【名師伴你行】2021屆高考物理二輪復習專題提能專訓：15分子動理論、氣體及熱力學定律

提能專訓(十五)分子動理論、氣體及熱力學定律時間：90分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．多選全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．(2022·廣東珠海市質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．布朗運動就是液體分子的熱運動B．在試驗室中可以得到－273.15℃C．肯定質(zhì)量的氣體被壓縮時，氣體壓強不肯定增大D．熱量肯定是從內(nèi)能大的物體傳送到內(nèi)能小的物體答案：C解析：布朗運動是液體分子對懸浮微粒的撞擊形成的，則A選項錯誤；自然界的溫度只能無限靠近－273.15℃，但卻不能達到這個溫度，B選項錯誤；據(jù)eq\f(PV,T)＝C可知，肯定質(zhì)量的氣體被壓縮時，假如溫度也降低，有可能使壓強減小，C選項正確；熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，但要引起外界做功，所以D選項錯誤．2．(2022·大綱全國)(多選)對于肯定量的淡薄氣體，下列說法正確的是()A．壓強變大時，分子熱運動必定變得猛烈B．保持壓強不變時，分子熱運動可能變得猛烈C．壓強變大時，分子間的平均距離必定變小D．壓強變小時，分子間的平均距離可能變小答案：BD解析：依據(jù)抱負氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，當壓強變大時，氣體的溫度不肯定變大，分子熱運動也不肯定變得猛烈，選項A錯誤；當壓強不變時，氣體的溫度可能變大，分子熱運動也可能變得猛烈，選項B正確；當壓強變大時，氣體的體積不肯定變小，分子間的平均距離也不肯定變小，選項C錯誤；當壓強變小時，氣體的體積可能變小，分子間的平均距離也可能變小，選項D正確．3．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，下列說法中正確的是()A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體B．在肯定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體C．熱量的傳導過程不具有方向性D．在自發(fā)條件下熱量的傳導過程具有方向性答案：BD解析：一切自發(fā)過程都有方向性，熱傳導過程是熱量由高溫物體傳向低溫物體．假如在外界掛念下熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外力做功把熱量從低溫物體(冷凍食品)傳向高溫物體(四周的大氣)．電冰箱內(nèi)熱量傳遞的過程是有外界參與的．4．(2022·深圳市高三檢測)(多選)在用油膜法估測分子直徑大小的試驗中，若已知油滴的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，油滴質(zhì)量為m，油滴在水面上集中后的最大面積為S，阿伏加德羅常數(shù)為NA，以上各量均接受國際單位，那么()A．油滴分子直徑d＝eq\f(M,ρS)B．油滴分子直徑d＝eq\f(m,ρS)C．油滴所含分子數(shù)N＝eq\f(M,m)NAD．油滴所含分子數(shù)N＝eq\f(m,M)NA答案：BD解析：用油膜法測分子直徑，認為油膜的厚度就為分子直徑，油滴的質(zhì)量為m，最大面積為S，則油滴的體積為V＝eq\f(m,ρ)，油滴分子的直徑為d＝eq\f(m,ρS)，選項B正確，選項A錯誤；油滴的物質(zhì)的量為eq\f(m,M)，油滴所含分子數(shù)為N＝eq\f(m,M)NA，選項D正確，選項C錯誤.5．(2022·福建省福州市高三3月質(zhì)檢)如圖所示，U型汽缸固定在水平地面上，用重力不計的活塞封閉著肯定質(zhì)量的氣體，已知汽缸不漏氣，活塞移動過程無摩擦．初始時，外界大氣壓為p0，活塞緊壓小擋板．現(xiàn)緩慢上升缸內(nèi)氣體溫度，汽缸內(nèi)氣體壓強p隨熱力學溫度T的變化規(guī)律是()答案：B解析：由于活塞的重力不計，所以在溫度上升過程中，當容器中氣體壓強小于外界大氣壓p0時，氣體進行等容變化，遵循eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，當壓強上升到p0時，氣體進行等壓變化，故選項B正確．