2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題七 選考部分 第17講 分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律優(yōu)練（含解析）

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1、分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律 一、選擇題(本題共8小題，均為多選題) 1．(2019·山西呂梁模擬)下列判斷正確的是(　ADE　) A．PM2.5在空氣中的運(yùn)動屬于布朗運(yùn)動 B．當(dāng)人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度一定較大 C．用手捏面包，面包體積會縮小，說明分子之間有間隙 D．人類利用能源時，是將高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能 E．一定質(zhì)量的單晶體在熔化過程中分子勢能一定是增大的 [解析]　“PM2.5”是指直徑小于等于2.5微米的顆粒物，是分子團(tuán)的運(yùn)動，屬于布朗運(yùn)動，A正確；潮濕時，空氣的相對濕度較大，干燥時，空氣的相對濕度較小，但絕對濕度大小不能確定，故B錯

2、誤；用手捏面包，面包體積會縮小，只能說明面包內(nèi)有氣孔，所以C錯誤；人類利用能源時，是將高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能，所以可利用的能源會逐漸減小，所以D正確；一定質(zhì)量的單晶體在熔化過程溫度不變，分子的平均動能不變，所吸收的熱量全部用來增大分子勢能，E正確。 2．(2019·山東煙臺模擬)兩個密閉容器中分別充有質(zhì)量相等、溫度相同的氦氣和氧氣(不考慮氣體分子的勢能)。下列說法正確的是(　ACE　) A．氦氣的內(nèi)能一定比氧氣的內(nèi)能大 B．氧氣的密度一定比氦氣的密度大 C．若氦氣吸收熱量，則氦氣的溫度可能不變 D．若外界對氧氣做正功，則氧氣的內(nèi)能一定增大 E．氦氣的壓強(qiáng)與體積

3、的乘積一定大于氧氣的壓強(qiáng)與體積的乘積 [解析]　由于氦氣和氧氣不考慮氣體分子的勢能，所以其內(nèi)能決定因素只有溫度和摩爾數(shù)，二者的溫度相同，根據(jù)摩爾數(shù)公式n＝可知：在質(zhì)量相同的前提下，氦氣的摩爾數(shù)大，故氦氣的內(nèi)能一定比氧氣的內(nèi)能大，A正確；根據(jù)密度公式ρ＝可知，由于體積關(guān)系不明確，所以氧氣的密度不一定比氦氣的密度大，B錯誤；若氦氣吸收熱量，Q取正值，但體積變化不明確，W可取正值，也可取負(fù)值，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氦氣的內(nèi)能可以增加、不變或減小，C正確；若外界對氧氣做正功，W取正值，但吸放熱關(guān)系不明確，Q可取正值，也可取負(fù)值，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：氦氣的內(nèi)能可以增加、不變或減小

4、，D錯誤；根據(jù)克拉伯龍方程pV＝nRT，由于質(zhì)量相同，所以氦氣的摩爾數(shù)大， R為常數(shù)，溫度T相同，故氦氣的壓強(qiáng)與體積的乘積一定大于氧氣的壓強(qiáng)與體積的乘積，E正確。 3．(2019·江西吉安模擬)分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，它們之間存在著相互作用。這兩種相互的因素決定了分子的三種不同的聚集形態(tài)：固體、液體和氣體。下列說法正確的是(　BCE　) A．固體中的分子是靜止的，液體、氣體中的分子是運(yùn)動的 B．液體表面層中分子間的相互作用表現(xiàn)為引力 C．液體的蒸發(fā)現(xiàn)象在任何溫度下都能發(fā)生 D．汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 E．有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高 [解析]　不論固

5、體，還是液體與氣體，分子均是永不停息做無規(guī)則運(yùn)動，A錯誤；液體表面層中，分子間距較大，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，即為表面張力，B正確；在任何溫度下，液體的蒸發(fā)現(xiàn)象都能發(fā)生，C正確；汽化現(xiàn)象與液體分子間相互作用力無關(guān)，D錯誤；有的物態(tài)變化中雖然吸收熱量但溫度卻不升高，如晶體，E正確。 4．(2019·河北衡水模擬)下列說法正確的是(　ACD　) A．在油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，如果有油酸未完全散開會使測量結(jié)果偏大 B．某氣體的密度為ρ，每個氣體分子的質(zhì)量為m，則每個氣體分子的體積為 C．在輪胎爆裂的短暫過程中，胎內(nèi)氣體膨脹，溫度下降 D．一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時，每秒分子碰撞

