(江苏专版)2021高考物理二轮复习第1部分专题突破篇限时集训13分子动理论气体及热力学定律

1、专题限时集训(十三)分子动理论气体及热力学定律(建议用时：40分钟)1. (12分)(2021 泰州模拟)某学习小组做了如下实验，先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一局部气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯内，气球逐渐膨胀起来，如图6所示.图6(1) 在气球膨胀过程中，以下说法正确的选项是 A. 该密闭气体分子间的作用力增大B. 该密闭气体组成的系统熵增加C. 该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的D. 该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和(2) 假设某时刻该密闭气体的体积为V密度为p，平均摩尔质量为M阿伏加德罗常数为NA,那么该密闭气体的分子个数为

2、;(3) 假设将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6 J的功，同时吸收了 0.9 J的热量，那么该气体内能变化了 J ;假设气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，那么该气球内气体的温度 (填升高或者降低)【解析】 (1)气体膨胀，分子间距变大，分子间的引力和斥力同时变小，故A错误；根据热力学第二定律，一切宏观热现象过程总是朝着熵增加的方向进行，故该密闭气体组成的系统熵增加，故B正确；气体压强是由气体分子对容器壁的碰撞产生的，故C错误；气体分子间隙很大，该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误.pVpV(2) 气体物质的量为：n= m;该密闭气体的分子个数为

3、：N= nNA= mNA.(3) 气体对外做了 0.6 J的功，同时吸收了 0.9 J的热量，根据热力学第一定律，有： U= VW Q=- 0.6 J + 0.9 J = 0.3 J;假设气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，气体迅速膨 胀，对外做功，内能减小，温度降低.pV【答案】 (1)B诂2 (3)0.3 降低2. (12分)(1)关于饱和汽和相对湿度，以下说法中错误的选项是 .A. 使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法B. 空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压C. 密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽，假设温度升高，同时增大容器的容积，饱和汽压可能会减小D. 相对湿度过小时

4、，人会感觉空气枯燥(2)如图7所示，一定质量的理想气体发生如下图的状态变化，从状态A到状态B,在相同时间内撞在单位面积上的分子数 (选填“增大 “不变或“减小)，从状态A经B、C再回到状态A,气体吸收的热量 放出的热量(选填“大于“小于或“等于).321riip/aUmAB-J11J2 3*兀图7(3)阿伏加德罗常数为 6.0 x 1023mo1,在标准状态(压强po= 1 atm、温度t o= 0 C) 下任何气体的摩尔体积都为22.4 L，第(2)问中理想气体在状态 C时的温度为27 C,求该气体的分子数.(计算结果取两位有效数字)【解析】 (1)饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决

5、于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，那么使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，故A正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B正确；温度升高，饱和气压增大，故C错误；相对湿度过小时，人会感觉空气枯燥，故D正确.(2)理想气体从状态 A到状态B,压强不变，体积变大，分子的密集程度减小，所以在 相同时间内撞在单位面积上的分子数减小，从状态A经B、C再回到状态 A,内能不变，一个循环过程中，A到B气体对外做的功 W$ 2X3 J=-6 J , B到C过程中外界对气体做功1W= 2(1 + 3) x 2 J= 4 J , C到A体积不变不做功，

6、所以W= W+2 J,根据 U= VM- QQ= 2J，即一个循环气体吸热2J，所以一个循环中气体吸收的热量大于放出的热量.V0 V1 V(3)根据盖吕萨克定律：-=代入数据：=-，解得标准状态下气体的体I。11273 + 27273V109122积为 V = 0.91 L , N NA= 224X 6X 1023= 2.4 x 10(个).【答案】 (1)C(2)减小 大于(3)2.4 X 10 22个3. (12分)(2021 江苏徐州高三考前模拟)(1)以下说法中正确的选项是 .A. 单晶体的所有物理性质都具有各向异性B. 悬浮在液体中的花粉颗粒的无规那么运动是热运动C. 相同温度下，氢

