高三物理二轮复习 课时巩固过关练（十五)第一篇 专题通关七 分子动理论 气体及热力学定律.doc

课时巩固过关练(十五)分子动理论 气体及热力学定律(45分钟100分)1.(12分)(1)(多选)(2015安阳二模)下列五幅图分别对应五种说法,其中正确的是()a.分子并不是球形,但可以把它们当作球形处理,是一种估算方法b.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动c.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们之间相互作用的引力和斥力大小相等d.实验中尽可能保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同e.0和100氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点(2)如图所示,容器a和汽缸b都能导热,a放置在77的恒温槽中,b处于27的环境中,大气压强为p0=1.0105pa,开始时阀门k关闭,a内为真空,其容积va=2.8l,b内活塞横截面积s=100cm2,质量m=1kg,活塞上方充有理想气体,其体积vb=4.8l,活塞下方与大气连通,a与b间连通细管体积不计,打开阀门k后活塞缓慢上移至某一位置(未触及汽缸顶部),g取10m/s2,求：稳定后容器a内气体压强。稳定后汽缸b内气体的体积。【解析】(1)a图是油膜法估测分子的大小;分子并不是球形,但可以把它们当作球形处理,是一种估算方法,故a正确;b图中显示的是布朗运动,是悬浮微粒的无规则运动,不是物质分子的无规则热运动,故b错误;当两个相邻的分子间距离为r0时,分子力为零,此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等,故c正确;d图模拟气体压强的产生,分子的速度不是完全相等的。所以也不要求小球的速度一定相等,故d错误;e图是麦克斯韦速率分布规律的图解,0和100氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点,故e正确。(2)根据受力平衡可得容器中的气体压强为pbs+mg=p0spa=pb=p0s-mgs=9.9104pab排到a容器中的气体做等压变化,设排出的气体体积为v,则vata=vtb解得：v=2.4l则留在b容器中的气体体积为：vb=vb-v=2.4l答案：(1)a、c、e(2)9.9104pa2.4 l2.(13分)(1)(多选)下列说法正确的是()a.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力b.液晶具有流动性,光学性质各向异性c.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体d.机械能不可能全部转化为内能,内能也无法全部用来做功以转化成机械能e.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在表面张力(2)一定质量的理想气体压强p与热力学温度t的关系图像如图所示,气体在状态a时的体积v0=2m3,线段ab与p轴平行。求气体在状态b时的体积。气体从状态a变化到状态b过程中,对外界做功30j,问该过程中气体吸热还是放热?传递的热量为多少?【解析】(1)气体扩散现象说明气体分子在做无规则运动,不能说明气体分子间存在斥力,故a错误;液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质,它具有流动性,光学性质各向异性,故b正确;热量总是自发地从温度高的物体传递到温度低的物体;而温度是分子平均动能的标志,故c正确;根据能量转化的方向可知,机械能可能全部转化为内能,故d错误;液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,分子之间的作用力表现为引力,所以液体表面存在表面张力,故e正确。(2)气体从状态a变化到状态b发生等温变化,根据玻意耳定律得：p0v0=2p0vb,解得vb=12v0=1m3。ab：u=0,w=-30j由u=q+w得q=-w=30j该过程中气体吸热,吸收热量为30j。答案：(1)b、c、e(2)1 m3吸热30 j3.(12分)(2015晋江一模)(1)(多选)下列说法正确的是a.布朗运动和扩散现象都证明分子在不停地运动b.单晶体有固定的熔点,多晶体和非晶体没有固定的熔点c.气体吸收的热量可以完全转化为功d.一定质量的理想气体,当气体温度升高时,因做功情况不明确,其内能不一定增大(2)如图是一种气压保温瓶的结构示意图。其中出水管很细,体积可忽略不计,出水管口与瓶胆口齐平,用手按下按压器时,气室上方的小孔被堵塞,使瓶内气体压强增大,水在气压作用下从出水管口流出。最初瓶内水面低于水管口10 cm,此时瓶内气体(含气室)的体积为2.0102cm3,已知水的密度为1.0103kg/m3,按压器的自重不计,大气压p0= 1.01105pa,g取10 m/s2。求：要使水从出水管口流出,瓶内水面上方的气体压强至少要多大?当瓶内压强为1.16105pa时,瓶内气体体积的压缩量是多少?(忽略瓶内气体的温度变化)【解析】(1)布朗运动和扩散现象都是分子无规则运动的证据,选项a正确;单晶体、多晶体都具有固定的熔点,选项b错误;气体吸收的热量可以完全转化为功,但要引起其他变化,选项c正确;一定质量的理想气体,气体温度升高时,内能一定增大,选项d错误。(2)由题意知,瓶内外气压以及水的压强存在以下关系：p内=p0+p水=p0+gh水=1.01105pa+1.0103kg/m310m/s20.1m=1.02105pa;当瓶内气体压强为p=1.16105pa时,设瓶内气体的体积为v由玻意耳定律有p0v0=pv压缩量为v=v0-v已知瓶内原有气体体积v0=2.0102cm3解得：v=25.9cm3答案：(1)a、c(2)1.02105pa25.9 cm34.(13分)(2015抚顺模拟)(1)某日白天空气中水蒸气的压强是1.1103pa,此时空气的相对湿度是50%,则同温度水的饱和汽压是pa。(2)某兴趣小组利用废旧物品制作了一个简易气温计：如图所示,在一个空酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管,玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱,接口处用蜡密封,将酒瓶水平放置。已知酒瓶的容积为480cm3,玻璃管内部横截面积为0.4cm2,瓶口外的有效长度为50cm。当气温为280k时,水银柱刚好处在瓶口位置。求该气温计能测量的最高气温。在水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体是吸热还是放热?简要说明理由。