高考物理二轮复习 第一部分 考前复习方略 专题十四 分子动理论 气体及热力学定律专题限时训练-人教版高三全册物理试题

专题十四分子动理论气体及热力学定律

一专题限时训练［学生用书单独成册］即时训练体脸成功

1.（2015•怀化模拟）（1）下列说法中正确的是________.

A.扩散现象不仅能发生在气体和液体中，固体中也可以

B.岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体

C.地球大气的各种气体分子中氮分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引

而逃逸，因此大气中氢含量相对较少

D.从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关

E.温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同

（2）一气象探测气球，在充有压强为76cmHg、温度为27C。的氢气时，体积为3.5

当气球上升到6.50km高空的过程中，气球内氢气的压强逐渐戒小，但通过加热使气体温度

保持不变，气球到达的6.50km处的大气压强为36.0cmHg,这一高度气温为-48.0C°,

以后保持气球高度不变.求：

①，气球在6.50km处的体积；

②当氧气的温度等于-4&0C。后的体积.

解析：（1）扩散现象也可以在固体中发生，A项正确.粉碎后的岩盐颗粒仍具有立方体

结构，仍为晶体，B项错误.从微观角度看气体压强与分子平均动能和气体分子密集程度两

个因素有关，D项错误.根据分子动理论，分子的平均动能取决于温度，与分子种类无关，

E项正确,由于各种气体分子的平均动能相等，氢气分子的平均速率最大，C项正确.

（2）①气球上升过程是一个等温变化过程，有：。匕=。以解得上=7.39m3.

②气球在6.50km处时，气体是一个等压变化过程，有解得匕=5.54m3.

fl12

3

答案：（DACE⑵①7.39m②5.54m

2.（D下列说法中正确的是________.

A.已知水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数

B.布朗运动说明分子在永不停息地做无规则运动

C.两个分子由很远（厂＞10-9m）距离减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小

后增大，分子势能不断增大

D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用

E.物体的温度升高，则物体中所有分子的分子动能都增大

(2)在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由口、8和c,三个粗细不同的部分连接而成，

各部分的横截面积分别为2S、和S.已知大气压强为访,温度为九两活塞A和4用一根

长为〃的不可伸长的轻杆相连，把温度为乙的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置

如图所示.现对被密封的气体加热，其温度缓慢上升到A若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽

略，此时两活塞之间气体的压强为多少？

解析：(1)第=故A正确；布朗运动是分子热运动的实验基础，B正确；当r=n

Uh

时，分子力为0,两分子从很远到很近，分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增

大，c错误；表面张力使液体表面积最小为球形，D正确；物体的温度升高，分子的平均动

能增大，并不是所有分子动能都增大，E错误.

(2)开始升温过程中封闭气体做等压膨胀，直至8活塞左移/为止.设《刚好左移/距

离对应的温度为r,则

/x2S+2£X4S+£S2Zx2S,+2Zx|s,

元=T

5

得r=-T0

L

所以，若放，几p=p>

5,p'x5Z5RMMS

右丁>T4A,T由T7?i=r

47

得=藐R.

55AT

答案：⑴ABD⑵若底彳几〃=n；若〃'=互4

3.(1)关于一定量的气体，下列说法正确的是________.

A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体

积之和

B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低

C.在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

D.气体从外界吸收热量，其内能一定增加

E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高

(2)如图，力容器容积为10L,里面充满】2atm、温度为300K的理想气体，厅容器是

真空，现将/中气体温度升高到400K,然后打开阀门S,将4中的气体释放一部分到〃容

器，当/容器内压强降到4atm时，关闭阀门，这时8容器内的压强是3atm.不考虑气体

膨胀过程中温度的变化，求8容器的容积.

解析：(1)气体分子在空间可自由移动，因此气体体积应是气体分子所能到达的空间的

体积，选项A正确；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，选

项B正确；气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力，与失、超重无关，选项

C错误；气体吸收热量的同时可对外做功，内能不一定增加，选项D错误；气体等压膨胀，

V\%

由三二f可知温度一定升高，选项E正确.

/1h

(2)设力容器容积为匕=10L,温度痣=300K时.压强为R=12atm；温度升高到北

=400K时,压强为。，根据查理定律有齐昆

解得p\=16alm

对于气体膨胀过程，为等温变化，以膨胀后力中气体为研究对象，

初态：口'=16atm,体积为W

末态:P；=\atm,Vi=10L

根据玻意耳定律有方匕'=区际

解得勿=2.5L.

对8中气体

初态：夕=16atm,V=VA-J<r=7.5L

末态.P'-3atm,K=/

同理有"二"片

解得P=40L.

答案:(DABE(2)40L

4.(1)下列说法正确的是________.

A.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的光学各向异性特征

B.第二类永动机违反了隹量守恒定律，所以它是制造不出来的

C.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

D.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动越明显

E.空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示

(2)如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着

一定质量的理想气体.已知外界大气压强为6.活塞的横截面积为S,

质量为〃尸的,与容器底部相距方，此时封闭气体的温度为一现在活I厂

9

塞上放置一质量与活塞质量相等的物块，再次平衡后活塞与容器底部相距而力，接下来通过

电热丝缓慢加热气体，气体吸收热量。时，活塞再次回到原初始位置.重力加速度为0不

计活塞与汽缸的摩擦.求：

①活塞上放置物块再次平衡后，气体的温度；

②加热过程中气体的内能增加量.

