高考物理课标Ⅰ专用复习专题测试选考专题十五热学共111

1、专题十五热学,高考物理 (新课标专用),A组统一命题课标卷题组 1.2015课标,33(1),5分,0.425(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是。 A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的,五年高考,答案ACD扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A正确;气体、液体、固体的分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不

2、属于化学变化,B错误。,解题关键扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。固体、液体和气体中都能发生扩散现象。扩散现象的快慢与温度有关。,2.2013课标,33(1),6分,0.257(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是() A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变,答案BCE分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F为引力。综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小

3、后又变大,A项错误。分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。,规律总结如图所示,3.(2017课标,33,15分)(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是。,A.图中两条曲线下面积相等,B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的

4、氧气分子数目 E.与0 时相比,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 (2)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ,汽缸导热。 ()打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; ()接着打开K3,求稳定时活塞的位置; ()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ,求此时活塞下方气体的压强。,

5、答案(1)ABC (2)()2p0()B的顶部()1.6p0,解析(1)本题考查气体分子速率及分布率。 每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积为1,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400 m/s区间图线下的面积可知0 时出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。 (2)本题考查气体实验定律。 ()设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得 p0V=p1V1

6、 (3p0)V=p1(2V-V1) 联立式得 V1= p1=2p0 ()打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V),时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得 (3p0)V=p2V2 由式得 p2=p0 由式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2=p0。 ()设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由查理定律得 = 将有关数据代入式得 p3=1.6p0,思路点拨活塞封闭的气体 通过分析活塞的受力,利用平衡条件可获得活塞两侧气体压强之间的关系。注意轻质物体在任意状态下所受合外力均为

7、0。,4.(2017课标,33,15分)(1)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是。 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变,(2)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

8、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。,答案(1)ABD (2)()Vg0()Vg0 ()V0T0(-)-m0,解析(1)气体自发扩散时不对外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得U=W+Q=0,故气体内能不变,选项A正确,C错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故U0,气体内能增大,故理想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项B、D正确,选项E错误。,知识归纳对气体做功及理想气体内能的理解 气体自由扩散时,体积虽变大,

9、但没有施力和受力物体,因此不做功;气体被压缩时,体积减小,外界对气体做功;理想气体不计分子势能,因此理想气体的内能等于所有分子的动能。,(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 f=Vg0 ()气球内热空气所受的重力为 G=(Ta)Vg 联立式得G=Vg0 ()设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得 mg=f-G-m0g 联立式得m=V0T0(-)-m0,5.(2017课标,33,15分)(1)如图,一定质量的理

10、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。,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,(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,

11、如图(b)所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为,重力加速度大小为g。求: ()待测气体的压强; ()该仪器能够测量的最大压强。,答案(1)ABD(2)()(),解析(1)本题考查气体实验定律、热力学定律。由p-V图可知,在过程ab中体积不变,气体不对外做功,W=0,压强增大,温度升高,气体内能增加,选项A正确,C错误;过程bc为等温变化过程,理想气体内能不变,而体积增大,气体对外做功,W0,气体从外界吸收热量,选项D正确;过程ca为等压变化过程,体积减小,外界对气体做功,W0,由盖吕萨克定律知气体温度降低,内能减

12、小,由U=W+Q知Q0,气体放出热量,选项B正确,E错误。,审题指导p-V图象问题的审题思路 看轴确定图象为p-V图象,(2)()水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为V,压强等于待测气体的压强p。提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中水银面比顶端低h;设此时封闭气体的压强为p1,体积为V1,则 V=V0+d2l V1=d2h 由力学平衡条件得,p1=p+gh 整个过程为等温过程,由玻意耳定律得 pV=p1V1 联立式得 p= ()由题意知 hl 联立式有 p 该仪器能够测量的最大压强为 pmax=,6.(2016课标,33,15分)(1)关于热力学

13、定律,下列说法正确的是。 A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 (2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差p与气泡半径r之间的关系为p=,其中=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压 强p0=1.0105 Pa,水的密度=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。 ()求在水下10 m处气泡内外的压强差; ()忽略水温随

14、水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。,答案(1)BDE(2)()28 Pa()1.3,解析(1)若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做功是改变物体内能的途径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做功,由理想气体状态方程=C知,气体温 度升高,内能增加,故一定吸热,选项C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两个系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。,易错点拨(1)吸放热与温度的升降没有直接因果关系;(2)内能改变的两个途径为热传递和

