高考物理一轮基础复习精选试题：分子动理论及固体、液体和气体综合检测卷(含解析)

分子动理论及固体、液体和气体综合检测卷
一、选择题(每小题4分，共40分)
1．下列说法正确的是()
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力
C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小
D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
解析A本题考查气体部分的知识．根据压强的定义可知A正确，B错．气体分子热运动的平均动能减小，说明温度降低，但不能说明压强也一定减小，C错．单位体积的气体分子数增加时，若温度降低，则气体的压强有可能减小，D错．
2．下列说法中正确的是()
A．扩散运动向着更为无序的方向进行，是可逆过程
B．物体的内能取决于温度、体积和物质的量
C．分子间作用力随分子间距离的增大而减小
D．液晶对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化
解析BD扩散运动是不可逆的，A错误；若r<r0，则随分子间距离的增大，分子间作用力先减小，后增大，再减小，C错误．
3．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()
A．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强减小
B．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强增大
C．如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越大
D．如果保持气体的压强不变，温度越高，体积越小
解析BC对于一定质量的理想气体，如果保持气体的体积不变，温度升高，分子热运动加快，压强增大，B项正确，A项错误；如果保持气体的温度不变，属于等温变化，体积越小，压强越大，C项正确；如果保持气体的压强不变，做等压变化，温度越高，体积增大，D项错误．
4．气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()
A．气体分子可以做布朗运动
B．气体分子的动能都一样大
C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动
D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大
解析C布朗运动是分子聚集体的运动，而不是单个分子的运动，所以A错误；不同气体分子速率不一定一样，B错误；气体分子之间的距离远大于分子力的作用范围，所以可以认为相互作用力微弱，可
以自由移动，但分子间的距离还是不一样的，C对，D错误．
5.如图所示为两分子间距离与分子势能之间的关系图象，则下列说法中正确的是()
A．当两分子间距离r＝r1时，分子势能为零，分子间相互作用的引力和斥力也均为零
B．当两分子间距离r＝r2时，分子势能最小，分子间相互作用的引力和斥力也最小
C．当两分子间距离r<r1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大D．当两分子间距离r>r2时，随着r的增大，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大解析C当两分子间距离r＝r1时，分子势能为零，但r<r0，分子力表现为斥力，选项A错误；由于r2＝r0，分子势能最小，分子间相互作用的引力和斥力相等但不是最小，选项B错误；当r>r2时，由图象可以看出分子势能随着r的增大而增大，而分子间相互作用的引力和斥力逐渐减小，选项D错误．
6.如图是氧气分子在0 ℃和100 ℃下的速率分布图线，由图可知()
A．随着温度升高，氧气分子的平均速率变小
B．随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大
D．同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律解析D根据图线可以看出，随着温度升高，氧气分子中速率大的分子所占比例增大，同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多、两头少”的规律，选项A、B、C错，D对．
7．下列说法正确的是()
A．一个盛有一定质量气体的密闭容器，当容器做自由落体运动处于完全失重状态时，气体对容器底部的压力为零
B．对于一定种类的大量气体分子，在一定温度下，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是确定的
C．能量的耗散从能量的转化角度反映出了自然界中的宏观过程具有方向性
D．只要有足够高的技术条件，绝对零度是可以达到的
解析BC根据气体压强的微观解释，气体对器壁的压强是由于大量分子频繁撞击产生的，因此在失重状态下，气体对容器壁仍有压强，A项错；对于大量气体分子，在一定温度时，分子速率是呈正态分布的，故B项正确；由热力学第二定律可知，能量的转化具有方向性，C项正确；根据热力学第三定律可知，热力学零度只能无限接近，但不能达到，D项错．
8．下列说法中正确的有()
A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
B．热机的效率从原理上讲可达100%
C．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源解析D第二类永动机是指从单一热源吸收，全部用来对外做功而不引起其他变化的机器，它并不违背能量守恒定律，却违背了热力学第二定律；第一类永动机是不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器，它违背能量守恒定律，所以选项A错误．从热力学第二定律的表述可知，任何热机的效率都达不到100%，因此B错．关于“能源危机”必须明确以下几点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等．(2)人们在消耗能源时，放出热量，部分转化为内能，部分转化为机械能，但最终基本上都转化成了内能，人们无法把这些内能全部收集起来重新利用(能量耗散)，而可供利用的能源是有限的．因此，“能源危机”并非说明能量不守恒．故C选项错误，D选项正确．
9．夏天，如果自行车内胎充气过足，又在阳光下曝晒(曝晒过程中内胎容积几乎不变)，很容易爆胎．关于这一现象，下列说法正确的是()
A．在爆胎前的过程中，随着温度升高，车胎内气体压强将增大
B．在爆胎前的过程中，随着温度升高，车胎内气体将向外放出热量
C．爆胎是车胎内分子分布密度增大，气体分子间斥力急剧增大造成的
D．爆胎是车胎内温度升高，每个气体分子的动能都急剧增大造成的
解析A由查理定律可知，随着气体的吸热进行，胎内温度升高，压强增大，A对，B错；爆胎是因为温度升高，分子的平均速率增大，对胎壁撞击力增大，压强增加．
10．一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，第1种变化是从A到B，第2种变化是从A到C，比较两种变化过程()
A．A到C过程气体吸收热量较多B．A到B过程气体吸收热量较多
C．两个过程气体吸收热量一样D．两个过程气体内能增加相同
解析AD
在p-T图中，等容线是过原点的倾斜直线，如右图所示，可知V C>V A>V B，故从A→C，气体对外做功多，由T B＝T C可知两过程内能增量相同，根据ΔU＝W＋Q 可知，从A→C，气体吸收热量多，选项A、D 正确，而B、C错误.