6．(2022·沈陽高三檢測)以下說法正確的是()A．當分子間距離增大時，分子間作用力減小，分子勢能增大B．已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該種物質(zhì)的分子體積為V0＝eq\f(M,ρNA)C．自然界發(fā)生的一切過程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏觀過程都能自然發(fā)生D．液晶既具有液體的流淌性，又具有單晶體的光學各向異性的特點答案：D解析：當r<r0時，分子勢能隨分子間距離增大而減小，選項A錯誤；選項B中的結(jié)果只適用于固體或液體，對氣體V0＝eq\f(M,ρNA)為每個分子占據(jù)的空間，不是分子體積，選項B錯誤；一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都具有方向性，雖然符合能量守恒，卻不肯定能自發(fā)進行，選項C錯誤．本題答案為D.7．(2022·廣東揭陽一模)如圖所示，容積肯定的測溫泡，上端有感知氣體壓強的壓力傳感器．待測物體溫度上升時，泡內(nèi)封閉氣體()A．內(nèi)能不變，壓強變大B．體積不變，壓強變大C．溫度不變，壓強變小D．溫度降低，壓強變小答案：B解析：待測物體溫度上升時，泡內(nèi)封閉氣體溫度上升，內(nèi)能變大，因體積不變，氣體的壓強變大．故B正確．8．(2022·上海崇明一模)高空火箭的儀器艙內(nèi)，起飛前艙內(nèi)氣體壓強p0相當于1個大氣壓，溫度T0＝300K．艙是密封的，假如火箭以加速度g豎直起飛，當火箭起飛時，儀器艙內(nèi)水銀氣壓計的示數(shù)為p1＝0.6p0，如圖所示，則此時艙內(nèi)氣體的壓強p和溫度T分別為()A．p＝p0T＝300K B．p＝1.2p0T＝360KC．p＝0.6p0T＝300K D．p＝0.6p0T＝180K答案：B解析：分析玻璃管內(nèi)水銀柱的受力，如圖．依據(jù)牛頓其次定律，p·S－mg＝ma，所以p＝eq\f(2mg,S)＝eq\f(2ρ·S·0.6hg,S)＝1.2ρgh，知p0＝ρgh，所以艙內(nèi)氣體的壓強為1.2p0；依據(jù)氣體等容變化規(guī)律知艙內(nèi)溫度為360K，選項B正確．9．(2022·廣東汕頭一模)(多選)如圖所示，肯定質(zhì)量的抱負氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，在這一過程中，下列表述正確的是()A．氣體從外界吸取熱量B．氣體分子的平均動能減小C．外界對氣體做正功D．氣體分子撞擊器壁的作用力增大答案：AD解析：由p-V圖象可知，由a到b氣體的壓強和體積均增大，氣體對外做功，W<0；依據(jù)抱負氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體溫度上升，抱負氣體內(nèi)能由溫度打算，故內(nèi)能增加，即ΔU>0，依據(jù)熱力學第肯定律ΔU＝W＋Q可知，Q>0，氣體從外界吸取熱量，A正確，C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，由a到b氣體的溫度上升，所以氣體分子的平均動能增大，B錯誤；由a到b氣體的體積增大，單位體積內(nèi)分子數(shù)削減，又壓強增大，故氣體分子撞擊器壁的作用力增大，D正確．10.(2022·北京豐臺區(qū)模擬)如圖所示，肯定質(zhì)量的抱負氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，最終變化到狀態(tài)C.線段AB平行于橫軸，線段AC連線過坐標原點．則氣體壓強p的變化狀況是()A．不斷增大，且pC小于pAB．不斷增大，且pC大于pAC．先增大再減小，且pC大于pAD．先增大再減小，且pC與pA相等答案：D解析：由于A、C連線過坐標原點，所以A、C為一條等壓線，狀態(tài)A和狀態(tài)C壓強相等，從A到B過程，體積不變，溫度上升，壓強增大，從B到C壓強減小，選項D正確．二、計算題(本題包括5小題，共60分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分)11．