2019高考物理二輪復習 專題七 選考模塊 第1講 分子動理論、氣體及熱力學定律突破練.doc

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第1講　分子動理論、氣體及熱力學定律 [限訓練通高考]　　　　　　　　　　　　　　　 　科學設題　拿下高考高分 (45分鐘) 1．(1)(2018陜西漢中高三一模)以下說法正確的是________． A．晶體一定具有規(guī)則的形狀且有各向異性的特征 B．液體的分子勢能與液體的體積有關 C．水的飽和汽壓隨溫度變化而變化 D．組成固體、液體、氣體的物質分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點陣” E．分子質量不同的兩種氣體，溫度相同時，其分子的平均動能一定相同 (2)如圖，用質量m＝1 kg的絕熱活塞在絕熱汽缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦力忽略不計，開始時活塞距離汽缸底部的高度h1＝0.5 m，氣體的溫度t1＝27 ℃.現用汽缸內一電熱絲(未畫出)給氣體緩慢加熱，加熱至t2＝267 ℃，活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度h2處，此過程中被封閉氣體增加的內能增加ΔU＝400 J．已知大氣壓強p0＝1.0105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，活塞橫截面積S＝5.010－4 m2，求： ①初始時汽缸內氣體的壓強p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2； ②此過程中汽缸內氣體吸收的熱量Q. 解析：(1)單晶體一定具有規(guī)則的形狀，且有各向異性的特征，而多晶體的物理性質表現為各向同性，選項A錯誤；分子勢能的產生是由于分子間存在作用力，微觀上分子間距離的變化引起宏觀上體積的變化，分子間作用力變化，分子勢能才變化，選項B正確；水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度越高，飽和汽壓越大，選項C正確；只有晶體的分子依照一定的規(guī)律在空間整齊地排列成“空間點陣”，選項D錯誤；溫度是分子平均動能的標志，分子質量不同的兩種氣體，溫度相同時，其分子的平均動能一定相同，選項E正確． (2)①開始時，活塞受力平衡，有p0S＋mg＝p1S 解得p1＝p0＋＝1.2105 Pa 氣體做等壓變化，根據蓋—呂薩克定律可得＝ 解得h2＝0.9 m ②氣體在膨脹過程中外界對氣體做功為 W＝－p1ΔV＝－1.2105(0.9－0.5)510－4 J＝－24 J 由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q 解得Q＝ΔU－W＝400 J－(－24)J＝424 J 答案：(1)BCE　(2)①0.9 m?、?24 J 2.(1)一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷三個過程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中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同 (2)一定質量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內．汽缸壁導熱良好，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動．開始時氣體壓強為p，活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h，外界的溫度為T0.現取質量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了.若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達到平衡后氣體的體積．已知外界大氣的壓強始終保持不變，重力加速度大小為g. 解析：(1)因為＝C，從圖中可以看出，a→b過程不變，則體積V不變，因此a→b過程外力做功W＝0，氣體溫度升高，則ΔU＞0，根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，A正確；b→c過程氣體溫度不變，ΔU＝0，但氣體壓強減小，由＝C知V增大，氣體對外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸收熱量，B錯誤；c→a過程氣體壓強不變，溫度降低，則ΔU＜0，由＝C知V減小，外界對氣體做功，W＞0，由ΔU＝W＋Q可知|W|＜|Q|，C錯誤；狀態(tài)a溫度最低，而溫度是分子平均動能的標志，D正確；b→c過程體積增大了，容器內分子數密度減小，溫度不變，分子平均動能不變，因此容器壁單位面積單位時間受到分子撞擊的次數減少了，E正確． (2)設汽缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對氣體產生的壓強為Δp，由玻意耳定律得 phS＝(p＋Δp)(h－h(huán))S① 解得Δp＝p② 外界的溫度變?yōu)門后，設活塞距底面的高度為h′. 根據蓋—呂薩克定律得＝③ 解得h′＝h④ 據題意可得Δp＝⑤ 氣體最后的體積為V＝Sh′⑥ 聯立②④⑤⑥式得V＝. 答案：(1)ADE　(2) 3．(1)關于固體、液體和氣體，下列說法正確的是________． A．固體中的分子是靜止的，液體、氣體中的分子是運動的 B．液體表面層中分子間的相互作用力表現為引力 C．液體的蒸發(fā)現象在任何溫度下都能發(fā)生 D．汽化現象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 E．在有的物態(tài)變化中雖然物質吸收熱量但溫度卻不升高 (2)如圖所示，一粗細均勻的U形管豎直放置，A側上端封閉，B側上端與大氣相通，下端開口處開關K關閉；A側空氣柱的長度 l＝10.0 cm，B側水銀面比A側的高h＝3.0 cm.現將開關K打開，從U形管中放出部分水銀，當兩側水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時將開關K關閉．已知大氣壓強p0＝75.0 cmHg. ①求放出部分水銀后，A側空氣柱的長度； ②此后再向B側注入水銀，使A、B兩側的水銀面達到同一高度，求注入的水銀在管內的長度． 