二、非选择题(共60分)
11．(8分)一本书的面积大约为0.02 m 2，若地面大气压p 0＝1.0×105 Pa ，地面附近重力加速度g ＝10 m/s 2，空气平均摩尔质量为M ＝3.0×10－2 kg·mol －1，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －
1，则书本上空空气的总质量m ＝________kg ；书本上空空气的分子总数N ＝________个(结果保留两位有效数字)．
解析 大气压可看做是由空气重量产生的，p 0＝mg /S ，代入数据解出：m ＝2.0×102 kg ，分子总数N ＝mN A /M ＝4.0×1027个．
【答案】 2.0×102 4.0×1027
12．(10分)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283 kg/mol ，密度ρ＝0.895×103 kg/m 3.若100滴油酸的体积为1 mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油
膜的面积约是多少？(取N A ＝6.02×1023 mol －1，球的体积V 与直径D 的关系为V ＝16πD 3，结果保留一位有效数字)
解析 一个油酸分子的体积V 0＝M ρN A
， 由球的体积与直径的关系得分子直径D ＝36M πρN A ， 一滴油酸的体积V ＝1×10－6
100
m 3＝1×10－8 m 3， 1滴油酸所形成的单分子油膜的面积S ＝1×10－8 m 3
D
， 解得S ＝1×10－1 m 2.
【答案】 1×10－
1 m 2
13．(10分)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，AB ＝BC ＝l 0，且
此时A 、C 端等高．平衡时，管内水银总长度为l 0，玻璃管AB 内封闭有长为l 02
的空气柱．已知大气压强为l 0汞柱高．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．)
解析 因BC 长度为l 0，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：
P 1＝l 0，V 1＝l 02
·S
P2＝l0－(l0－x)＝x，V2＝x·S
对A中密闭气体，由玻意耳定律得
l0l0
2·S＝x·xS
联立解得x＝
2 2l0
即：P2＝
2
2l0(汞柱高)
【答案】
2
2l0(汞柱高)
14.(10分)如图所示，汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞距缸口的距离h＝0.2 m，活塞面积S＝10 cm2，封闭气体的压强p＝5×104 Pa.现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口．在此过程中封闭气体吸收了Q＝60 J的热量，假设汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能增加了多少？
解析对封闭气体，根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W代入数据得：
ΔU＝60 J－5×104×10×10－4×0.2 J＝50 J.
【答案】50 J
15.(10分)如图，粗细均匀、两端开口的U形管竖直放置，两端管的竖直部分高度均为20 cm，内径很小，水平部分BC长14 cm.一空气柱将管内水银分隔成左右两段．大气压强p0＝76 cmHg.当空气柱温度为T0＝273 K、长L0＝8 cm时，BC管内左端水银柱长2 cm，AB管内水银柱长也为2 cm.求：
(1)右边水银柱总长是多少？
(2)当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管AB内？
(3)为使左、右侧竖直管内的水银柱上表面高度差最大，空气柱温度至少要升高到多少？
解析 (1)p 1＝p 0＋p 左＝p 0＋p 右，p 右＝2 cmHg ，所以L 右＝6 cm.
(2)T 0温度时，p 1＝78 cmHg ，温度升高到T 2时，
p 2＝80 cmHg ，L 2＝(8＋2＋2)cm ＝12 cm ，p 1L 0S /T 0＝p 2L 2S /T 2，
即78×8S /273＝80×12S /T 2，解得T 2＝420 K.
(3)当AB 管中水银柱上表面恰好上升到管口时，高度差最大．L 3＝28 cm ，该变化属于等压变化，则有：L 2S /T 2＝L 3S /T 3，即12S /420＝28S /T 3，解得T 3＝980 K.
【答案】 (1)6 cm (2)420 K (3)980 K
16．(12分)一气泡中的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中温度视为不变，上升到湖面后气泡并未破裂，最终气泡温度上升到等于环境温度(已知：水面温度高于水里温度)，完成下列各题：
(1)气泡在湖内上升的过程中是吸热还是放热，还是既不吸热也不放热？
(2)气泡到达湖面后吸收了0.3 J 的热量，又对外做了0.1 J 的功后与外界达到了温度平衡，求：这一过程中气泡内能的改变量．
(3)已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m 3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m ，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)
解析 (1)吸热
(2)由ΔU ＝W ＋Q 得ΔU ＝－0.1 J ＋0.3 J ＝0.2 J ，
故内能增加0.2 J.
(3)设气泡内气体的质量为m kg ，
则气体的体积V 1＝m ρ＝m 1.29
m 3. 变成液体后的体积
V 2＝m M ×N A ×43π(d 2
)3 ＝
m 0.029×6.02×1023×43π×10－30 m 3.
得V 2V 1＝6.02×1023×43×3.14×10－30×1.290.029
＝1×10－4. 【答案】 (1)吸热 (2)0.2 J (3)1×10－
4。