【解析】(1)根据相对湿度的定义：50%=1.1103pap,p=2.2103pa(2)当水银柱到达管口时,所测气温最高,设为t2,此时气体体积为v2,则初状态：t1=280k,v1=480cm3末状态：v2=(480+500.4)cm3=500cm3由盖-吕萨克定律得v1t1=v2t2代入数据解得t2291.7k或18.7吸热。当环境温度升高时,水银柱从瓶口处缓慢向右移动,此过程密封气体的内能增大,同时对外做功,由热力学第一定律u=w+q可知,气体要从外界吸收热量。答案：(1)2.2103(2)291.7k或18.7见解析5.(12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=p0sg分子数n=mnam=p0snamg=4r2p0namg,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=3vn,而v=4r2h,所以a=3mghp0na。(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+mgs,对b有p2=p1+mgsb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+mgs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=2vs,漏气后a距离底面的高度为h=vs联立可得h=mgv(p0s+mg)s答案：(1)4r2p0namg3mghp0na(2)mgv(p0s+mg)s6.(13分)(1)(多选)有以下说法,其中正确的有()a.布朗运动是液体分子的无规则运动b.落在荷叶上的水呈球状是因为液体表面存在张力c.液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的d.物体的温度升高,表示物体中所有分子的动能都增大(2)如图所示,一连通器与贮水银的瓶m用软管相连。连通器的两支竖直放置、粗细相同且上端封闭的均匀直管a和b内充有水银,水银面的高度差为h。水银上方都是空气,气柱长约为2h。当气体的温度为t0时,a管中气体的压强与3h高的水银柱产生的压强相等。现使气体的温度升高到1.5t0,同时调节m的高度,使b管中的水银面的高度不变。问流入a管的水银柱的长度为多少?【解析】(1)布朗运动不是液体分子的无规则运动,a错误;落在荷叶上的水呈球状是因为液体表面存在张力,b正确;液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的,c正确;物体的温度升高,物体中分子的平均动能增大,不是所有分子的动能都增大,d错误。(2)当温度为t0时,b管中气体的压强pb=pa+h=4h当温度为1.5t0时,b管中气体体积不变,设其压强为pb,则有pb1.5t0=pbt0得pb=6h设a管中水银面上升的高度为x,这时的压强为papa=pb-(h+x)得pa=5h-x这时a管中气柱长为2h-x由理想气体状态方程pa2ht0=pa(2h-x)1.5t0得x2-7hx+h2=0解得x=0.15h(另一解不合题意)答案：(1)b、c(2)0.15h7.(12分)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,(1)某同学操作步骤如下：取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液。在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积。在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定。在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误： 。(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.810-3ml,其形成的油膜面积为40 cm2,则估测出油酸分子的直径为m。【解析】(1)步骤应改为在量筒中滴入n滴该溶液,测出它的体积;步骤应改为：在蒸发皿内盛一定量的水,先在水面上撒上痱子粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定。(2)1滴该溶液含有纯油酸的体积为v=4.810-3ml0.10%=4.810-6ml=4.810-12m3,已知油膜的面积是s=40 cm2=0.004 m2,所以d=vs=1.210-9m。答案：(1)在量筒中滴入n滴该溶液,在水面上先撒上痱子粉(2)1.210-9【总结提升】油膜法估测分子大小的思路(1)理解分子模型,油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直径。(2)明确溶质和溶剂的关系,正确求出纯油酸体积v。(3)准确“数”出油酸的面积s。(4)利用d=vs求得分子直径。8.(13分)(2015山东高考)(1)(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是()a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用b.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动c.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图,截面积为s的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300 k,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303 k时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303 k。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300 k。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：当温度上升到303 k且尚未放气时,封闭气体的压强。当温度恢复到300 k时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。【解析】(1)混合均匀根本原因是分子的无规则热运动,而不是受重力的影响,a错误;水分子做永不停息的热运动,水中的小碳粒是布朗运动,它们都是无规则的,b正确;由于布朗运动的剧烈程度与颗粒的大小和温度有关,使用碳粒更小的墨汁,布朗运动会更明显,c正确;扩散现象中没有新的物质生成,不是化学反应,d错误。(2)以开始封闭的气体为研究对象,由题意可知,初状态温度t0=300 k,压