15、做功;(3)分析等压膨胀过程的吸放热时要分析其内能的变化;(4)弄清热平衡的含义。,(2)()当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为p1,则 p1= 代入题给数据得 p1=28 Pa ()设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为p2,内外压强差为p2,其体积为V2,半径为r2。 气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2 由力学平衡条件有 p1=p0+gh+p1 p2=p0+p2 气泡体积V1和V2分别为,V1= V2= 联立式得 = 由式知,pip0,i=1,2,故可略去式中的pi项。代

16、入题给数据得 =1.3,易错点拨此题给出水下气泡内外的压强差的关系式,对确定封闭气体压强带来一定困难,既要准确表达,又要学会合理近似。,7.(2016课标,33,15分)(1)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是。 A.气体在a、c两状态的体积相等 B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 (2

17、)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。,答案(1)ABE(2)4天,解析(1)由理想气体状态方程=C知,p=T,因此气体在a、c两状态的体积相等,故A项正确; 对理想气体而言,内能由温度决定,因TaTc,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能,选项B正确;过程cd为等温变化,内能不变(U=0),压强变大,体积减小,外界对气体做功(W0),由热力学第一定律U=W+Q,知Q0,对外做功,W|W|,选项

18、D错误;bc和da过程中温度改变量相同,故体积变化量与压强的乘积相同,由W=Fl=pSl=pV知,选项E正确。,评析本题考查了气体实验定律、p-T图象、热力学第一定律。试题涉及的过程多,有一定的难度。,(2)设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2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),解题指导解答此题的关键是

19、将用去的氧气在p2状态下的体积转化为在p0(1个大气压)状态下的体积,从而可以计算出氧气在p0下的可用天数。,易错点拨没有将开始时氧气的体积转化为1个大气压下的体积而直接进行计算,不在同一状态的气体,不能直接进行计算。,8.(2016课标,33,15分)(1)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,

20、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=75.0 cmHg。环境温度不变。,答案(1)CDE(2)144 cmHg9.42 cm,解析(1)由于非理想气体分子间作用力不可忽略,内能包括分子势能,则气体的内能与体积有关,再者即使是理想气体,内能取决于温度和分子数目,质量相同的气体,当分子数目不同、温度相同时,内能也不相同,故A项错误;物体的内能与其机械运动无关,B项错误;由热力学第一定律知,气体被压缩时,若同时向外散热,则内

21、能可能保持不变,C项正确;对于一定量的某种理想气体,体积变化时分子势能不变,其内能只取决于分子平均动能的变化,而温度是分子平均动能的标志,所以D项正确;由理想气体状态方程=C知,p不变V增大,则T增大,故E项正确。,知识归纳物体的内能与物体的机械运动无关;一定量的实际气体的内能与气体体积、温度都有关,而一定量的理想气体的内能只与温度有关。,(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。活塞被下推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+(20.0-5.00)

22、cmHg l1= cm 由玻意耳定律得p1l1=p1l1 联立式和题给条件得 p1=144 cmHg 依题意p2=p1 l2=4.00 cm+ cm-h 由玻意耳定律得p2l2=p2l2 联立式和题给条件得h=9.42 cm,审题指导由于环境温度不变,玻璃管内气体发生的是等温变化,适用规律是玻意耳定律,分别以左管内和右管内气体为研究对象,找出初末状态参量,列出玻意耳定律方程即可求解。,9.(2015课标,33,15分,0.307)(1)下列说法正确的是。 A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体

23、,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变 (2)如图,一固定的竖直汽缸由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m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00105 Pa,温度为T=303 K。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T1=495 K。

24、现汽缸内 气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求 ()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; ()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。,答案(1)BCD(2)()330 K()1.01105 Pa,解析(1)晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A错误;单晶体光学性质各向异性,B正确;同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体,C正确;如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发生改变,内能也会改变,E错误。,规律总结晶

25、体分为单晶体和多晶体,单晶体有确定的熔点,具有各向异性,多晶体有确定的熔点,具有各向同性。非晶体没有确定的熔点,具有各向同性。,(2)()设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2。由题给条件得 V1=S2+S1 V2=S2l 在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p) 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 T2=330 K ()在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1。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