6、器壁的平均次數(shù)隨著溫度降低而減少 E．晶體在熔化過程中所吸收的熱量主要用于增加分子的平均動能 [解析]油酸未完全散開，S偏小，依據(jù)d＝，測測量結(jié)果偏大，A正確；氣體的分子之間的距離比較大，使用公式：V＝求出的結(jié)果是每一個分子所占的空間的大小，不是分子的體積，B錯誤；在輪胎爆裂這一短暫過程中，氣體膨脹，對外做功；由于時間短，氣體來不及吸收熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體的溫度下降，C正確；一定量的氣體，在體積不變時，溫度降低，則分子運(yùn)動的激烈程度降低，所以分子平均每秒碰撞器壁的次數(shù)隨著溫度的降低而減少，D正確；晶體在熔化過程中溫度不變，而溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志，故吸收的熱量，將主要

7、用于克服增加分子的勢能，而分子熱運(yùn)動的平均動能不變，E錯誤。 5．(2019·四川德陽模擬)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是(　BDE　) A．氣體吸熱后溫度一定升高 B．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加 C．氣體被壓縮時，內(nèi)能一定增加 D．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體 E．如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 [解析]　氣體吸熱的同時，如果同時對外做功，則氣體的溫度有可能降低，故A錯誤；一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，根據(jù)＝C可知，溫度升高，內(nèi)能一定增加，故B正確；由理想氣體狀態(tài)方程＝C知一定質(zhì)量的氣

8、體被壓縮時，氣體溫度不一定升高，內(nèi)能不一定增加，故C錯誤；熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，不過需要消耗外界的功，故D正確；如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定溫度相等，達(dá)到熱平衡，故E正確。 6．(2019·湖北武漢模擬)下列說法正確的是(　BCE　) A．零攝氏度的物體的內(nèi)能為零 B．氣體如果失去了容器的約束會散開，這是因?yàn)闅怏w分子熱運(yùn)動的結(jié)果 C．溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能相同 D．理想氣體，分子之間的引力、斥力依然同時存在，且分子力表現(xiàn)為斥力 E．浸潤現(xiàn)象是分子間作用力引起的 [解析]　物體的內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，

9、零攝氏度時物體的內(nèi)能不為零，A錯誤；氣體如果失去了容器的約束會散開，這是因?yàn)闅怏w分子熱運(yùn)動，氣體分子間的距離大分子間作用力小，B正確；溫度是分子平均動能大小的標(biāo)志，溫度相同的氧氣和臭氧氣體，分子平均動能相同，C正確；理想氣體，分子之間的引力、斥力依然同時存在，但由于分子之間的距離較大，都可以忽略不計(jì)，D錯誤；浸潤現(xiàn)象是附著層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離，分子間作用力表現(xiàn)為分子斥力引起的，E正確。 7．(2019·江西贛州模擬)下列說法正確的是(　BCE　) A．只要技術(shù)足夠先進(jìn)，熱機(jī)的效率能夠達(dá)到100% B．水和酒精混合后的體積小于原來的體積之和，說明分子間存在間隙 C．氣體的壓

10、強(qiáng)是由于氣體分子頻繁撞擊容器器壁而產(chǎn)生的 D．對于非理想氣體，氣體體積變化時，其內(nèi)能一定不變 E．10 g 100 ℃水的內(nèi)能小于10 g 100 ℃水蒸氣的內(nèi)能 [解析]　根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱機(jī)的效率只能接近100%，不可能達(dá)到100%，A錯誤；對于非理想氣體，氣體體積變化時，但不知道吸收熱量情況，因此其內(nèi)能可能不變，D錯誤；10 g 100 ℃水的內(nèi)能需要吸收熱量才能變成10 g 100 ℃水蒸氣，E正確；水和酒精混合后的體積小于原來的體積之和，說明分子間存在間隙，B正確；由于氣體分子頻繁撞擊容器器壁，根據(jù)動量定理可知會對器壁產(chǎn)生作用力，C正確。 8．(2019·長春四模)夏季，

11、長春市的天氣溫差比較大，充足氣的車胎經(jīng)過正午陽光的暴曬容易爆胎。若車胎內(nèi)的氣體可視為理想氣體，爆胎前車胎內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，爆胎過程時間極短。關(guān)于車胎內(nèi)的氣體，下列說法正確的是(　ABD　) A．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大 B．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體吸收熱量，內(nèi)能增大 C．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體分子在單位時間單位面積上碰撞車胎的次數(shù)不變 D．爆胎過程中，車胎內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小 E．爆胎過程中，車胎內(nèi)氣體分子平均動能不變 [解析]　爆胎前氣體體積不變，溫度升高時，壓強(qiáng)增大，A正確；氣體溫度升高，內(nèi)能增大，體積不變，沒有做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定

