2017届高三物理二轮复习课时巩固过关练十七专题八分子运动理论气体及热力学定律.docx

课时巩固过关练 十七分子动理论气体及热力学定律(45分钟100分)1.(16分)(1)(多选)下列说法中正确的是()A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显C.在使两个分子间的距离由很远(r10-9m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大E.一定质量的理想气体经等温压缩后,其压强一定增大(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p -V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27。则:该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度?该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?【解析】(1)选A、D、E。根据水分子质量m0,摩尔质量m,以及阿伏加德罗常数NA之间关系即NA=,故A正确;固体微粒越大,同一时刻与之碰撞的液体分子越多,固体微粒各个方向受力越趋近平衡,布朗运动越不明显,故B错误;两分子从很远不断靠近,直到不能靠近的过程中,开始时分子之间距离大于r0,分子力为引力,分子相互靠近时分子力先变大后变小,分子力做正功,分子势能减小;当分子之间距离小于r0时,相互靠近分子力为斥力,分子力变大。分子力做负功,分子势能增大,故C错误;温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大,故D正确;一定质量的理想气体经等温压缩后,根据理想气体方程得其压强一定增大,故E正确。(2)对于理想气体:AB由=得:TB=100K故tB=-173BC由=得:TC=300K故tC=27AC由温度相等得:U=0所以A到状态C的过程中内能变化量为0。答案:(1)A、D、E(2)-1732702.(16分)(1)(多选)(2016全国卷)关于气体的内能,下列说法正确的是()A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C.气体被压缩时,内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0=75.0cmHg。环境温度不变。【解析】(1)选C、D、E。质量和温度相同的气体,分子的平均动能相同,但是可能是不同的气体,其摩尔质量不同,分子数不同,故内能不一定相同,A错误;内能是微观意义上的能量,与宏观运动无关,B错误;气体被压缩时,外界对气体做功,气体可能放热,由U=W+Q得内能可能不变,C正确;一定量的某种理想气体的内能不考虑分子势能,只与分子动能有关,而温度是分子平均动能的标志,所以一定量的某种理想气体的内能只与温度有关,D正确;一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,故内能一定增加,E正确。(2)设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被推下h后,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2,长度为l2。以cmHg为压强单位,由题给条件得p1=p0+(20.0-5)cmHgl1=(20.0-)cm根据玻意耳定律p1l1=p1l1联立解得p1=144cmHg根据题意可得p1=p2,l2=4.00cm+cm-h根据玻意耳定律可得p2l2=p2l2,解得h=9.42cm。答案:(1)C、D、E(2)144cmHg9.42cm3.(16分)(1)(多选)下列说法正确的是()A.非晶体沿各个方向的物理性质都相同B.产生毛细现象时,液体在毛细管中一定上升C.滴入水中的红墨水很快散开说明分子在永不停息地做无规则运动D.人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度E.一定温度下饱和汽的压强随体积的增大而减小(2)如图所示,将一个绝热的开口汽缸竖直放置在水平桌面上,在汽缸内用一个绝热活塞封闭了一定质量的气体。在活塞上面放置一个物体,活塞和物体的总质量为10kg,活塞的横截面积为S=100cm2。已知外界的大气压强为p0=1105Pa,不计活塞和汽缸之间的摩擦力。在汽缸内部有一个电阻丝,电阻丝的电阻值R=4,电源的电压为12V。接通电源10s后活塞缓慢升高h=10cm。(g取10m/s2)求这一过程中气体的内能变化量。若缸内气体的初始温度为27,体积为310-3m3,试求接通电源10s后缸内气体的温度是多少?【解析】(1)选A、C、D。非晶体沿各个方向的物理性质具有各向同性,所以沿各个方向的物理性质都相同,故A正确;产生毛细现象时,液体在毛细管中可能上升,也可能下降,故B错误;滴入水中的红墨水很快散开说明液体分子在永不停息地做无规则运动,故C正确;空气的相对湿度是空气中水蒸气的绝对湿度与同温度水的饱和汽压的比值,人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度,故D正确;饱和汽的压强仅仅与温度有关,故E错误。(2)设汽缸内气体的压强为p,选活塞为研究对象,活塞缓慢移动受力平衡,根据力的平衡知识得:p0S+mg=pSp=p0+=1.1105Pa活塞在上升h=10cm的过程中气体对外界做功,W=Fh=pSh=110J电阻丝在通电10s内产生的热量为Q=t=360J因为汽缸和活塞均是绝热的,所以电阻丝产生的热量全部被气体吸收。