(12分)(1)關于固體、液體和氣體，下列說法正確的是_______．A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，非晶體和多晶體都沒有確定的幾何外形B．液晶像液體一樣具有流淌性，而其光學性質(zhì)與某些多晶體相像，具有各向同性C．在圍繞地球運行的“天宮一號”中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果D．空氣的相對濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和汽壓E．大量氣體分子做無規(guī)章運動，速率有大有小，但分子的速率按“中間少，兩頭多”的規(guī)律分布(2)如圖所示，在一輛靜止的小車上，豎直固定著兩端開口、內(nèi)徑均勻的U形管，U形管的豎直部分與水平部分的長度均為l，管內(nèi)裝有水銀，兩管內(nèi)水銀面距管口均為eq\f(l,2).現(xiàn)將U形管的左端封閉，并讓小車水平向右做勻加速直線運動，運動過程中U形管兩管內(nèi)水銀面的高度差恰好為eq\f(l,4).已知重力加速度為g，水銀的密度為ρ，大氣壓強為p0＝ρgl，環(huán)境溫度保持不變．求：①左管中封閉氣體的壓強p；②小車的加速度．答案：(1)ACD(2)見解析解析：(1)非晶體和多晶體都沒有確定的幾何外形，A正確；液晶與某些晶體相像，具有各向異性，B錯誤；水滴呈球形是表面張力的作用，C正確；依據(jù)飽和汽壓的特點知D正確；大量分子做無規(guī)章運動時，呈現(xiàn)“兩頭少，中間多”的規(guī)律分布，E錯誤．(2)①以左管中封閉的氣體為爭辯對象．設U形管的橫截面積為S，由玻意耳定律得p0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2)))S＝peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2)－\f(l,8)))S解得p＝eq\f(4p0,3)②以水平管內(nèi)長為l的水銀為爭辯對象，由牛頓運動定律得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(pS＋ρg·\f(5,8)lS))－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S＋ρg·\f(3,8)lS))＝ρlSa解得a＝eq\f(7,12)g12．(12分)(1)(2022·威海一模)在做“用油膜法估測分子的大小”試驗中，用amL的純油酸配制成bmL的油酸酒精溶液，再用滴管取1mL油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共n滴．現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi)，等油膜充分開放后，測得油膜的面積為Scm2，則用油膜法測出油酸分子的直徑為________cm，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油滴的________．(2)如圖所示，結(jié)構(gòu)相同的絕熱汽缸A與導熱汽缸B均固定于地面，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦．已知兩汽缸的橫截面積之比SA∶SB＝2∶1，兩汽缸內(nèi)均裝有處于平衡狀態(tài)的某抱負氣體，開頭時汽缸中的活塞與缸底的距離均為L，溫度均為T0，壓強均為外界大氣壓．緩慢加熱A中氣體，停止加熱達到穩(wěn)定后，A中氣體壓強為原來的1.2倍．設環(huán)境溫度始終保持不變，求：①停止加熱達到穩(wěn)定后，A、B汽缸中的氣體壓強之比；②穩(wěn)定后汽缸A中活塞距缸底的距離．答案：(1)eq\f(a,nbS)摩爾體積(2)①6∶7②eq\f(9,7)L解析：(1)油酸酒精溶液的濃度為eq\f(a,b)，一滴油酸酒精溶液的體積為eq\f(1,n)mL，其中純油酸的體積為eq\f(1,n)eq\f(a,b)mL，設油酸分子直徑為d，則S·d＝eq\f(1,n)eq\f(a,b)，變形可得d＝eq\f(a,nbS)cm，若要求阿伏加德羅常數(shù)，還需知道摩爾體積．