26、变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有,= 联立式并代入题给数据得 p=1.01105 Pa,评分细则第()问6分,式各1分,式2分,式各1分;第()问4分,式各2分。,审题指导()在大活塞与大圆筒底部接触前的过程,由于大气压不变,活塞重力不变,又忽略摩擦力,则缸内气体为等压变化,遵守盖吕萨克定律。()大活塞被卡住以后,气体体积不再变化,则封闭气体遵守查理定律。,10.(2014课标,33,9分,0.303)(1)下列说法正确的是。 A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各

27、向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 (2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内,汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p,活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h,外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时,活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变,重力加速度大小为g。,答案(1)BCE(2),解析(1)水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项

28、错。正是表面张力使空中雨滴呈球形,则B项正确。液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性质,C项正确。高原地区大气压较低,对应的水的沸点较低,D项错误。因为纱布中的水蒸发吸热,则同样环境下湿泡显示的温度较低,E项正确。 (2)设汽缸的横截面积为S,沙子倒在活塞上后,对气体产生的压强为p,由玻意耳定律得 phS=(p+p)(h-h)S 解得p=p 外界的温度变为T后,设活塞距底面的高度为h。根据盖吕萨克定律,得 = 解得h=h 据题意可得p= 气体最后的体积为V=Sh,联立式得V=,解题指导汽缸壁导热良好,活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动,在外界温度T0不变的情况下,将质量为m的沙子倒到活塞

29、上表面的过程中,封闭气体做等温变化,满足玻意耳定律(p1V1=p2V2)。沙子倒完后,外界温度变化,封闭气体做等压变化,满足盖吕萨克定律。,B组自主命题省(区、市)卷题组 1.(2017北京理综,13,6分)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,答案C本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误

30、;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D项错误。,易错点拨分子热运动与物体运动、物态变化的关系 水流速度大,只是说明水流整体运动的动能大,是宏观运动的表现,而分子热运动是指物体内部的分子微观层面的运动,两者没有必然联系;水凝结成冰的过程,温度保持不变,分子热运动的平均动能不变,这一过程中物体放出热量,内能减少。,2.(2017上海单科,8,3分)一个密闭容器由固定导热板分隔为体积相同的两部分,分别装有质量不等的同种气体。当两部分气体稳定后,它们的() A.密度相同B.分子数相同 C.分子平均速率相同D.分子间平均距离相同,答案C本题考查温度的微观意义。根据=可知

31、,m不等,V相等,则不相等,A项错误。质量 不等的同种气体的分子数不相等,B项错误。当两部分气体稳定后,二者的温度是相等的,故同种气体分子的平均速率相同,C项正确。同体积、不同质量的同种气体分子间距不相同,D项错误。,审题指导温度的微观意义 题目中的关键词是“固定导热板”。“固定”说明两部分气体的体积不变。“导热”说明有热传递发生,稳定后两部分气体的温度相同。再结合温度是分子平均动能的标志解题。,3.(2017上海单科,12,4分)如图,竖直放置的U形管内装有水银,左端开口,右端封闭一定量的气体,底部有一阀门。开始时阀门关闭,左管的水银面较高。现打开阀门,流出一些水银后关闭阀门。当重新平衡时(

32、) A.左管的水银面与右管等高 B.左管的水银面比右管的高 C.左管的水银面比右管的低 D.水银面高度关系无法判断,答案D本题考查气体状态参量、气体实验定律。初态时右侧封闭气体的压强pp0,打开阀门,流出一些水银后关闭阀门,当重新平衡时,因封闭气体的体积变大,由pV=C知压强p减小,因气体末态压强p有可能大于p0、等于p0或小于p0,故左右两管水银面的高度关系无法判断,选项D正确。,易错点拨pV=C的应用 本题易错点是误认为右侧管内气体压强保持不变或始终大于p0。因右侧管内气体封闭,由pV=C可知,当V增大时p减小。,4.2015福建理综,29(1),6分下列有关分子动理论和物质结构的认识,其