7、分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能D. 随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小(2) 某同学做“用油膜法估测分子大小的实验时，在边长约30 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉均匀的撒在水面上，用注射器滴一滴 (选填“纯油酸或“油酸酒精溶液)在水面上稳定后，在玻璃板上描下油膜的轮廓，放到坐标纸上估算出 油膜的面积，还需要知道 ，就可以算出分子直径.(3) 如图8所示，内壁光滑的导热汽缸里封闭了一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S,质量不计，离缸底的距离为Li.由于环境温度缓慢下降，使得活塞缓慢下降到距离缸底L2处大气压强为 po,被封闭气体初始状态的热力学温度为T

8、i、内能为E.图8 求活塞下降到距离缸底 L2处时，缸内封闭气体的温度； 一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q【解析】(1)单晶体具有各向异性，不能说单晶体的所有物理性质都具有各向异性，A项错误；悬浮在液体中的花粉颗粒的无规那么运动是布朗运动，不是热运动，B项错误；温度是分子的平均动能的标志，相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能，C项正确；随着分子间距离的增大，分子势能不一定减小，当分子力表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，D项错误.(2) 油膜法测分子直径实验中，用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上，让它形成单分V子油膜实验过程中，由

9、d= 可知，还需要知道向水面滴入的油酸酒精溶液中的纯油酸体积.(3) 气体发生等压变化，有!tS= ls解得封闭气体的温度为 T2=罟.Ei E2设气体在T2时的内能为E，由题意有=I 1 I 2气体状态变化过程中内能变化了 U Ea-E=竺ELi外界对气体做功 W po( Li - L2) S由热力学第一定律 U= VW Q整个过程中通过缸壁传递的热量Q=-L1E1 一 p()( L1 一 匕)S【答案】(1)C(2)油酸酒精溶液油酸酒精溶液中的纯油酸体积学L2 L1E1p( L1L)SL14. (12分)(2021 江苏四校高三模拟)(1)卜列说法正确的选项是.A. 气体的温度升高时，分子

10、的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对 器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B. 液晶分子在特定方向排列比拟整齐，但不稳定C. 液体的外表张力是由于液体分子间的相互作用引起的D. 物理性质各向同性的一定是非晶体33一2(2)水的密度 p = 1.0 x 10 kg/m、摩尔质量 M= 1.8 x 10 kg/mol，阿伏加德罗常 数为NA= 6.02 x 10 23 mol 一1，一滴露水的体积大约是6.0 x 10 一8 m3,它含有 个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进6.0 x 107个水分子时，喝进水的质量是kg.(保存两位有效数字)(3) 一定质量的理想气体

11、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9所示，该气体在状态 A时的温度为27 C,那么： 该气体从状态 A到状态C的过程中内能的变化量是多大？ 该气体从状态 A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？【解析】(1)根据理想气体的状态方程 pV= C,当气体的温度升高时，假设体积也同时增大，气体的压强不一定增大，A项错误；液晶分子在特定方向排列比拟整齐，但不稳定，B项正确；液体的外表张力是由于外表层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力，C项正确；晶体分单晶体和多晶体，单晶体具有各向异性特征，多晶体具有各向同性特 征，D项错误.一 2M(

12、2)水的摩尔质量为 M= 1.8 x 10 kg，水的摩尔体积为，个水分子的体积为pMpNfV V21一滴露水含有水分子的个数为N-= X pNa= 2.0 X 10个V MN一6喝进水的物质的量为 n= 1X 10 molNa故水的质量 m= nM= 1.8 X 10 _18 kg.pV 由图示图象可知，PaVa= pCVc,由理想气体状态方程：Y = C可知，A、C两状态的温度相等，由于理想气体内能仅与温度有关，A、C两状态温度相等，两状态气体内能相等,那么从A到C过程气体内能的变化量为 0.气体从状态 A到状态C体积增大，对外做功，即W0; Ta= Tc,所以状态 A到状态C的过程中内能

