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1、提能专训 (十五) 分子动理论、气体及热力学定律 时间:90 分钟满分:100 分 一、选择题 (本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40分多选全部选 对的得 4 分,选对但不全的得2 分,有选错的得0 分) 1(2014 广东珠海市质检 )下列说法正确的是 () A布朗运动就是液体分子的热运动 B在实验室中可以得到273.15 的低温 C一定质量的气体被压缩时,气体压强不一定增大 D热量一定是从内能大的物体传送到内能小的物体 答案: C 解析:布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击形成的,则A 选项 错误;自然界的温度只能无限靠近273.15 ,但却不能达到这个温 度,B 选项错误;据 PV
2、 T C 可知,一定质量的气体被压缩时,如果温 度也降低,有可能使压强减小,C 选项正确;热量可以从低温物体传 到高温物体,但要引起外界做功,所以D 选项错误 2(2014 大纲全国 )(多选)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 答案: BD 解析: 根据理想气体的状态方程 pV T C,当压强变大时,气体的 温度不一定变大,分子热运动也不一定变得剧烈,选项A 错误;当压 强不变时,气体的温度可能变大,分子热运动也可能变得剧烈
3、,选项 B 正确;当压强变大时,气体的体积不一定变小,分子间的平均距离 也不一定变小,选项C 错误;当压强变小时,气体的体积可能变小, 分子间的平均距离也可能变小,选项D 正确 3(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温 度较高的外界空气,下列说法中正确的是() A热量能自发地从低温物体传给高温物体 B在一定条件下,热量可以从低温物体传给高温物体 C热量的传导过程不具有方向性 D在自发条件下热量的传导过程具有方向性 答案: BD 解析: 一切自发过程都有方向性,热传导过程是热量由高温物体 传向低温物体 如果在外界帮助下热量可以从低温物体传向高温物体, 电冰箱就是借助外力做功把热
4、量从低温物体(冷冻食品 )传向高温物体 (周围的大气 )电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的 4(2014 深圳市高三检测 )(多选)在用油膜法估测分子直径大小的 实验中,若已知油滴的摩尔质量为M,密度为 ,油滴质量为m,油 滴在水面上扩散后的最大面积为S,阿伏加德罗常数为NA,以上各量 均采用国际单位,那么 () A油滴分子直径d M S B油滴分子直径d m S C油滴所含分子数NM mN A D油滴所含分子数N m M NA 答案: BD 解析: 用油膜法测分子直径,认为油膜的厚度就为分子直径,油 滴的质量为 m,最大面积为 S,则油滴的体积为Vm ,油滴分子的直 径为 d m S ,选
5、项 B 正确,选项 A 错误;油滴的物质的量为 m M ,油滴 所含分子数为 N m M NA,选项 D 正确,选项 C 错误. 5(2014 福建省福州市高三3 月质检)如图所示, U 型汽缸固定在 水平地面上,用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体,已知汽缸不 漏气,活塞移动过程无摩擦初始时,外界大气压为p0,活塞紧压小 挡板现缓慢升高缸内气体温度,汽缸内气体压强p 随热力学温度T 的变化规律是 () 答案: B 解析: 由于活塞的重力不计,所以在温度升高过程中,当容器中 气体压强小于外界大气压p0时,气体进行等容变化,遵循 p1 T1 p2 T2,当 压强上升到 p0时,气体进行等压变化,
6、故选项B 正确 6(2014 沈阳高三检测 )以下说法正确的是 () A当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大 B已知某物质的摩尔质量为M,密度为 ,阿伏加德罗常数为 NA,则该种物质的分子体积为V0 M N A C自然界发生的一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的 宏观过程都能自然发生 D液晶既具有液体的流动性, 又具有单晶体的光学各向异性的特 点 答案: D 解析:当 r0,根据热力学第 一定律 UWQ 可知, Q0,气体从外界吸收热量,A 正确,C 错 误;温度是分子平均动能的标志,由a 到 b 气体的温度升高,所以气 体分子的平均动能增大,B 错误;由 a 到 b 气体