33、中正确的是。 A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性,答案B在分子间作用力表现为斥力时,随着分子间距离的减小分子势能增大,选项A错误;温度越高,物体中分子无规则运动越剧烈,选项B正确;物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例随温度升高而增多,选项C错误;单晶体的物理性质是各向异性,而多晶体则是各向同性的,选项D错误。,5.(2015北京理综,13,6分)下列说法正确的是() A.物体放出热量,其内能一定减小 B.物体对外做功,其内能一定减小

34、C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加 D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变,答案C根据热力学第一定律U=Q+W判断,只有C项正确。,6.2015福建理综,29(2),6分如图,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则。 A.TbTc,QabQacB.TbTc,QabQacD.Tb=Tc,QabQac,答案C由理想气体状态方程知=,故Tc=Tb;过程ab和ac中内能改变量相同, ac过程气体体积不变,做功为0,W1=0,ab过程气体体积增大,

35、气体对外做功W20,由热力学第一定律Q+W=U知QacQab,选项C正确。,7.2015重庆理综,10(1),6分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,答案D中午比清晨时温度高,所以中午胎内气体分子平均动能增大,理想气体的内能由分子动能决定,因此内能增大;车胎体积增大,则胎内气体对外界做功,所以只有D项正确。,8.(2015广东理综,17,6分)(多选)图为某实验器材的结构示意

36、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,答案AB由于金属内筒导热而隔热外筒绝热,故水升温过程中封闭空气不停地从内筒吸收热量而不向外放热,且封闭空气的体积不能改变即不做功,故由热力学第一定律可知其内能一定增大,A正确;由=C知温度升高时封闭空气的压强一定增大,B正确;气体分子间作用力微弱,即 使考虑分子间作用力,也因气体体积不变,分子间平均距离不变,某两分子间距离变化情况不能确定,而不能判定分子间作用力变化情况,C错误;温度升高时,分子平均动能增大,但这并

37、不意味着每个分子的运动速率都增大,D错误。,9.(2014广东理综,17,6分)(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体() A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小 C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小,答案AC袋内气体与外界无热交换即Q=0,袋四周被挤压时,体积V减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律U=W+Q,气体内能增大,则温度升高,由=常数知压强增大,选项A、C正 确,B、D错误。,10.2015山东理综,37(1)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

38、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,答案bc,解析墨汁与水混合均匀的过程,是水分子和碳粒做无规则运动的过程,这种运动与重力无关,也不是化学反应引起的。微粒越小、温度越高,无规则运动越剧烈,可见,b、c正确,a、d均错。,11.(2017上海单科,16)如图,汽缸固定于水平面,用截面积为20 cm2的活塞封闭一定量的气体,活塞与缸壁间摩擦不计。当大气压强为1.0105 Pa、气体温度为87 时,活塞在大小为40 N、方向向左的力F作用下保持静止,气体

39、压强为Pa。若保持活塞不动,将气体温度降至27 ,则F变为N。,答案1.21050,解析以活塞为研究对象,对其进行受力分析,如图所示(其中封闭气体的压强为p1) 由平衡条件可得 F+p0S=p1S 则p1=p0+ 代入数据,得 p1=1.2105 Pa 保持活塞不动,就意味着气体的体积没有发生变化,即气体发生的是等容变化,设气体温度降至27时的压强为p2,则 = 代入数据,得 p2=1.0105 Pa 对活塞列平衡状态方程,F+p0S=p2S 得F=0 N,方法技巧封闭气体压强的计算方法 在求解封闭气体压强时,一般选取活塞、液柱或容器为研究对象,对其进行受力分析。然后再根据其所处状态,列出相应

40、的平衡状态方程或牛顿第二定律方程并进行求解。,12.(2017江苏单科,12A,12分)(1)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图象如图所示。下列说法正确的有。 A.AB的过程中,气体对外界做功 B.AB的过程中,气体放出热量 C.BC的过程中,气体压强不变 D.ABC的过程中,气体内能增加 (2)甲和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同,(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。,(3)科学家

41、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310-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.01023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字),答案(1)BC(2)甲乙(3)见解析,解析(1)本题考查气体实验定律、V-T图象的理解与应用、热力学第一定律。AB的过程中,气体体积减小,外界压缩气体做功,故A项错误;温度不变,则气体的内能不变,由热力学第一定律可知,气体应该放出热量,故B项正确。由V-T图象可知,BC的过程中,气体压强不变,即C项正确。ABC的过程中,温度先不变后降低,故气体的内能先不变后减少,故D

