2019-2020年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（十八）專題六 選考模塊 第一講 分子動理論 氣體及熱力學定律.doc

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1．(xx海南高考)(1)已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，地面大氣壓強為p0，重力加速度大小為g。由此可以估算得，地球大氣層空氣分子總數(shù)為________，空氣分子之間的平均距離為________。 (2)如圖1，一底面積為S、內壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內有兩個質量均為m的相同活塞A和B。在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體，平衡時體積均為v。已知容器內氣體溫度始終不變，重力加速度大小為g，外界大氣壓強為p0?，F(xiàn)假設活塞B發(fā)生緩慢漏氣，致使B最終與容器底面接觸。求活塞A移動的距離。 2019-2020年高三物理二輪復習 第一部分 診斷卷（十八）專題六 選考模塊 第一講 分子動理論 氣體及熱力學定律 2．(xx山東高考)(1)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻。關于該現(xiàn)象的分析正確的是________。(雙選，填正確答案標號) a．混合均勻主要是由于碳粒受重力作用 b．混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動 c．使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速 d．墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學反應引起的 (2)扣在水平桌面上的熱杯蓋有時會發(fā)生被頂起的現(xiàn)象。如圖2，截面積為S的熱杯蓋扣在水平桌面上，開始時內部封閉氣體的溫度為300 K，壓強為大氣壓強p0。當封閉氣體溫度上升到303 K時，杯蓋恰好被整體頂起，放出少許氣體后又落回桌面，其內部氣體壓強立刻減為p0，溫度仍為303 K。再經(jīng)過一段時間，內部氣體溫度恢復到300 K。整個過程中封閉氣體均可視為理想氣體。求： 圖2 (ⅰ)當溫度上升到303 K且尚未放氣時，封閉氣體的壓強； (ⅱ)當溫度恢復到300 K時，豎直向上提起杯蓋所需的最小力。 3．(xx全國卷Ⅰ)(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性質 C．由同種元素構成的固體，可能會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，某些晶體可以轉變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉變?yōu)榫w E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內能也保持不變 (2)如圖3，一固定的豎直氣缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞。已知大活塞的質量為m1＝2.50 kg，橫截面積為S1＝80.0 cm2；小活塞的質量為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；氣缸外大氣的壓強為p＝1.00105 Pa，溫度為T＝303 K。初始時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)氣缸內氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移。忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2。求： 圖3 (ⅰ)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，氣缸內封閉氣體的溫度； (ⅱ)缸內封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內封閉氣體的壓強。 4．(1)(xx懷化二模)下列說法正確的是________。 A．不能將工廠里擴散到外界的能量收集起來重新利用 B．溫度升高，說明物體中所有分子的動能都增大 C．氣體對容器壁有壓強是因為氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結果 D．分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小 E．在一個絕熱容器內，不停地攪拌液體，可使液體的溫度升高 (2)如圖4所示，玻璃管的橫截面積S＝1 cm2，在玻璃管內有一段質量為m＝0.1 kg的水銀柱和一定量的理想氣體，當玻璃管平放時氣體柱的長度為l0＝10 cm，現(xiàn)把玻璃管正立，過較長時間后再將玻璃管倒立，經(jīng)過較長時間后，求玻璃管由正立至倒立狀態(tài)，水銀柱相對于管底移動的距離是多少？(假設環(huán)境溫度保持不變，大氣壓強取p0＝1105 Pa) 圖4 5．(xx西安交大附中二模)(1)下列說法中正確的是________。 A．一定量氣體膨脹對外做功100 J，同時從外界吸收120 J 的熱量，則它的內能增大20 J B．在使兩個分子間的距離由很遠(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大 C．由于液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離，液體表面存在張力 D．用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需再知道油的密度即可 E．空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近同溫度水的飽和氣壓，水蒸發(fā)越慢。 (2)一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p v圖像如圖5所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 ℃。則： 圖5 ①該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少℃？ ②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內能的變化量是多大？ ③該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？ 6．(xx朝陽區(qū)二模)(1)下列說法中正確的是________。 A．氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大 B．布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動 C．當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第一定律 E．某氣體的摩爾體積為v，每個分子的體積為v0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ (2)如圖6所示，一連通器與貯水銀的瓶M用軟管相連。連通器的兩支豎直放置、粗細相同且上端封閉的均勻直管A和B內充有水銀，水銀面的高度差為h。水銀上方都是空氣，氣柱長約為2h。當氣體的溫度為T0 K時，A管中氣體的壓強與3h高的水銀柱產(chǎn)生的壓強相等。現(xiàn)使氣體的溫度升高到1.5T0 K，同時調節(jié)M的高度，使B管中的水銀面的高度不變。問流入A管的水銀柱的長度為多少？ 