2017_2018学年高考物理专题14热学备考强化训练36分子动理论气态方程二新人教版.docx

强化训练36 分子动理论 气态方程（二）本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于：理解分子动理论的内容，掌握分子间斥力、引力和分子力的概念以及它们与分子间距离的关系。理解关于气体的物理概念和规律，掌握气体的三个实验定律、理想气体状态方程及其在高中物理热学中的应用。全卷18题，总计120分，选做题9道备用。一、破解依据物体由大量分子组成油膜法测分子直径 微观模型：固体、液体的分子视为边长等于分子直径d的“小正方体”“正方体模型”，紧密排列；气体分子视为半径等于分子直径d的“小球”“球体模型”，非紧密排列。微观量：阿伏加德罗常数 ；分子质量 ； 分子体积 ； 分子大小 ，分子数量 ，其中n为摩尔数。分子热运动布朗运动和扩散现象分子力与分子距离的关系（略）摄氏温度与绝对温度 气体实验定律与理想气态方程玻意耳定律 ；盖吕萨克定律 ； 查理定律 ； 气态方程二、 精选习题选择题（每小题5分，共50分）（15重庆）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么A.外界对胎内气体做功，气体内能减小 B.外界对胎内气体做功，气体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小 D.胎内气体对外界做功，内能增大（14上海）如图-1，在水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接。气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸璧之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同。略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态。若始末状态A、B的压强变化量pA、pB均大于零，对活塞压力的变化量为FA、FB，则（ ）AA体积增大 BA体积减小C FAFB DpApB图-1（14全国）对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是（ ）A.压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时，分子间的平均距离必然变小D.压强变小时，分子间的平均距离可能变小（17北京）以下关于热运动的说法正确的是（ ）A水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B水凝结成冰后，水分子的热运动停止C水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大（14漳州八校联考）带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V-T图-2所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则（ ）图-2Apbpc，QabQac Bpbpc，QabQac CpbQac Dpbpc，QabQac（16上海）某气体的摩尔质量为M，分子质量为m 。若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为，则该气体单位体积分子数为（ ）（阿伏伽德罗常数为NA）(A) (B) (C) (D).（14江西师大附中）以下说法正确的是（ ）A气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关（ ）B布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动C当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大E当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小（14武汉二中）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的（ ）图-3A、微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动B、当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等C、食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D、小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用E、食盐晶体在熔化过程中温度保持不变9.（17全国）如图-4，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是（ ）图-4 A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中气体对外界做功D在过程bc中气体从外界吸收热量E在过程ca中气体从外界吸收热量10.（15新课标）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，内能一定增加填空题（共10分）11.（15海南）（5分）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，阿伏伽德罗常数为，地面大气压强为，重力加速度大小为g。由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为 ，空气分子之间的平均距离为 。12.（14徐州一中）（5分）已知氮气的摩尔质量为M，在某状态下氮气的密度为，阿伏加德罗常数为NA，在该状态下体积为V1的氮气分子数为 ，该氮气变为液体后的体积为V2，则一个氮分子的体积约为 计算题（共60分）(17全国)（10分）一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.()求该热气球所受浮力的大小；()求该热气球内空气所受的重力；()设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量14.（16全国）（10分）一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。15.（15新课标）（10分）如图-5，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强P0=75.0cmHg。（）求放出部分水银后A侧空气柱的长度（）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度 图-516.