42、项错误。,知识链接决定内能的因素 物体的内能决定于分子个数、分子动能、分子势能三个因素。对于一定质量的理想气体,分子个数一定,分子势能忽略不计,故其内能只决定于温度。,(2)本题考查布朗运动。相同温度的条件下,炭粒较大的其布朗运动的激烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时刻所在位置连线的距离就较短,故甲图中炭粒的颗粒较大;炭粒大小相同时,温度越高,分子的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈。 (3)摩尔体积V=r3NA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),友

43、情提醒物体的体积与分子体积的关系 对于固体和液体,可以忽略分子间的空隙,其体积=单个分子的体积分子的个数。对于气体,上述结论不成立,因为气体分子的间隙较大,不能忽略。,13.2015重庆理综,10(2),6分北方某地的冬天室外气温很低,吹出的肥皂泡会很快冻结。若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1,压强为p1,肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2。整个过程中泡内气体视为理想气体,不计体积和质量变化,大气压强为p0。求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。,答案p1-p0,解析设冻结后肥皂膜内气体压强为p2,根据理想气体状态方程得=,解得p2=p1,所以 冻结后肥皂膜内外气体的压强差为p=p2-p0=p1-p0。

44、,14.2015山东理综,37(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。,答案() p0() p0S,解析()以开始封闭的气体为研究对象,由题意可知,初状态温

45、度T0=300 K,压强为p0,末状态温度T1=303 K,压强设为p1,由查理定律得 = 代入数据得 p1= p0 ()设杯盖的质量为m,刚好被顶起时,由平衡条件得 p1S=p0S+mg 放出少许气体后,以杯盖内的剩余气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T2=303 K,压强p2=p0,末状态温度T3=300 K,压强设为p3,由查理定律得 = 设提起杯盖所需的最小力为F,由平衡条件得 F+p3S=p0S+mg 联立式,代入数据得,F= p0S,15.2014山东理综,37(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3103 kg、体积V0=0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的

46、浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h1=40 m,筒内气体体积V1=1 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h2时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。 已知大气压强p0=1105 Pa,水的密度=1103 kg/m3,重力加速度的大小g=10 m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。,答案2.5 m310 m,解析当F=0时,由平衡条件得 Mg=g(V0+V2) 代入数据得 V2=2.5 m3 设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2,由题意得 p1=p0+gh1 p

47、2=p0+gh2 在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得 p1V1=p2V2 联立式,代入数据得 h2=10 m,C组教师专用题组 1.(2016北京理综,20,6分)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 m、2.5 m的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。 某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度

48、的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。 据此材料,以下叙述正确的是() A.PM10表示直径小于或等于1.010-6 m的悬浮颗粒物 B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力 C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大,答案CPM10的直径小于或等于1010-6 m=1.010-5 m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡,B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判断PM2.5的浓度随高度的增加而增大,D错误。,失分警示本题易错选D而失分,题目中明确提出“近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略

49、有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小”,并没有明确PM2.5的浓度随高度的变化情况。,2.2015江苏单科,12A(1)(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有。 A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同,答案AD晶体才有固定的熔点,A正确。熔化的蜂蜡呈椭圆形说明云母片导热具有各向异性的特点,故此现象说明云母片是晶体,B错误;晶体具有各向异性的原因

50、是物质微粒在空间的排列是规则的,而在不同方向上单位长度内的物质微粒数目不同,引起不同方向上性质不同,故C错误。石墨的物质微粒在空间上是片层结构,而金刚石的物质微粒在空间上是立体结构,从而引起二者在硬度、熔点等物理性质上的差异,D正确。,3.2014重庆理综,10(1),6分重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)() A.压强增大,内能减小 B.吸收热量,内能增大 C.压强减小,分子平均动能增大 D.对外做功,分子平均动能减小,答案B储气罐中气体体积不变,气体不做功,当温度升高时,气体压强增大,气体

51、内能增大,分子平均动能增大;由热力学第一定律可知,气体一定吸热,故选项B正确。,4.(2013北京理综,13,6分)下列说法正确的是() A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.物体对外界做功,其内能一定减少,答案A布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)分子的运动,故A选项正确,B选项错误;由热力学第一定律U=W+Q知,若物体从外界吸收热量同时对外做功,其内能也可能不变或减少,C选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能也可能增加或不变,D选项错误。,5.(2014北京理