圖6 答 案 1．解析：(1)設大氣層中氣體的質量為m，則有mg＝p0S，即：m＝，分子數(shù)n＝＝＝，假設每個分子占據(jù)一個小立方體，各小立方體緊密排列，則小立方體邊長即為空氣分子平均間距，設為a，大氣層中氣體總體積為V，a＝，而V＝4πR2h，所以a＝。 (2)設平衡時，在A與B之間、B與容器底面之間氣體的壓強分別為p1和p2，由力的平衡條件有p1S＝p0S＋mg① p2S＝p1S＋mg② 漏氣發(fā)生后，設整個封閉氣體體積為V′，壓強為p′，由力的平衡條件有：p′S＝p0S＋mg③ 由玻意耳定律得p′V1′＝p1V④ p′(V′－V1′)＝p2V⑤ 式中，V1′是原來A與B之間的氣體在漏氣發(fā)生后所占的體積。 設活塞A移動的距離為l(取升高時為正)，按幾何關系有 V′＝2V＋Sl⑥ 聯(lián)立可得l＝。 答案：(1)　 (2)l＝ 2．解析：(1)墨滴入水，最后混合均勻，這是擴散現(xiàn)象，碳粒做布朗運動，水分子做無規(guī)則的熱運動；碳粒越小，布朗運動越明顯，混合均勻的過程進行得越迅速，選項b、c正確。 (2)(ⅰ)以開始封閉的氣體為研究對象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T0＝300 K，壓強為p0，末狀態(tài)溫度T1＝303 K，壓強設為p1，由查理定律得＝① 代入數(shù)據(jù)得p1＝p0。② (ⅱ)設杯蓋的質量為m，剛好被頂起時，由平衡條件得 p1S＝p0S＋mg③ 放出少許氣體后，以杯蓋內的剩余氣體為研究對象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T2＝303 K，壓強p2＝p0，末狀態(tài)溫度T3＝300 K，壓強設為p3，由查理定律得＝④ 設提起杯蓋所需的最小力為F，由平衡條件得 F＋p3S＝p0S＋mg⑤ 聯(lián)立②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得F＝p0S。⑥ 答案：(1)bc　(2)(ⅰ)p0　(ⅱ)p0S 3．解析：(1)將一晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故選項A錯誤。單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學性質不同，故選項B正確。例如金剛石和石墨由同種元素構成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，故選項C正確。晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉化。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化為晶體，故選項D正確。熔化過程中，晶體的溫度不變，但內能改變，故選項E錯誤。 (2)(ⅰ)設初始時氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，缸內封閉氣體的體積為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表示缸內氣體的壓強，由力的平衡條件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③ 故缸內氣體的壓強不變。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 (ⅱ)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，被封閉氣體的壓強為p1。在此后與氣缸外大氣達到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變。設達到熱平衡時被封閉氣體的壓強為p′，由查理定律，有 ＝⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得 p′＝1.01105 Pa。⑦ 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)330 K　(ⅱ)1.01105 Pa 4．解析：(1)溫度升高，分子平均動能增大，但不是所有分子動能增大；氣體的壓強是由分子無規(guī)則運動對器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的；分子間的引力和斥力都隨距離的增加而減少；在絕熱過程中，對物體做功可使物體溫度升高。 (2)氣體做等溫變化，當玻璃管平放時有 p1＝p0 V1＝l0S 玻璃管正立時有對水銀柱受力分析，p2S＝p0S＋mg 故p2＝p0＋　V2＝l2S 玻璃管倒立時受力分析，p0S＝p3S＋mg 有：p3＝p0－　V3＝l3S 根據(jù)玻意耳定律，得 p1V1＝p2V2　p2V2＝p3V3 由以上各式聯(lián)立解得?Δl＝l3－l2＝＝ cm≈2 cm。 答案：(1)CDE　(2)2 cm 5．解析：(1)根據(jù)熱力學第一定律知：ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，A正確；在使兩個分子間的距離由很遠(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，B錯誤；由于液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離，液體表面存在張力，C正確；用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需再知道油的摩爾體積即可，D錯誤；空氣相對濕度越大時，空氣中水蒸氣壓強越接近同溫度水的飽和氣壓，水蒸發(fā)越慢，E正確。 (2)①狀態(tài)A：tA＝300 K，pA＝3105 Pa，VA＝110－3 m3 狀態(tài)B：tB＝？pB＝1105 Pa，VB＝110－3 m3 狀態(tài)C：tC＝？pC＝1105 Pa，VC＝310－3 m3 A到B過程等容變化，由等容變化規(guī)律得：＝，代入數(shù)據(jù)得：tB＝100 K＝－173 ℃ B到C為等壓變化，由等壓變化規(guī)律得：＝，代入數(shù)據(jù)得：tC＝300 K＝27 ℃。 ②因為狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且氣體的內能是所有分子的動能之和，溫度是分子平均動能的標志 所以在這個過程中：ΔU＝0。 ③由熱力學第一定律得：ΔU＝Q＋W，因為ΔU＝0 故：Q＝－W 在整個過程中，氣體在B到C過程對外做功，所以：W＝－pΔV＝－1105(310－3－110－3) J＝－200 J 即：Q＝200 J，是正值，故在這個過程中吸熱。 答案：(1)ACE　(2)①－173 ℃　27 ℃　②0?、畚鼰帷?00 J 6．解析：(1)氣體放出熱量，若外界對氣體做功，溫度升高，其分子的平均動能增大，故A正確；布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故B正確；當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大，故C正確；第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律，故D錯誤；某固體或液體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝，而氣體此式不成立，故E錯誤。 (2)當溫度為T0 K時，B管中氣體的壓強 pB＝pA＋h＝4h 當溫度為1.5T0 K時，B管中氣體體積不變，設其壓強為pB′，則有＝ 得pB′＝6h 設A管中水銀面上升的高度為x，這時的壓強為pA′ pA′＝pB′－(h＋x) 得pA′＝5h－x 這時A管中氣柱長為2h－x 由狀態(tài)方程＝ 得x2－7hx＋h2＝0 解得x≈0.15 h(另一根不合題意)。 答案：(1)ABC　(2)0.15h