（15新课标1）（10分）如图-6，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压强为，温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取，求（i）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度（ii）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强 图-617.（15海南）（10分）如图-7，一底面积为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。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。图-7 18.（15上海）（10分）如图-8，两端封闭的直玻璃管竖直放置，一段水银将管内气体分隔为上下两部分A和B，上下两部分气体初温度相等，且体积VAVB。（1）若A、B两部分气体同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？某同学解答如下：设两部分气体压强不变，由，所以水银柱将向下移动。上述解答是否正确？若正确，请写出完整的解答；若不正确，请说明理由并给出正确的解答。（2）在上下两部分气体升高相同温度的过程中，水银柱位置发生变化，最后稳定在新的平衡位置，A、B两部分气体始末状态压强的变化量分别为pA和pB，分析并比较二者的大小关系。图-8(四)选做题19. （14吉林九校）下列说法正确的是（ ）A气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和B液晶的光学性质不随所加电场的变化而变化C功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功D一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小E一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加20. .(17江苏) 科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3 109 m的球，已知阿伏伽德罗常数为6.01023 mol1.请估算该蛋白的密度(计算结果保留一位有效数字)21. （14武汉二中）已知水的摩尔质量为18 g/mol、密度为1.0103 kg/m3，阿伏加德罗常数为6.01023 mol1，试估算1 200 mL水所含的水分子数目（计算结果保留一位有效数字）。22. （15江苏）（3）给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气23.（14日照一中）有一导热气缸，气缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，大气压强为。如图-9所示，气缸水平放置时，活塞距离气缸底部的距离为L，现将气缸竖立起来，活塞将缓慢下降，不计活塞与气缸间的摩擦，不计气缸周围环境温度的变化，求活塞静止时到气缸底部的距离。图-924.（14山西大学附中）如图-10所示，U形管两臂粗细不等，开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。左端开口管中水银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm。现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求：粗管中气体的最终压强； 活塞推动的距离。图-1025. （14西工大附中）如图-11，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：稳定后右管内的气体压强p；左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p076cmHg）图-1126.（14武昌）如图-12，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置玻璃管的下部封有长l125.0 cm的空气柱，中间有一段长l225.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l340.0 cm.已知大气压强为p075.0 cmHg，现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l120.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离图-12 27.（15广东）图-13为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气A.内能增大 B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小 D.所有分子运动速率都增大 图-13三、参考答案选择题【答案】D【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。【答案】AD【解析】以两个活塞和杆整体为研究对象，初始时刻，将左端倾斜平衡后，由于温度升高，气体体积变大，活塞向B端移动。A正确，B错误；仍以两个活塞为研究对象，；pApB，D项正确；压力的变化量：FAFB，C项错误。【答案】CED【答案】C【解析】水流速度大小决定了机械能大小，和内能无关，所以A错误水结成冰以后，从液态变为固态，分子热运动的激烈程度相对减小，但热运动不会停止，一切物质的分子都在永不停息地做无规则热运动，所以B错误水的温度升高，水分子的平均动能增大，水分子的平均速率增大，但是不代表每一个水分子的速率都增大，所以选项D错误【答案】C 【解析】根据理想气体状态方程=C，整理可得：V=T，所以斜率越大，表示压强越小，即b点的压强小于c点由热力学第一定律U=W+Q经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，温度变化情况相同，所以U相等，又因经过过程ab到达状态b，体积增大，对外做功，W为负值，而经过过程ac到状态c，体积不变，对外不做功，W为零，所以第一个过程吸收的热量多故选：C【答案】ABC【答案】ACE 