2023版高考物理二轮复习专题限时集训15分子动理论气体及热力学定律（含解析）

2020版高考物理二轮复习专题限时集训15分子动理论气体及热力学定律（含解析）PAGE16-专题限时集训(十五)(建议用时：40分钟)1．(1)以下说法正确的选项是________。A．昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为空气的绝对湿度小B．当分子间距增大时，分子势能一定增大C．一定量的理想气体，在等压膨胀时，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少D．晶体熔化时吸收的热量主要用来破坏空间点阵E．肥皂泡呈球形是由于液体外表张力的作用(2)如下图，内壁光滑、导热良好的圆柱形汽缸开口向下竖直悬挂，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。活塞截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸缓慢加热，使理想气体体积由V增大了2V的过程中，气体吸收的热量为Q1；停止加热并保持气体体积不变，使其温度降低为T1。重力加速度为g，求：(ⅰ)停止加热时缸内气体的温度；(ⅱ)降温过程中气体放出的热量。[解析](1)昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为相对湿度小，所以晾晒的衣服易干，故A错误；假设分子间表现为引力，随分子间距的增大引力做负功，分子势能增加，假设分子间表现为斥力，随分子间距的增大斥力做正功，分子势能减小，故B错误；一定量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，气体分子对器壁的平均撞击力增大，为保持压强不变，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少，故C正确；晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能，故D正确；肥皂泡呈球形是由于液体外表张力的作用，故E正确。(2)(ⅰ)停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)由题意知V1＝V，V2＝3V解得：T2＝3T1。(ⅱ)体积由V增大到3V的过程中，由活塞受力平衡有pS＝p0S－mg解得：p＝p0－eq\f(mg,S)气体对外所做的功停止加热并保持气体体积不变，W2＝0全程内能变化，ΔU＝0根据热力学第一定律得ΔU＝－W1＋Q1－Q2所以降温过程中气体放出的热量[答案](1)CDE(2)(ⅰ)3T12．(2022·东北三省四市教研联合体模拟)(1)以下说法正确的选项是________。A．温度相同的一切物质的分子平均动能都相同B．假设两分子克服它们之间的分子力做功，那么这两个分子的势能增加C．只要知道某物质的密度和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数D．迈尔是第一个提出能量守恒思想的人E．根据一滴油酸酒精溶液的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d＝eq\f(V,S)(2)利用如下图的实验装置可测量粉末状物体的体积。导热性能良好的密闭容器，顶部连接一气压计可测出容器内的气体压强，容器左端与一个带有活塞的汽缸相连，右端有一个小门。把小门开启，将活塞置于图中1位置，记录此时气压计读数p0＝1.00atm。把小门封闭，将活塞缓慢推至图中2位置，记录此时气压计读数p1＝1.20atm，此过程中，汽缸中气体体积变化ΔV＝0.5L。然后翻开小门，将活塞恢复到1位置，放入待测粉末状物体后封闭小门。再次将活塞缓慢推至2位置，记录此时气压计读数p2＝1.25atm。整个过程中环境温度不变，求待测粉末状物体的体积。[解析](1)温度是分子平均动能的标志，那么温度相同的一切物质的分子平均动能都相同，选项A正确；由分子势能的变化特点可知，假设两分子克服它们之间的分子力做功，那么这两个分子的势能增加，选项B正确；只要知道某物质的摩尔质量和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数，选项C错误；迈尔是第一个提出能量守恒思想的人，选项D正确；根据一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d＝eq\f(V,S)，选项E错误。(2)未放入粉末状物体时，推动活塞时，气体经历等温压缩过程，由玻意耳定律得：p0V1＝p1V2压缩后气体的体积为：V2＝V1－ΔV放入粉末状物体后，推动活塞时，气体仍经历等温压缩过程，由玻意耳定律得：p0V3＝p2V4压缩前气体的体积为：V3＝V1－V压缩后气体的体积为：V4＝V1－V－ΔV代入数据得：V＝0.5L。[答案](1)ABD(2)0.5L3．(2022·烟台模拟)(1)以下说法正确的选项是________。A．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性B．当两薄玻璃板间加有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有外表张力的缘故C．当环境的相对湿度为1时，那么干湿泡湿度计的两个温度计读数一定相同D．用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的密度和油酸的摩尔质量E．PM2.5是指环境空气中直径小于等于2.5μm的颗粒物。温度越高，PM2.5的运动就会越剧烈，所以PM2.5的运动属于分子热运动(2)如下图，一绝热汽缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S。