专题12 分子动理论 气体及热力学定律(押题专练)-2018年高考物理二轮复习精品资料(解析版)

1．近期我国多个城市的PM 2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重．PM 2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放是形成PM 2.5的主要原因．下列关于PM 2.5的说法中正确的是()A．PM 2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM 2.5在空气中的运动属于布朗运动C．温度越低PM 2.5活动越剧烈D．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM 2.5在空气中的浓度E．PM 2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈2．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．空气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．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果【答案】BCE【解析】布朗运动是指水中的花粉在液体分子无规则运动的撞击下发生无规则运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，A错误．在液体表面张力的作用下，水滴呈球形，B正确．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，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，C正确．水的沸点和气压有关，高原地区水的沸点较低，是因为高原地区大气压较低，D 错误．湿泡下端包有湿纱布，湿纱布上的水分要蒸发，蒸发是一种汽化现象，汽化要吸热，所以温度计的示数较低，E正确．3．下列说法正确的是()A．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能B．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关C．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散不符合热力学第二定律D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律E．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关4．下列说法正确的是()A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关D．物体内能增加，温度一定升高E．热量可以从低温物体传到高温物体【答案】BCE【解析】气体总是充满容器，说明气体分子在做无规则热运动，而气体分子之间既存在引力也存在斥力，A错误．由于理想气体的内能只与温度有关，所以对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大，B正确．温度越高布朗运动越剧烈，说明水中悬浮的微粒的运动与温度有关，而悬浮微粒的运动是由水分子运动对微粒的碰撞造成的，即水分子的运动与温度有关，C正确．物体内能增加，例如冰吸热熔化，内能增加，但是温度不变，D错误．热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱中热量从低温物体传到高温物体，E正确．5．以下说法正确的是()A．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距B．功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程C．用油膜法估测分子直径的实验中，把用酒精稀释过的油酸滴在水面上，待测油酸面扩散后又收缩的原因是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复以及酒精挥发后液面收缩D．液晶具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的E．温度高的物体分子平均动能和内能一定大6．下列说法中正确的是()A．一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大B．不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化C．不可能使热量从低温物体传向高温物体D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大E．分子间距离增大时，分子力一定减小【答案】ABD【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，A正确．热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，B正确．通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体，C错误．当分子力表现为引力时，增大分子间的距离，需要克服分子间的引力做功，所以分子势能增大，D正确．分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小，因此分子力可能增大，也可能减小，E错误．7．由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能．如图所示为分子势能E p随分子间距离r变化的图象，取r趋近于无穷大时E p为零．通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是()A．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互远离B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近C．假设将两个分子从r＝r1处释放，它们的加速度先增大后减小D．假设将两个分子从r＝r1处释放，当r＝r2时它们的速度最大8.关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是()A.空气相对湿度越大时，水蒸发越快B.物体的温度越高，分子平均动能越大C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律D.两个分子间的距离由大于10－9 m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小到零，再增大E.若一定量气体膨胀对外做功50 J，内能增加80 J，则气体一定从外界吸收130 J的热量答案BDE解析空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故A错误；温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，分子平均动能越大，故B正确；第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反热力学第一定律，故C错误；两个分子间的距离由大于10－9 m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先表现为引力，引力先增大到最大值后减小到零，之后，分子间作用力表现为斥力，从零开始增大，故D正确；若一定量气体膨胀对外做功50 J，即W＝－50 J，内能增加80 J，即ΔU＝80 J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝130 J，即气体一定从外界吸收130 J的热量.故E正确.9.下列说法中正确的是()A.气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关B.布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动C.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响D.水黾可以停在水面上是因为液体具有表面张力E.温度升高，物体所有分子的动能都增大答案ACD解析气体压强的大小与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关.故A正确；布朗运动指悬浮在液体中的固体颗粒所做的无规则运动，布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，故B错误；热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，C 正确；因为液体表面张力的存在，水黾才能停在水面上，故D 正确；温度是分子的平均动能的标志，温度升高，并不是物体所有分子的动能都增大，故E 错误.10.