根据热力学第一定律得:U=-W+Q=250J即气体的内能增加了250J缸内气体的压强保持不变,由=得T=400K即缸内气体的温度是127答案:(1)A、C、D(2)增加了250J1274.(16分)(2015海南高考)(1)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g。由此可估算得,地球大气层空气分子总数为_,空气分子之间的平均距离为_。(2)如图,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B;在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。【解析】(1)设大气层中气体的质量为m,由大气压强产生原因可知,mg=p0S,即:m=分子数n=,假设每个分子占据一个小立方体,各小立方体紧密排列,则小立方体边长即为空气分子平均间距,设为a,大气层中气体总体积为V,a=,而V=4R2h,所以a=。(2)设A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为p1、p2,在漏气前,对A分析有p1=p0+,对B有p2=p1+B最终与容器底面接触后,设A、B间的压强为p,气体体积为V,则有p=p0+因为温度始终不变,对于混合气体有(p1+p2)V=pV,漏气前A距离底面的高度为h=,漏气后A距离底面的高度为h=联立可得h=答案:(1)(2)5.(18分)(2016海南高考)(1)(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N,其p -V图象如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是()A.气体经历过程1,其温度降低B.气体经历过程1,其内能减小C.气体在过程2中一直对外放热D.气体在过程2中一直对外做功E.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同(2)如图,密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连,汽缸壁导热;U形管内盛有密度为=7.5102kg/m3的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为p0=4.5103Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40cm,求此时左、右两气室的体积之比。重力加速度g取10m/s2,U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。【解析】(1)选A、B、E。气体经历过程1,气体始终与外界无热量交换,压强减小,体积变大,对外做功。根据热力学第一定律,其内能减小,温度降低,选项A、B正确;气体在过程2中,先经历等容过程,体积不变,压强减小,则温度一定降低,对外放热,不对外做功;再经历等压过程,体积变大对外做功,又升温,所以是一个吸热过程,所以选项C、D错误;因为气体经历过程1和气体经历过程2的初、末状态相同,所以内能的改变量相同,选项E正确。(2)设初始状态时汽缸左气室的体积为V01,右气室的体积为V02;当活塞拉至汽缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p1、p2,体积分别为V1、V2,由玻意耳定律得p0V01=p1V1p0V02=p2V2依题意有V01+V02=V1+V2由力的平衡条件有p2-p1=gh联立式,并代入题给数据得2+3V01V1-9=0由此解得V1=V01(另一解不合题意,舍去)由式和题给条件得V1V2=11答案:(1)A、B、E(2)116.(18分)(2016西安二模)(1)(多选)以下说法正确的是()A.水的饱和汽压随温度的升高而增大B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小E.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低(2)一粗细均匀的J型玻璃管竖直放置,短臂端封闭,长臂端(足够长)开口向上,短臂内封有一定质量的理想气体。初始状态时管内各段长度如图甲所标,密闭气体的温度为27,大气压强为75cmHg,求:若沿长臂的管壁缓慢加入5cm的水银柱并与下方的水银合为一体,为使密闭气体保持原来的长度,应使气体的温度变为多少?在第小题的情况下,再使玻璃管沿绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180,稳定后密闭气体的长度变为多大?在图乙的p -T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化过程。【解析】(1)选A、B、E。液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,A正确;扩散现象表明,分子在永不停息地运动,温度越高,分子的运动越剧烈,B正确;当分子间距离增大时,分子间引力和斥力都减小,只是斥力减小得更快些,C错误;由盖吕萨克定律可知,在压强保持不变的条件下,体积与热力学温度成正比,体积变大,温度升高,气体的平均动能增大,D错误;温度是大量气体分子平均动能的标志,反映了物体内分子热运动的剧烈程度,选项E正确。(2)p1=p0=75cmHg,T1=(273+27)K=300Kp2=p0+5cmHg=80cmHg,T2=?由=,解得:T2=320K故应使温度变为T2=320K假设玻