解析：(1)由液晶的特性可知A正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热

力学第二定律，B错误；由知，体积增大，温度升高，内能增大，又因气体膨胀对外做

功，由△〃=。知，气体从外界吸热，C正确；由布朗运动显著条件知1)正确；相对湿度

是所含的水蒸气的压强与同温度水的饱和汽压的比值，故E错误.

c3

(2)①由平衡条件知。=彳R，Q=

又力=n匕=力5/=袅0由理想气体状态方程得

竿二竿，解得：

②由热力学第一定律△〃="。得

3/hS

△公Q-

20,

答案：（l）ACI）⑵①②。-当含

5.（2015•高考全国卷I,T33,15分）（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，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.已知大活塞的质星为m=2.50kg,横截面积为S=80.0cm2;小活塞

的质量为姓=1.50kg,横截面积为£:40.0cm匕两活塞用刚性轻杆连接，间距

保持为，=40.0cm；汽缸外大气的压强为『=1.00X105pa,温度为7=303K.初

始时大活塞与大圆筒底部相足或，两活塞间封闭气体的温度为力=495K.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lOm/s2.

求：

①在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；

।②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.

解析：（1）将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故A错误；单晶体具有各向异

性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故B正确；例如金刚石和石墨由同种元素构

成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故C正确；晶体与非晶体在一定条件下

可以相互转化，如天然水晶是晶体，熔融过的水晶（即石英玻璃）是非晶体，也有些非晶体在

一定条件下可转化为晶体，故D正确；熔化过程中.晶体的温度不变,但内能改变,故E

错误.

（2）①设初始时气体体积为匕在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积

为除温度为鼠由题给条件得

Vz=Sil②

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

S（口一〃）=用g+nhg+Si（,oi-〃）③

故缸内气体的压强不变.由盖-吕萨克定律有

工与

7i-7产

联立①②④式并代入题给数据得

1=330K.⑤

②在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为外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小，由查

理定律有

T~虏

联立③⑤⑥式并代入题给数据得

p^l.OlxlO5Pa.

答案：（DBCD（2）①33cK©1.01X105Pa

6.（2015•高考全国卷II,T33,15分）（1）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

（2）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，H侧上端封闭，"侧上端与大气相通，4

h\

下端开口处开关K关闭"侧空气柱的长度7=10.0cm.6侧水银面比力侧的高力=I-J

3.0cm.现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为方产

10.0cm时将开关K关闭.已知大气压强0=75.0cmllg.

①味放出部分水银后月侧空气柱的长度；

②此后再向〃侧注入水银、使小6两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内

的长度.

解析：(1)扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确.扩散现象

是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B、E错误，选项C正确.扩散

现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确.

(2)①以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度1=10.()cn时的压强为p；当两侧水银

面的高度差为九二10.0cm时,空气柱的长度为人压强为".由玻意耳定律得

pi=pd\(S)

由力学平衡条件得

p=p)+A@

打开开关K放出水银的过程中，力侧水银面处的压强始终为纵而力侧水银面处的压强

随空气柱长度的增加逐渐减小，《、力两侧水银面的高度差也随之减小，直至“侧水银面低

于A侧水银面A为止.由力学平衡条件有

Wh③

联立①②③式，并代入题给数据得

71=12.0cm.4

②当力、4两侧的水银面达到同一高度时，设月侧空气柱的长度为儿压强为0.由玻意

耳定律得

pl=p>I^§)

由力学平衡条件有

联立②⑤⑥式，并代入题给数据得

72=10.4cm⑦

设注入的水银在管内的长度为△力，依题意得

A/?=2(7I-72)+/h(g)

联立④⑦⑧式，并代入题给数据得

△h:13.2cm.

答案：（l）ACD（2）①12.0cm@13.2cm

7.（2014•高考全国卷I,T33.15分）（1）一定量的理想气体从状态a

开始，经历三个过程a氏be、ca回到原状态，其。-T图象如图所示.下列

判断正确的是.

~T

A.过程劭中气体一定吸热

B.过程儿中气体既不吸热也不放热

C.过程函中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D.a、6和c三个状态中状态a分子的平均动能最小

E.〃和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

（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.开始时气体压强为以活塞下表面相对于汽缸底部的高度为九

外界温度为h现取质量为小的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时,活塞下降了"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

解析；（1）对一定质量的理想气体，由?=6■进行状态分析.由热力学第一定律A〃:十

+。进行吸放热、做功分析.

在不同坐标系中要注意各种图象的不同，从图象中找出体积、温度、压强的变化情况.由

题〃-7图象可知过程仍是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律

可知过程a力一定吸热，选项A正确；过程儿、温度不变，即内能不变，由于过程机•体积增

大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；过程

虑压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，

放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，由题?

-7'图象可知，a状态气体温度最低，则分子平均动能最小，选项D正确；氏c两状态温度

相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的

次数不同，选项E正确.

（2）求理想气体状态参数时，要找出初末状态，然后由理想气体状态方程列方程求解.

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△口由玻意耳定律得

phS=(〃+△〃)

解得Ap=gp②

外界的温度变为7后，设活塞距底面的高度为方'，根据盖-吕萨克定律，得

（力一部、h<s

解得力'=77"®

zt/0

气体最后的体积为r=Sh'@

联立②④⑤⑥式得忆9m等<7h.T

Apia

答案：（DADE⑵鬻

8.（2014•高考全国卷H,T33,15分）（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.T湿泡湿度计的湿泡显示的温度低丁T泡显示的温度.这是湿泡外纱布中的水蒸发

外界和汽缸内气体温度均为7C。且平衡时，活