52、综,13,6分)下列说法中正确的是() A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变,答案B温度是物体分子平均动能的标志,温度升高则其分子平均动能增大,反之,则其分子平均动能减小,故A错误B正确。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,宏观上取决于物体的温度、体积和质量,故C、D错误。,6.2014山东理综,37(1)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸内气体。(双选,填正确答案标号) a.内能增加b.对外做功 c.压强增大d

53、.分子间的引力和斥力都增大,答案ab,解析因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,a正确。因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0+不变,c错误。由盖吕萨克定律=恒量可知气体体积膨胀,对外做功,b 正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,故d错误。,7.2015海南单科,15(1),4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。,答案,解

54、析可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的,即mg=p0S=p04R2,故大气层的空气总质量m=,空气分子总数N=NA=。由于hR,则大气层的总体积V=4R2h, 每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体,则有Na3=V,可得分子间的平均距离a=。,8.2015江苏单科,12A(2)在装有食品的包装袋中充入氮气,可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性,在包装袋中充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试。测试时,对包装袋缓慢地施加压力。将袋内的氮气视为理想气体,则加压测试过程中,包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力(选填“增大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能(选填“

55、增大”、“减小”或“不变”)。,答案增大不变,解析对包装袋缓慢施加压力,袋内气体的温度不变,压强增大。所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子的撞击力增大。理想气体的内能由气体分子的动能决定,而温度是分子平均动能的标志,所以,温度不变,气体内能不变。,9.2015海南单科,15(2),8分如图,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

56、A移动的距离。,答案,解析初始状态下A、B两部分气体的压强分别设为pA0、pB0,则对活塞A、B由平衡条件可得: p0S+mg=pA0S pA0S+mg=pB0S 最终状态下两部分气体融合在一起,压强设为p,体积设为V,对活塞A由平衡条件有 p0S+mg=pS 对两部分气体由理想气体状态方程可得 pA0V+pB0V=pV 设活塞A移动的距离为h,则有 V=2V+hS 联立以上五式可得 h=,10.2015江苏单科,12A(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1 L。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0.45 L。请通过计算判断该包装袋是

57、否漏气。,答案见解析,解析若不漏气,加压后气体的温度不变,设其体积为V1,由理想气体状态方程得 p0V0=p1V1 代入数据得V1=0.5 L 因为0.45 L0.5 L,故包装袋漏气。,11.(2014江苏单科,12A,12分)一种海浪发电机的气室如图所示。工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。 (1)下列对理想气体的理解,正确的有。 A.理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型 B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C.一定质量的某种理想气体的

58、内能与温度、体积都有关 D.在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律,(2)压缩过程中,两个阀门均关闭。若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了3.4104 J,则该气体的分子平均动能(选填“增大”、“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104 J。 (3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27 ,体积为0.224 m3,压强为1个标准大气压。已知1 mol气体在1个标准大气压、0 时的体积为22.4 L,阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1。计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字),答案(1)AD

59、(2)增大等于(3)51024或61024,解析(1)理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用力的情况下而抽象出的一种理想化模型,A正确。实际气体能视为理想气体的条件是温度不太低、压强不太大,B错误。理想气体分子间无分子力作用,也就无分子势能,故一定质量的理想气体,其内能与体积无关,只取决于温度,C错误。由理想气体模型的定义可知D正确。 (2)因此过程中气体与外界无热交换,即Q=0,故由U=W+Q知W=U。因理想气体的内能等于所有分子的分子动能之和,故其内能增大时,分子平均动能一定增大。 (3)设气体在标准状态时的体积为V1,等压过程= 气体物质的量n=,且分子数N=nNA 解得N=NA 代入数据得N=51024(或N=61024),12.(2013重庆理综,10,12分)(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时,() A.室内空气的压强比室外的小 B.室内空气分子的平均动能比室外的大 C.室内空气的密度比室外的大 D.室内空气对室外空气做了负功 (2)汽车未装载货物时,某个轮胎内气体的体积为V0,压强为p0;装载货物后,该轮胎内气体的压强增强了p。若轮胎内气体视为理想气体,其质量、温度在装载货物前后均不变,求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。,答案(1)B(2)V=-,解析(1)因为室内