【解析】A、气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，决定气体的压强，因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，故A正确;B、布朗运动是固体颗粒的运动，说明液体分子做永不停息、无规则运动，故B错误；C、分子之间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，分子斥力的变化快，当r=r0时分子引力等于分子斥力，所以，r0是分子的平衡距离，rr0时，分子力表现为引力，分子距离减小时，分子势能减小，当rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子距离增大时分子势能减小，所以r=r0时，分子力为零，Ep为最小，故C正确；D、温度升高，分子平均动能增大，但是压强与分子平均动能和密度有关，故D错误；E、分子引力、斥力都随分子间距离增大而减小，故E正确；选ACE【答案】BDE【解析】A、布朗运动是固体小颗粒的运动，它是分子热运动的间接反应，但不是分子热运动；故A错误；B、分子间作用力随分子间距离的增大而减小，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等；故B正确；C、当分子力做正功时，分子势能减小；如分子由大于平衡距离的位置向平衡位置移动时，分子势能减小；故C错误；D、小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用；故D正确；E、单晶体具有规则的形状，并且也具有各向异性；故E正确；故选：BDE【答案】ABD【解析】在过程ab中，体积不变，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，压强增大， 根据查理定律，气体温度升高，一定质量的理想气体的内能由温度决定，所以气体内能增加，选项A正确，C错误；在过程ca中气体体积缩小，则外界对气体做功，选项B正确；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增加，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，选项D正确；在过程ca中，压强不变，体积变小，根据盖吕萨克定律，气体温度降低，内能减小，而外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体向外界放出热量，选项E错误【答案】CDE【解析】填空题【答案】，【解析】设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生，即：分子数，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，而，所以【答案】V1NA/M MV2/V1NA 【解析】气的质量为：m=V1，氮气的物质的量为：n=；故质量为m的水所含的分子数为：N=nNA=；该氮气变为液体后的体积为V2，则一个氮分子的体积约为：V0=计算题【答案】(2)() Vg0；() Vg0；()V0T0m0。解析 (2)()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为0在温度为T时的体积为VT，密度为(T)由盖吕萨克定律得联立式得(T)0气球所受到的浮力为f(Tb)gV联立式得fVg0()气球内热空气所受的重力为G(Ta)Vg联立式得GVg0()设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mgfGm0g联立式得mV0T0m0【答案】4【解析】（2）设氧气开始时的压强为p1,体积为V1，压强变为p2（两个大气压）时，体积为V2，根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1设用去的氧气在p0（1个大气压）压强下的体积为V0，则有p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V，则氧气可用的天数为N=V0/V联立式，并代入数据得N=4（天） 【答案】（1）12.0cm；（2）13.2cm【解析】(1)以cmHg为压强单位，设A侧空气长度l=10.0cm时压强为P；当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为P1，由玻意耳定律得16.【答案】（）；（）。【解析】（2）（10分）（）设初始时气体体积为，在大活塞与大圆筒地步刚接触时，缸内封闭气体的体积为，温度为。由题给条件得在活塞缓慢下移的过程中，用表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得故缸内气体的压强不变。由盖-吕萨克定律有联立式并代入题给数据得（）在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为，在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为，由查理定律，有联立式并代入题给数据得 【答案】【解析】A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为、，在漏气前，对A分析有，对B有B最终与容器底面接触后，AB间的压强为P，气体体积为，则有因为温度失重不变，对于混合气体有，漏气前A距离底面的高度为，漏气后A距离底面的高度为联立可得【答案】（1）不正确。（2）【解析】（1）不正确。水银柱移动的原因是升温后，由于压强变化造成受力平衡被破坏，因此应该假设气体体积不变，由压强变化判断移动方向。正确解法：设升温后上下部分气体体积不变，则由查理定律可得因为，pApB，可知，所示水银柱向上移动。（2）升温前有pB=pA+ph（ph为汞柱压强）升温后同样有pB =pA+ph两式相减可得（四）选做题【答案】ADE【解析】A物体内能指所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故A确；B液晶具有液体的流动性，又具有光学的各向异性，B错误；C、热力学第二定律表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的）也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现故C错误;一定量的气体，在体积不变时，温度降低，压强减小，根据气体压强原理知道分子每秒平均碰撞次数也减小故D确F、一定量的气体，在压强不变时，随着温度降低体积在减小，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数在增加，故E确【解析】 (3)摩尔体积Vr3NA或V(2r)3NA由密度，解得(或)代入数据得1103 kg/m3(或5102 kg/m3，51021103 kg/m3都算对)21.【答案】41025个【解析】水分子数目为 NNA代入得：N=61023=41025（个）22.【答案】【解析】A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为、，在漏气前，对A分析有，对B有B最终与容器底面