7、的体积增大,单位体 积内分子数减少, 又压强增大, 故气体分子撞击器壁的作用力增大,D 正确 10. (2014 北京丰台区模拟 )如图所示,一定质量的理想气体, 从状态 A 变化到状态 B,最后变化到状态C.线段 AB 平行于横轴,线段 AC 连线 过坐标原点则气体压强p的变化情况是 () A不断增大,且pC小于 pA B不断增大,且pC大于 pA C先增大再减小,且pC大于 pA D先增大再减小,且pC与 pA相等 答案: D 解析:由于 A、C 连线过坐标原点,所以A、C 为一条等压线,状 态 A 和状态 C 压强相等,从 A 到 B 过程,体积不变,温度升高,压强 增大,从 B 到 C
8、 压强减小,选项D 正确 二、计算题 (本题包括 5 小题,共 60 分解答应写出必要的文字 说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分) 11(12 分)(1)关于固体、液体和气体,下列说法正确的是 _ A固体可以分为晶体和非晶体两类,非晶体和多晶体都没有确定 的几何形状 B 液晶像液体一样具有流动性, 而其光学性质与某些多晶体相似, 具有各向同性 C在围绕地球运行的“天宫一号”中,自由飘浮的水滴呈球形, 这是表面张力作用的结果 D空气的相对湿度越大, 空气中水蒸气的压强越接近同一温度时 水的饱和汽压 E大量气体分子做无规则运动,速率有大有小, 但分子的速率按 “中间少,两头多”的规
9、律分布 (2)如图所示,在一辆静止的小车上,竖直固定着两端开口、内径 均匀的 U 形管,U 形管的竖直部分与水平部分的长度均为l,管内装有 水银,两管内水银面距管口均为 l 2.现将 U 形管的左端封闭,并让小车 水平向右做匀加速直线运动,运动过程中U 形管两管内水银面的高度 差恰好为 l 4.已知重力加速度为 g, 水银的密度为 , 大气压强为 p0gl , 环境温度保持不变求: 左管中封闭气体的压强p; 小车的加速度 答案: (1)ACD(2)见解析 解析: (1)非晶体和多晶体都没有确定的几何形状,A 正确;液晶 与某些晶体相似,具有各向异性,B 错误;水滴呈球形是表面张力的 作用, C
10、 正确;根据饱和汽压的特点知D 正确;大量分子做无规则运 动时,呈现 “两头少,中间多 ”的规律分布, E 错误 (2)以左管中封闭的气体为研究对象 设 U 形管的横截面积为S, 由玻意耳定律得 p0 l 2 Sp l 2 l 8 S 解得 p 4p0 3 以水平管内长为l 的水银为研究对象,由牛顿运动定律得 pSg 5 8lS p 0Sg 3 8lS lSa 解得 a 7 12g 12(12 分)(1)(2014威海一模 )在做“用油膜法估测分子的大小” 实验中,用 a mL 的纯油酸配制成b mL 的油酸酒精溶液,再用滴管取 1 mL 油酸酒精溶液,让其自然滴出,共n 滴现在让其中一滴落到
11、盛 水的浅盘内, 等油膜充分展开后, 测得油膜的面积为S cm 2,则用油膜 法测出油酸分子的直径为_cm ,要测定阿伏加德罗常数,还需 要知道油滴的 _ (2)如图所示,结构相同的绝热汽缸A与导热汽缸 B均固定于地面, 由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦已知两汽缸的横截面 积之比 SASB21,两汽缸内均装有处于平衡状态的某理想气体, 开始时汽缸中的活塞与缸底的距离均为L,温度均为T0,压强均为外 界大气压缓慢加热A 中气体,停止加热达到稳定后,A 中气体压强 为原来的 1.2 倍设环境温度始终保持不变,求: 停止加热达到稳定后,A、B 汽缸中的气体压强之比; 稳定后汽缸 A 中活塞距
12、缸底的距离 答案: (1) a nbS 摩尔体积(2)679 7L 解析: (1)油酸酒精溶液的浓度为 a b ,一滴油酸酒精溶液的体积为 1 n mL,其中纯油酸的体积为 1 n a b mL,设油酸分子直径为d,则 S d 1 n a b , 变形可得 d a nbS cm,若要求阿伏加德罗常数,还需知道摩尔体积 (2)设初态压强为p0,膨胀后 A 的压强 pA1.2p0 加热后活塞平衡时,合力为零,有(pAp0)SA(pBp0)SB 则 pB1.4p0 因此 pApB67 设稳定后A、B 两汽缸中活塞距缸底的距离分别为LA、LB,B 中气体做等温变化,有 p0LSB1.4p0LBSB 由
13、于 LALB2L 解得 LA9 7L 13(2014 山东日照一模 )(12 分)(1)下列说法正确的是 () A当物质分子间距离减小时,若分子力为引力,则分子力增大 B气体在绝热条件下膨胀,气体的内能一定减少 C布朗运动说明只有液体分子才可以做无规则运动 D气体体积增大,内能可能减小 (2)横截面积为 S的导热汽缸竖直放置在水平地面上,两个轻活塞 A 和 B 将汽缸分隔为、两个气室,两活塞间距离为d,两气室体 积之比为 12,如图所示在保持室温不变的条件下,缓慢在活塞A 上加细沙,使之向下移动一段距离h 1 2d.不计活塞与汽缸壁之间的摩 擦,室内大气压强为p0,求所加细沙的质量 答案: (