(2)①設初態(tài)壓強為p0，膨脹后A的壓強pA＝1.2p0加熱后活塞平衡時，合力為零，有(pA－p0)SA＝(pB－p0)SB則pB＝1.4p0因此pA∶pB＝6∶7②設穩(wěn)定后A、B兩汽缸中活塞距缸底的距離分別為LA、LB，B中氣體做等溫變化，有p0LSB＝1.4p0LBSB由于LA＋LB＝2解得LA＝eq\f(9,7)L13．(2022·山東日照一模)(12分)(1)下列說法正確的是()A．當物質(zhì)分子間距離減小時，若分子力為引力，則分子力增大B．氣體在絕熱條件下膨脹，氣體的內(nèi)能肯定削減C．布朗運動說明只有液體分子才可以做無規(guī)章運動D．氣體體積增大，內(nèi)能可能減小(2)橫截面積為S的導熱汽缸豎直放置在水平地面上，兩個輕活塞A和B將汽缸分隔為Ⅰ、Ⅱ兩個氣室，兩活塞間距離為d，兩氣室體積之比為1∶2，如圖所示．在保持室溫不變的條件下，緩慢在活塞A上加細沙，使之向下移動一段距離h＝eq\f(1,2)d.不計活塞與汽缸壁之間的摩擦，室內(nèi)大氣壓強為p0，求所加細沙的質(zhì)量．答案：(1)BD(2)eq\f(p0S,5g)解析：(1)分子力為引力時，分子間的距離大于r0，在此狀況下減小分子間的距離，依據(jù)分子力曲線可知，分子力可能先增大后減小，A錯誤；氣體在絕熱條件下膨脹，對外做功，內(nèi)能削減，B正確；一切分子都在做無規(guī)章的熱運動，C錯誤；氣體體積增大，對外做功，若不吸取熱量或吸取的熱量小于對外做的功，內(nèi)能都削減，D正確．(2)由于是輕活塞，質(zhì)量不計，活塞與汽缸間摩擦不計，因此兩部分氣體壓強相等，狀態(tài)1時，氣體壓強等于大氣壓強p＝p0，氣體Ⅰ的體積V1＝dS，氣體Ⅱ的體積V2＝2V1＝2dS.設所加細沙的質(zhì)量為m，此時活塞B下移距離為h′，則狀態(tài)2氣體的壓強p′＝p0＋eq\f(mg,S)，氣體Ⅰ的體積V1′＝(d－h(huán)＋h′)S，氣體Ⅱ的體積V2＝(2d－h(huán)′)S由于保持室溫不變、汽缸導熱和緩慢加沙，汽缸內(nèi)氣體作等溫變化，由玻意耳定律得p0dS＝p′(d－h(huán)＋h′)S①p0×2dS＝p′(2d－h(huán)′)S②又h＝eq\f(1,2)d③聯(lián)立①②③式得h′＝eq\f(1,3)d④④代入②解得m＝eq\f(p0S,5g)14．(12分)(1)下列說法正確的是________．A．水的飽和汽壓隨溫度的上升而增加B．肯定質(zhì)量的0℃的水的內(nèi)能大于等質(zhì)量的0C．浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)D．氣體的壓強是由于氣體分子間的相互排斥而產(chǎn)生的E．一些昆蟲可以停在水面上，是由于水表面存在表面張力的原因(2)如圖所示，兩個橫截面面積不相同、兩端開口的圓柱形管組成的一個汽缸被固定在豎直方向，用AB和CD兩個被輕繩連接的活塞密封肯定量的氣體，不計汽缸和活塞間的摩擦力，汽缸導熱良好．已知活塞AB的質(zhì)量為3m，截面積為2S；活塞CD的質(zhì)量為m，截面積為S；穩(wěn)定時，汽缸內(nèi)氣體體積為V1，取大氣壓強為p0①穩(wěn)定后，汽缸內(nèi)氣體的壓強；②在AB上放置一質(zhì)量也為m的物體，穩(wěn)定后，活塞AB未下降到汽缸轉(zhuǎn)角EF處，求汽缸內(nèi)氣體的體積．答案：(1)ABE(2)見解析解析：(1)水的飽和汽壓隨溫度的上升而增大，選項A正確；肯定質(zhì)量0℃的冰變成等質(zhì)量的0(2)①穩(wěn)定后，兩活塞靜止，取汽缸內(nèi)氣體壓強為p1，此時對AB和CD組成的系統(tǒng)進行受力分析，有p1(2S－S)＝p0(2S－S)＋(3m＋m)可得p1＝p0＋eq\f(4mg,S)②同理，此時汽缸內(nèi)氣體的壓強為p2，有p2＝p0＋eq\f(4m＋mg,S)氣體做等溫變化，有p1V1＝p2V2得V2＝eq\f(p1,p2)V1代入數(shù)據(jù)有V2＝eq\f(p0＋\f(4mg,S),p0＋\f(4m＋mg,S))V1＝eq\f(p0S＋4mg,p0S＋5mg)V115．(12分)(1)下列說法中正確的是()A．僅由阿伏加德羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和密度，是不能估算該種氣體分子大小的B．若兩個分子只受到它們間的分子力作用，在兩分子間距離減小的過程中，分子的動能肯定增大C．物體吸取熱量時，它的內(nèi)能不肯定增加D．依據(jù)熱力學其次定