀,當(dāng)兩側(cè)水銀面的高

15、度差為h1=10.0 cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉.已知大氣壓強(qiáng)p0=75.0 cmHg. ①求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度; ②此后再向B側(cè)注入水銀,使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度,求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度. 解析:(1)擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān),溫度越高,擴(kuò)散進(jìn)行得越快,選項(xiàng)A正確.?dāng)U散現(xiàn)象是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的,不是一種化學(xué)反應(yīng),選項(xiàng)B、E錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生,選項(xiàng)D正確. (2)①以cmHg為壓強(qiáng)單位.設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l=10.0 cm時(shí)的壓強(qiáng)為p;當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1=10.0 cm時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度為l1,壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律得 pl=

16、p1l1① 由力學(xué)平衡條件得 p=p0+h② 打開開關(guān)K放出水銀的過程中,B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0,而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)度的增加逐漸減小,B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小,直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止.由力學(xué)平衡條件有 p1=p0-h(huán)1③ 聯(lián)立①②③式,并代入題給數(shù)據(jù)得 l1=12.0 cm.④ ②當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí),設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2,壓強(qiáng)為p2.由玻意耳定律得 pl=p2l2⑤ 由力學(xué)平衡條件有 p2=p0⑥ 聯(lián)立②⑤⑥式,并代入題給數(shù)據(jù)得 l2=10.4 cm⑦ 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度為Δh,依題意得 Δh=2(

17、l1-l2)+h1⑧ 聯(lián)立④⑦⑧式,并代入題給數(shù)據(jù)得 Δh=13.2 cm. 答案:(1)ACD (2)①12.0 cm?、?3.2 cm 7.(xx·高考全國(guó)卷Ⅰ,T33,15分)(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其p-T圖象如圖所示.下列判斷正確的是________. A.過程ab中氣體一定吸熱 B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D.a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體

18、被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi).汽缸壁導(dǎo)熱良好,活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動(dòng).開始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p,活塞下表面相對(duì)于汽缸底部的高度為h,外界溫度為T0.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完時(shí),活塞下降了h/4.若此后外界的溫度變?yōu)門,求重新達(dá)到平衡后氣體的體積.已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變,重力加速度大小為g. 解析:(1)對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體,由=C進(jìn)行狀態(tài)分析.由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q進(jìn)行吸放熱、做功分析. 在不同坐標(biāo)系中要注意各種圖象的不同,從圖象中找出體積、溫度、壓強(qiáng)的變化情況.由題p-T圖象可知過程ab是等容變化,溫度升高,內(nèi)能增加,體積不變,由熱力學(xué)第一定律

19、可知過程ab一定吸熱,選項(xiàng)A正確;過程bc溫度不變,即內(nèi)能不變,由于過程bc體積增大,所以氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體一定吸收熱量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;過程ca壓強(qiáng)不變,溫度降低,內(nèi)能減少,體積減小,外界對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,放出的熱量一定大于外界對(duì)氣體做的功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,由題p-T圖象可知,a狀態(tài)氣體溫度最低,則分子平均動(dòng)能最小,選項(xiàng)D正確;b、c兩狀態(tài)溫度相等,分子平均動(dòng)能相等,由于壓強(qiáng)不相等,所以單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同,選項(xiàng)E正確. (2)求理想氣體狀態(tài)參數(shù)時(shí),要找出初末狀態(tài),然后由理想氣體狀態(tài)方程列方程求解. 設(shè)汽缸的

20、橫截面積為S,沙子倒在活塞上后,對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為Δp,由玻意耳定律得 phS=(p+Δp)S① 解得Δp=p② 外界的溫度變?yōu)門后,設(shè)活塞距底面的高度為h′,根據(jù)蓋-呂薩克定律,得 =③ 解得h′=h④ 據(jù)題意可得Δp=⑤ 氣體最后的體積為V=Sh′⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式得V=. 答案:(1)ADE (2) 8.(xx·高考全國(guó)卷Ⅱ,T33,15分)(1)下列說法正確的是________. A.懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng) B.空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果 C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn) D.高原地區(qū)水的沸點(diǎn)

21、較低,這是高原地區(qū)溫度較低的緣故 E.干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度,這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果 (2)如圖,兩汽缸A、B粗細(xì)均勻、等高且內(nèi)壁光滑,其下部由體積可忽略的細(xì)管連通;A的直徑是B的2倍,A上端封閉,B上端與大氣連通;兩汽缸除A頂部導(dǎo)熱外,其余部分均絕熱.兩汽缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b,活塞下方充有氮?dú)猓钊鸻上方充有氧氣.當(dāng)大氣壓為p0,外界和汽缸內(nèi)氣體溫度均為7 ℃且平衡時(shí),活塞a離汽缸頂?shù)木嚯x是汽缸高度的,活塞b在汽缸的正中間. ①現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?,?dāng)活塞b恰好升至頂部時(shí),求氮?dú)獾臏囟龋? ②繼續(xù)緩慢加熱,使活塞a上升.當(dāng)活塞a

22、上升的距離是汽缸高度的時(shí),求氧氣的壓強(qiáng). 解析:(1)懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了水分子的熱運(yùn)動(dòng),而不是反映花粉分子的熱運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由于表面張力的作用使液體表面的面積收縮,使小雨滴呈球形,選項(xiàng)B正確.液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性,彩色液晶顯示器就利用了這一性質(zhì),選項(xiàng)C正確.高原地區(qū)水的沸點(diǎn)較低是因?yàn)楦咴貐^(qū)的大氣壓強(qiáng)較小,水的沸點(diǎn)隨大氣壓強(qiáng)的降低而降低,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.由于液體蒸發(fā)時(shí)吸收熱量,溫度降低,所以濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度,選項(xiàng)E正確. (2)①活塞b升至頂部的過程中,活塞a不動(dòng),活塞a、b下方的氮?dú)庾龅葔鹤兓?,設(shè)汽缸A的容積為V0,氮?dú)獬鯌B(tài)體積為V1,溫度為T1,末態(tài)體積為V2,溫度為T2,按題意,汽缸B的容積為,由題給數(shù)據(jù)和蓋-呂薩克定律得 V1=V0+×=V0① V2=V0+V0=V0② =③ 由①②③式和題給數(shù)據(jù)得 T2=320 K. ②活塞b升至頂部后,由于繼續(xù)緩慢加熱,活塞a開始向上移動(dòng),直至活塞上升的距離是汽缸高度的時(shí),活塞a上方的氧氣做等溫變化,設(shè)氧氣初態(tài)體積為V′1,壓強(qiáng)為p′1,末態(tài)體積為V′2,壓強(qiáng)為p′2,由題給數(shù)據(jù)和玻意耳定律得 V′1=V0,p′1=p0,V′2=V0④ p′1V′1=p′2V′2⑤ 由④⑤式得p′2=p0. 答案:(1)BCE (2)①320 K?、趐0

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