13、变化量为0.由热力学第一定律得：30,所以A-C的过程中是吸热.从A到B过程，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，只有B到C过程气体对外做功，故吸收的热量为：5 3 3Q= W= pA V= 1X 10 X (3 X 10 1X 10 )J = 200 J.【答案】(1)BC (2)2.0 X 101.8 X 10 (3)0 吸热 200 J5. (12分)(2021 江苏扬州四模)(1)以下说法正确的选项是 .A. 阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动B. 压缩气体需要做功，说明气体分子间存在斥力C. 晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，

14、而分子平均 动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点D. 两个分子甲和乙相距较远 (此时它们之间的作用力可以忽略 )，设甲固定不动，乙逐 渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后 增大(2)利用单分子油膜法可以粗略测定分子的大小和摩尔质量某种油的密度为p ,取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴.将其中一滴滴在广阔水面， 形成面积为S的单分子油 膜，阿伏加德罗常数为 NA.假设把分子看作球形，那么估算出它的直径是 ，油的摩尔 质量是(3)如图10所示是农业上常用的农药喷雾器，贮液筒与打气筒用细连接管相连，贮液筒容积为8 L(不计贮液筒两端连接管体积 )，打气筒活塞

15、每循环工作一次，能向贮液筒内压入1 atm的空气200 mL,现翻开喷雾头开关 K,装入6 L的药液后再关闭，设周围大气压恒为1 atm，打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变求：要使贮液筒内药液上方的气体压强到达3 atm，打气筒活塞需要循环工作的次数；翻开喷雾头开关 K直至贮液筒内、外气压相同时，贮液筒向外喷出药液的体积.【解析】(1)阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒随空气流动而形成的，并不是布朗运动，选项 A错误；压缩气体需要做功，是因为存在气体压强，选项B错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变， 因此温度能保持稳定不

16、变，所以晶体有固定的熔点，选项C正确；两个分子甲和乙相距较远 (此时它们之间的作用力可以忽略 )，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，选项D错误.由题意知一滴油滴的体积为专，那么油分子直径为d=ns；单个分子的体积为3n d 6=6n3S3那么油的摩尔体积为_ n 7Vmol = N3 ,6n S那么油的摩尔质量为(3)贮液筒内药液上方的气体体积为8 L 6 L = 2 L ,设1 atm下，打入贮液筒的气体体积为 V总体积 V,那么：Vi = V+ 70设1 atm 下，气体的压强：pi= 1 atm打入贮液筒气体后体

17、积：V= V打入贮液筒气体后的压强：p2= 3 atm由理想气体方程得：p2 = pV解得：V= 4 L打气次数：n = 0-2V- = 20.翻开喷雾头开关 K直至贮液筒内外气压相同时，p3= 1 atm由理想气体方程得：p1V = p3V解得：Vb= Vi= 6 L故喷出药液的体积 V= M V= 4 L.V n pNaV【答案】(1)C (2)3 (3)20次 4 LnS 6n S6. (12分)(2021 江苏盐城二模)(1)以下说法中正确的选项是 .A. 系统在吸收热量时内能一定增加B. 悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈C. 封闭容器中的理想气体，假设温度

18、不变，体积减半，那么单位时间内气体分子在容器壁 单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍D. 用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力(2)常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水，可以从两电极上分 别获得氢气和氧气分解1 mol的水可得到1 mol氢气，1 mol氢气完全燃烧可以放出523 1一2.858 X 10 J的能量，阿伏加德罗常数2= 6.02 X 10 mol ，水的摩尔质量为1.8 X 10 “kg/mol.那么2 g水分解后得到氢气分子总数 个；2 g水分解后得到氢气完全燃烧所放出的能量 J_(均保存两位有效数字)(3)如图11所示，在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内，用一可自由移动的活塞 A封闭体积相等的两局部气体开始时管道内气体温度都为T)= 500 K ,下局部气体的压强 p。=1.25 X 105 Pa，活塞质量m= 0.25 kg，管道的内径横截面积 S= 1 cm2.现保持管道下局部气3体温度不变，上局部气体温度缓慢降