14、1)BD(2)p 0S 5g 解析: (1)分子力为引力时,分子间的距离大于r0,在此情况下减 小分子间的距离, 根据分子力曲线可知, 分子力可能先增大后减小, A 错误;气体在绝热条件下膨胀,对外做功,内能减少,B 正确;一切 分子都在做无规则的热运动,C 错误;气体体积增大,对外做功,若 不吸收热量或吸收的热量小于对外做的功,内能都减少,D 正确 (2)由于是轻活塞,质量不计,活塞与汽缸间摩擦不计,因此两部 分气体压强相等,状态 1 时, 气体压强等于大气压强pp0, 气体 的 体积 V1dS,气体 的体积 V22V12dS. 设所加细沙的质量为m,此时活塞B 下移距离为 h,则状态 2
15、气体的压强pp0 mg S ,气体 的体积 V1(dhh)S,气 体 的体积 V2(2dh)S 由于保持室温不变、汽缸导热和缓慢加沙,汽缸内气体作等温变 化,由玻意耳定律得 p0dSp(dhh)S p02dSp(2dh)S 又 h1 2d 联立式得h 1 3d 代入解得 mp 0S 5g 14(12 分)(1)下列说法正确的是 _ A水的饱和汽压随温度的升高而增加 B一定质量的 0 的水的内能大于等质量的0 的冰的内能 C浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现 D气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的 E一些昆虫可以停在水面上, 是由于水表面存在表面张力的缘故 (2)如图所示,两个横
16、截面面积不相同、两端开口的圆柱形管组成 的一个汽缸被固定在竖直方向, 用 AB 和 CD 两个被轻绳连接的活塞密 封一定量的气体,不计汽缸和活塞间的摩擦力,汽缸导热良好已知 活塞 AB 的质量为 3m,截面积为 2S;活塞 CD 的质量为 m,截面积为 S;稳定时,汽缸内气体体积为V1,取大气压强为p0,试求: 稳定后,汽缸内气体的压强; 在 AB 上放置一质量也为m 的物体,稳定后,活塞AB 未下降 到汽缸转角 EF 处,求汽缸内气体的体积 答案: (1)ABE(2)见解析 解析:(1)水的饱和汽压随温度的升高而增大,选项A 正确;一定 质量 0 的冰变成等质量的0 的水时,要吸热,内能增大
17、,选项B 正确;浸润和不浸润现象是液体分子和固体分子间相互作用的表现, 选项 C 错误;气体的压强是由于分子热运动撞击容器壁产生的,选项 D 错误;昆虫可停在液体表面是由于液体表面张力的存在,选项E 正 确 (2)稳定后,两活塞静止,取汽缸内气体压强为p1,此时对AB 和 CD 组成的系统进行受力分析,有 p1(2SS)p0(2SS)(3mm)g 可得 p1p0 4mg S 同理,此时汽缸内气体的压强为p2,有 p2p0 4mm g S 气体做等温变化,有 p1V1p2V2 得 V2 p1 p2V1 代入数据有 V2 p0 4mg S p0 4mm g S V1p 0S4mg p0S5mg V
18、1 15(12 分)(1)下列说法中正确的是 () A仅由阿伏加德罗常数、 气体的摩尔质量和密度, 是不能估算该 种气体分子大小的 B若两个分子只受到它们间的分子力作用,在两分子间距离减小 的过程中,分子的动能一定增大 C物体吸收热量时,它的内能不一定增加 D根据热力学第二定律可知, 热量不可能从低温物体传到高温物 体 E 容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子受到重力作用 而产生的 (2)如图,竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管,A 端封闭, C 端开口, ABBCl0,且此时 A、C 端等高管内水银总长度为l0, 玻璃管 AB 内封闭有长为 l0 2的空气柱,已知大气压强为 l0汞
19、柱高如果 使玻璃管绕 B 点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC 管水平,求此 时 AB 管内气体的压强为多少汞柱高?管内封入的气体可视为理想气 体且温度不变 答案: (1)AC(2) 2 2 l0汞柱高 解析: (1)由气体的摩尔质量和密度,可求得气体的摩尔体积,又 已知阿伏加德罗常数,即可估算每个气体分子所占的体积,由于气体 分子间距离很大,所以不能确定气体分子的大小,选项A 正确;当分 子间距离较大时,分子间作用力显示引力,分子间作用力随分子间距 离的减小而减小,故选项B 错误;物体的内能变化量 UWQ,所 以物体吸热时,它的内能不一定增加,选项C 正确;在产生影响的前 提下,热量可以从低温物体传到高温物体,故选项D 错误;容器中的 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁撞击而产生的,选项E 错 误 (2)因 BC 长度为 l0,故顺时针旋转至BC 水平方向时水银未流出, 设 A 端空气柱此时长为x,管内横截面积为S,对 A 内气体: p1l0,V1l 0 2 S, V2x S,p2x, 对 A 中密闭气体,由玻意耳定律得 l0l 0 2 Sx xS, 联立解得 x 2 2 l0, 即:p2 2 2 l0(汞柱高 )
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