初始时，气体的温度为T0，活塞与汽缸底部相距为L。通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升到与汽缸底部相距2L处，大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。求：(ⅰ)此时气体的温度；(ⅱ)加热过程中气体内能的增加量。[解析](1)液晶既具有液体的流动性，同时又具有晶体的各向异性，故A正确；中间有一层水膜的薄玻璃板，沿垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，是由于大气压强的缘故，故B错误；当环境的相对湿度为1时，湿泡温度计停止蒸发，那么干湿泡湿度计的两个温度计读数一定相同，故C正确；在直径的情况下要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积，假设知道油酸的密度和油酸的摩尔质量，那么可求得阿伏加德罗常数，那么D正确；PM2.5是指环境空气中直径小于等于2.5μm的颗粒物，不是分子，故E错误。(2)(ⅰ)设加热后的温度为T，此时气体体积V＝2LS初始时体积V0＝LS，由等压变化有：eq\f(V0,T0)＝eq\f(V,T)解得T＝2T0。(ⅱ)由题意得，封闭气体压强为p＝p0＋eq\f(mgsin30°,S)＝p0＋eq\f(mg,2S)该过程气体对外界做功气体内能的增加量[答案](1)ACD(2)(ⅰ)2T0(ⅱ)4．(2022·芜湖模拟)(1)以下说法中正确的选项是________。A．需要用力才能压缩气体说明气体分子间存在斥力B．一定温度下，水的饱和蒸汽压是一定的C．一定质量的理想气体从外界吸热，内能可能减小D．微粒越大，撞击微粒的液体分子数量越多，布朗运动越明显E．液体与大气相接触，液体外表层内分子间的作用表现为相互吸引(2)如下图，圆柱形汽缸上部开口且有挡板，内部底面积S为0.1m2，内部高度为d。筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，活塞上放置一质量为10kg的重物，开始时活塞处于离底部eq\f(d,2)的高度，外界大气压强为1.01×105Pa，温度为27℃。活塞与汽缸内壁的摩擦忽略不计，现对气体加热，求：(g取10m/s2)(ⅰ)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；(ⅱ)气体温度到达387℃时气体的压强。[解析](1)需要用力才能压缩气体这是由于气体压强的缘故，与气体分子间的斥力无关，选项A错误；饱和汽压与温度有关，在一定温度下，水的饱和蒸气压是一定的，选项B正确；一定质量的理想气体从外界吸热，假设对外做功，那么内能可能减小，选项C正确；微粒越小，液体分子对微粒的碰撞越不平衡，布朗运动越明显，选项D错误；液体与大气相接触，液体外表层内分子比拟稀疏，分子间的作用表现为相互吸引，选项E正确。(2)(ⅰ)被封闭气体做等压变化：V1＝Seq\f(d,2)T1＝(273＋27)K＝300K设温度升高到T2时，活塞刚好到达汽缸口：V2＝Sd根据盖－吕萨克定律：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)解得T2＝600K。(ⅱ)T3＝387℃＝660K>T2故被封闭气体先做等压变化，待活塞到达汽缸口后做等容变化V3＝Sd由理想气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p3V3,T3)p1＝p0＋eq\f(mg,S)解得p3＝1.122×105Pa。[答案](1)BCE(2)(ⅰ)600K(ⅱ)1.122×105Pa5．(2022·安顺监测)(1)关于物体的内能，以下说法正确的选项是________。A．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加B．物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能C．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加D．一定质量的理想气体放出热量，它的内能可能增加E．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递〞方式实现的(2)如下图为某型号的太阳能空气集热器的简易图，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝400K，为减小集热器内部压强，集热器自动控制系统缓慢抽出局部气体，并使温度降为360K，此时，集热器内气体的压强回到p0。求：(ⅰ)T1＝400K时气体的压强；(ⅱ)温度降为360K时，集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。[解析](1)橡皮筋被拉伸时，分子力做负功，分子间势能增加，故A正确。物体的内能包括分子动能和分子势能，物体内部所有分子动能的总和只是内能的一局部，故B错误。一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时需要吸热，而此时分子平均动能不变，分子动能不变，故分子势能增加，故C正确。一定质量的理想气体放出热量，如果同时有外界对它做功，且做功的量大于它放出的热量，它的内能就会增加，故D正确。通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，故E错误。(2)(ⅰ)集热器内的气体发生等容变化，根据查理定律，有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)代入数据解得：p1＝eq\f(4,3)p0。(ⅱ