一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图1所示，下列说法正确的是( )图1A.b →c 过程中，气体压强不变，体积增大B.a →b 过程中，气体体积增大，压强减小C.c →a 过程中，气体压强增大，体积不变D.c →a 过程中，气体内能增大，体积变小E.c →a 过程中，气体从外界吸热，内能增大 答案 BCE11.以下说法正确的是( )A.将0.02 mL 浓度为0.05%的油酸酒精溶液滴入水中，测得油膜面积为200 cm 2，则可测得油酸分子的直径为10－9 mB.密闭容器中液体上方的饱和汽压随温度的升高而增大C.一种溶液是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系D.玻璃管的裂口烧熔后会变钝是由于烧熔后表面层的表面张力作用引起的E.某气体的摩尔体积为V ，每个分子的体积为V 0，则阿伏加德罗常数可表示为N A ＝VV 0答案 BCD解析 根据题意，一滴油酸酒精溶液含有的油酸体积为：V ＝0.02×0.05% mL ＝1×10－5 mL ，所以油酸分子的直径大小：d ＝V S ＝1×10－5200cm ＝5×10－8 cm ＝5×10－10 m.故A 错误；液体的饱和汽压仅仅与温度有关，所以密闭容器中液体上方的饱和汽压随温度的升高而增大.故B正确；水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系.故C正确；由于熔融的液态玻璃存在表面张力，使表面收缩，表面积变小，因此玻璃管的裂口烧熔后会变钝，与表面张力有关.故D正确；气体分子较小，而气体的体积可以占据任意大的空间，故不能用摩尔体积求解分子体积.故E错误.12．如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l、温度为T的空气柱，左右两管水银面高度差为h cm，外界大气压为h0 cmHg.(1)若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平(原右管中水银没全部进入水平部分)，求在右管中注入水银柱的长度h1(以cm为单位)；(2)在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l，求此时空气柱的温度T′.【解析】(1)封闭气体等温变化：p1＝h0－h，p2＝h0，p1l＝p2l′，h1＝h＋3(l－l′)(4分)解得h1＝h＋3hh0l (1分) (2)空气柱的长度变为开始时的长度l时，左管水银面下降hh0l，右管水银面会上升2hh0l，此时空气柱的压强p3＝h0＋3hh0l，由p1T＝p3T′(4分)解得T′＝h20＋3hlh0（h0－h）T (1分)【答案】(1)h＋3hh0l(2)h20＋3hlh0（h0－h）T13．如图所示，玻璃管粗细均匀(粗细可忽略不计)，竖直管两封闭端内理想气体长分别为上端30 cm、下端27 cm，中间水银柱长10 cm.在竖直管中间接一水平玻璃管，右端开口与大气相通，用光滑活塞封闭5 cm长水银柱．大气压p0＝75 cmHg.(1)求活塞上不施加外力时两封闭气体的压强各为多少？(2)现用外力缓慢推活塞恰好将水平管中水银全部推入竖直管中，求这时上下两部分气体的长度各为多少？【解析】(1)上端封闭气体的压强p上＝p0－p h＝70 cmHg ①(1分)下端封闭气体的压强p下＝p0＋p h＝80 cmHg ②(1分)【答案】(1)上下两封闭气体的压强各为70 cmHg、80 cmHg(2)28 cm；24 cm14．如图所示，一水平放置的汽缸，由截面积不同的两圆筒连接而成．活塞A、B用一长为3l的刚性细杆连接，B与两圆筒连接处相距l＝1.0 m，它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动．A、B的截面积分别为S A＝30 cm2、S B＝15 cm2.A、B之间封闭着一定质量的理想气体．两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气，大气压强始终保持p0＝1.0×105 Pa.活塞B的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上．当汽缸内气体温度T1＝540 K，活塞A、B的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为F1＝30 N.(1)现使汽缸内气体温度由初始的540 K缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动？(2)继续使汽缸内气体温度缓慢下降，温度降为多少时活塞A刚刚右移到两圆筒连接处？【解析】 (1)设汽缸内气体压强为p 1，F 1为细线中的张力，则活塞A 、B 及细杆整体的平衡条件为p 0S A －p 1S A ＋p 1S B －p 0S B ＋F 1＝0① (2分)解得p 1＝p 0＋F 1S A －S B代入数据得p 1＝p 0＋F 1S A －S B＝1.2×105 Pa② (1分)由②式看出，只要气体压强p 1>p 0，细线就会拉直且有拉力，于是活塞不会移动，汽缸内气体等容变化，当温度下降使压强降到p 0时，细线拉力变为零，再降温时活塞开始向右移动，设此时温度为T 2，压强p 2＝p 0. 有T 2T 1＝p 2p 1③ (1分)得T 2＝450 K④ (2分)(2)再降温，细线松了，要平衡必有气体压强p ＝p 0，是等压降温过程，活塞右移，体积相应减小，当A 到达两圆筒连接处时，温度为T 3，2S A l ＋S B l T 2＝3lS BT 3⑤(2分)得T 3＝270 K⑥ (2分)【答案】 (1)450 K (2)270 K15．一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B 再变化到状态C ，其状态变化过程的p —V 图象如图所示．已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃.求(1)该气体在状态B 和C 时的温度分别为多少℃？(2)该气体从状态A 经B 再到C 的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？ 【解析】 (1)对一定质量的理想气体由图象可知，A →B 等容变化，由查理定律得p A T A ＝p BT B(2分) 即代入数据得T B ＝450 K (1分) 即t B ＝177 ℃(1分) A →C 由理想气体状态方程得p A V A T A ＝p C V CT C(2分) 代入数据得T C ＝300 K(1分)即t C＝27 ℃(1分) (2)由于T A＝T C，该气体在状态A和状态C内能相等，ΔU＝0 (1分) 从A到B气体体积不变，外界对气体做功为0，(1分)从B到C气体体积减小，外界对气体做正功，W＝pΔV由p-V图线与横轴所围成的面积可得W＝（p B＋p C）（V B－V C）2＝1 200 J (2分)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q (1分)可得Q＝－1 200 J即气体向外界放出热量，传递的热量为1 200 J．(1分)【答案】(1)177 ℃；27 ℃(2)放热，1 200 J16．一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量M＝10 kg，活塞质量m＝4 kg，活塞横截面积S＝2×10－3 m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa；活塞下面与劲度系数k＝2×103 N/m的轻弹簧相连；当汽缸内气体温度为127 ℃时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20 cm，g取10 m/s2，缸体始终竖直，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．(1)当缸内气柱长度L2＝24 cm时，缸内气体温度为多少K?(2)缸内气体温度上升到T0以上，气体将做等压膨胀，则T0为多少K?(2)当气体压强增大到一定值时，汽缸对地压力为零，此后再升高气体温度，气体压强不变，气体做等压变化；设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx ，则 k Δx ＝(m ＋M )g(2分)Δx ＝7 cm ，V 3＝(Δx ＋L 1)S ，p 3＝p 0＋MgS ＝1.5×105 Pa根据理想气体状态方程得pV T ＝p 3V 3T 3(2分) 解得T 0＝1 012.5 K(2分)【答案】 (1)720 K (2)1 012.5 K。