12、律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w要吸收熱量，B正確；氣體單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，但是溫度升高，分子平均速率增大，所以氣體分子在單位時間內(nèi)單位面積上與車胎碰撞的次數(shù)增多，C錯誤；爆胎過程時間極短，氣體來不及與外界熱交換，其體積膨脹對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子平均動能減小，故D正確，E錯誤。 二、計(jì)算題(本題共3小題，需寫出完整的解題步驟) 9．(2019·四川成都模擬)如圖所示，為了測量某剛性導(dǎo)熱容器A的容積，用細(xì)管把它與水平固定的導(dǎo)熱氣缸B相連。氣缸中活塞的橫截面積S＝100 cm2。起初時，環(huán)境溫度T＝300 K，活塞離缸底距離d＝40 cm?，F(xiàn)用水

13、平向左的力F緩慢推活塞，當(dāng)F＝1.0×103 N時，活塞離缸底距離d′＝10 cm。已知大氣壓強(qiáng)p0＝ 1.0×105 Pa。不計(jì)一切摩擦，整個裝置氣密性良好。求： (1)容器A的容積VA； (2)保持力F＝1.0×103 N不變，當(dāng)外界溫度緩慢變化時，活塞向缸底緩慢移動了Δd＝3 cm時，此時環(huán)境溫度為多少攝氏度？ [答案]　(1)2L　(2)－3 ℃或－2.85 ℃ [解析]　(1)依題意，氣缸和容器內(nèi)所有氣體先做等溫變化，有p1V1＝p2V2 其中壓縮前：P1＝P0，V1＝VA＋dS 壓縮后：p2＝p0＋，V2＝VA＋d′S 代入數(shù)據(jù)，解得：VA＝2 L (2)依題意

14、，接著做等壓變化，有 ＝ 其中變化前：T2＝T 變化后：V3＝V2－Δd·S T3＝t3＋273或T3＝t3＋273.15 代入數(shù)據(jù)，解得：t3＝－3 ℃或t3＝－2.85 ℃ 10．(2019·遼寧撫順模擬)如圖所示，U型玻璃細(xì)管豎直放置，水平細(xì)管與U型玻璃細(xì)管底部相連通，各部分細(xì)管內(nèi)徑相同。U形管左管上端封有長20 cm的理想氣體B，右管上端開口并與大氣相通，此時U型玻璃管左、右兩側(cè)水銀面恰好相平，水銀面距U型玻璃管底部為25 cm。水平細(xì)管內(nèi)用小活塞封有長度10 cm的理想氣體A。已知外界大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，忽略環(huán)境溫度的變化，現(xiàn)將活塞緩慢向左拉，使氣體B的氣柱長度為2

15、5 cm，求： (1)左右管中水銀面的高度差是多大？ (2)理想氣體A的氣柱長度為多少？ [答案]　(1)15 cm　(2)12.5 cm [解析]　(1)活塞緩慢左拉的過程中，氣體B做等溫變化 pB1VB1 ＝pB2VB2 75 cmHg·20S＝pB2·25S(設(shè)S為玻璃管橫截面積) pB2 ＝60 cmHg 左右管中水銀面的高度差Δh＝(75－60) cm＝15 cm (2)活塞被緩慢左拉的過程中，氣體A做等溫變化 LA1＝10 cm　pA1＝(75＋25) cmHg＝100 cmHg pA2＝(75＋5) cmHg＝80 cmHg pA1VA1＝pA2VA2

16、 100·10S＝80·LA2S LA2＝12.5 cm 11. (2019·高考大綱模擬卷)一艘潛水艇位于水面下h＝200 m處，艇上有一個容積V1＝2 m3的鋼筒，筒內(nèi)貯有壓強(qiáng)p1＝200p0的壓縮氣體，其中p0為大氣壓強(qiáng)，p0＝1×105 Pa。已知海水的密度ρ＝1×103 kg/m3，取重力加速度g＝10 m/s2，設(shè)海水的溫度不變。有一個與海水相通的裝滿海水的水箱，現(xiàn)在通過細(xì)管道將鋼筒中部分氣體壓入該水箱，再關(guān)閉管道，水箱中排出海水的體積為V2＝10 m3，此時鋼筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)為多少？ [答案]　9.5×106 Pa [解析]　鋼筒中氣體初始狀態(tài)： p1＝200p0，V1＝2 m3 與海水相通的水箱中的壓強(qiáng)：p2＝p0＋ρgh＝21p0 設(shè)鋼筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)為p3，鋼筒中排出的氣體在壓強(qiáng)為p3時的體積為V3， 則有p3V3＝p2V2 對鋼筒中所有的氣體有：p1V1＝p3(V1＋V3) 解得：p3＝9.5×106 Pa - 6 -