解析：(1)無論固體、液體還是氣體，其內部分子都在永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤；當分子間距離為r0時，分子間的引力和斥力相等，液體表面層的分子比較稀疏，分子間距離大于r0，所以分子間作用力表現為引力，B正確；蒸發(fā)只發(fā)生在液體表面，在任何溫度下都能發(fā)生，C正確；汽化是物質從液態(tài)變成氣態(tài)的過程，汽化分為蒸發(fā)和沸騰兩種情況，不是分子間的相互排斥產生的，D錯誤；冰在熔化過程中吸收熱量但溫度不升高，E正確． (2)①以cmHg為壓強單位．設A側空氣柱長度l＝10.0 cm時的壓強為p；當兩側水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時，空氣柱的長度為l1，壓強為p1. 由玻意耳定律得pl＝p1l1① 由力學平衡條件得p＝p0＋h② 打開開關K放出水銀的過程中，B側水銀面處的壓強始終為p0，而A側水銀面處的壓強隨空氣柱長度的增加逐漸減小，B、A兩側水銀面的高度差也隨之減小，直至B側水銀面低于A側水銀面h1為止． 由力學平衡條件有p1＝p0－h(huán)1③ 聯立①②③式，并代入題給數據得l1＝12.0 cm④ ②當A、B兩側的水銀面達到同一高度時，設A側空氣柱的長度為l2，壓強為p2. 由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤ 由力學平衡條件有p2＝p0⑥ 聯立②⑤⑥式，并代入題給數據得l2＝10.4 cm⑦ 設注入的水銀在管內的長度為Δh，依題意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧ 聯立④⑦⑧式，并代入題給數據得 Δh＝13.2 cm. 答案：(1)BCE　(2)①12.0 cm?、?3.2 cm 4．(1)下列說法正確的是________． A．布朗運動雖不是分子運動，但它證明了組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運動 B．液體表面分子間距離大于液體內部分子間的距離 C．擴散現象可以在液體、氣體中進行，不能在固體中發(fā)生 D．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢能不一定減小 E．氣體體積不變時，溫度越高，單位時間內容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數越多 (2)如圖甲所示，開口向上、內壁光滑的圓柱形汽缸豎直放置，在汽缸P、Q兩處設有卡口，使厚度不計的活塞只能在P、Q之間運動．開始時活塞停在Q處，溫度為300 K，現緩慢加熱缸內氣體，直至活塞運動到P處，整個過程中的p V圖線如圖乙所示．設外界大氣壓強p0＝1.0105 Pa. ①說出圖乙中氣體狀態(tài)的變化過程、卡口Q下方氣體的體積以及兩卡口之間的汽缸的體積； ②求活塞剛離開Q處時氣體的溫度以及缸內氣體的最高溫度． 解析：(1)布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的運動，而固體顆粒是由大量顆粒分子組成的，固體顆粒的運動是所有顆粒分子整體在運動，不能證明組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運動，故A錯誤；液體表面分子比較稀疏，故液體表面分子間距離大于內部分子之間距離，故B正確；擴散現象可以在液體、氣體中進行，也能在固體中發(fā)生，故C錯誤；分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，但是分子勢能的變化卻不一定，如分子之間距離從小于r0位置開始增大，則分子勢能先減小后增大，故D正確；由＝C可知，氣體體積不變時，溫度越高，氣體的壓強越大，由于單位體積內氣體分子數不變，分子平均動能增大，所以單位時間內容器壁單位面積受到氣體分子撞擊的次數越多，故E正確． (2)①從題圖乙可以看出，氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化，由題圖乙可知，卡口Q下方氣體的體積V0＝1.010－3 m3 兩卡口之間的汽缸的體積ΔV＝1.210－3 m3－1.010－3 m3＝0.210－3 m3. ②從題圖乙可以看出開始時缸內氣體的壓強為p0 活塞剛離開Q處時，氣體壓強p2＝1.2105 Pa 由查理定律有＝ 解得t2＝127 ℃ 設活塞最終移動到P處，由理想氣體狀態(tài)方程有＝ 解得t3＝327 ℃. 答案：(1)BDE　(2)①氣體先做等容變化，然后做等壓變化，最后做等容變化　1.010－3 m3　0.210－3 m3?、?27 ℃　327 ℃ 5．(1)關于一定量的氣體，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動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 (2)在一端封閉、內徑均勻的光滑直玻璃管內，有一段長為l＝16 cm的水銀柱封閉著一定質量的理想氣體，當玻璃管水平放置達到平衡時如圖甲所示，被封閉氣柱的長度l1＝23 cm；當管口向上豎直放置時，如圖乙所示，被封閉氣柱的長度l2＝19 cm.已知重力加速度g取10 m/s2，不計溫度的變化．求： ①大氣壓強p0(用cmHg表示)； ②當玻璃管開口向上以a＝5 m/s2的加速度勻加速上升時，水銀柱和玻璃管相對靜止時被封閉氣柱的長度． 解析：(1)氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，A正確；根據氣體溫度的微觀意義可知，B正確；在完全失重的情況下，分子運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，C錯誤；若氣體在從外界吸收熱量的同時對外界做功，則氣體的內能不一定增加，D錯誤；氣體在等壓膨脹過程中，根據蓋—呂薩克定律知，體積增大，溫度升高，E正確． (2)①由玻意耳定律可得 p0l1S＝(p0＋l)l2S 解得p0＝76 cmHg. ②當玻璃管加速上升時，設封閉氣體的壓強為p，氣柱的長度為l3，液柱質量為m，對液柱，由牛頓第二定律可得 pS－p0S－mg＝ma，又＝16 cmHg， 解得p＝p0＋＝100 cmHg， 由玻意耳定律可得p0l1S＝pl3S 解得l3＝17.48 cm. 答案：(1)ABE (2)①76 cmHg?、?7.48 cm