2018高考物理二轮复习精品专练14 分子动理论 气体及热力学定律
[推荐学习]2018版高考物理二轮复习第一部分专题十三分子动理论气体及热力学定律限时集训
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专题限时集训(十三) 分子动理论气体及热力学定律(对应学生用书第141页)(建议用时：40分钟)1．(12分)(1)(多选)下列说法正确的是( )A．由于液体表面分子间距离小于平衡位置间距r0，故液体表面存在表面张力B．布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果C．一定量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减小D．液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学的各向异性(2)在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：①取油酸1．00 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液．②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1．00 mL为止，恰好共滴了100滴．③在水盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一油膜．④测得此油膜面积为3．60×102 cm2．Ⅰ．这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为________，这层油膜的厚度可视为油分子的直径．Ⅱ．利用数据可求得油酸分子的直径为________m．(3)如图1313所示，一汽缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在汽缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知汽缸壁和活塞都是绝热的，汽缸壁与活塞间接触光滑且不漏气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．设活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，电热丝热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h．求：图1313①汽缸内气体压强的大小；②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量．【解析】 (1)由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在表面张力，故A 错误；布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子的撞击力不平衡造成的，故B 错误；一定量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，分子势能减小，分子动能不变，内能一定减小，故C 正确；液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学的各向异性的特点，故D 正确．(2)这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径．1滴溶液中纯油酸的体积V ＝1 mL 100×1 mL 250 mL＝4×10－5 mL ， 油酸分子的直径d ＝V S ＝4×10－53．6×102 cm ＝1．1×10－7 cm ＝1．1×10－9 m ． (3)①由活塞受力平衡，内部气体压强为p 则：p 0＋mg S ＝p ．②气体对外做功：W ＝pSh ＝p 0Sh ＋mgh内能的变化量：ΔE ＝Q －W ＝Pt －mgh －p 0Sh ．【答案】 (1)CD (2)Ⅰ．单分子油膜 Ⅱ．1．1×10－9 (3)①p 0＋mg S②p 0Sh ＋mgh Pt －mgh －p 0Sh2．(12分)(1)关于饱和汽和相对湿度，下列说法中错误的是__________．A ．使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法B ．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压C ．密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽，若温度升高，同时增大容器的容积，饱和汽压可能会减小D ．相对湿度过小时，人会感觉空气干燥(2)如图1314所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，从状态A 到状态B ，在相同时间内撞在单位面积上的分子数__________(选填“增大”“不变”或“减小”)，从状态A 经B 、C 再回到状态A ，气体吸收的热量______________放出的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)．图1314(3)已知阿伏加德罗常数为6．0×1023mol －1，在标准状态(压强p 0＝1 atm 、温度t 0＝0 ℃)下任何气体的摩尔体积都为22．4 L ，已知第(2)问中理想气体在状态C 时的温度为27 ℃，求该气体的分子数．(计算结果取两位有效数字)【解析】 (1)饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，则使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，故A 正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B 正确；温度升高，饱和气压增大，故C 错误；相对湿度过小时，人会感觉空气干燥，故D 正确．(2)理想气体从状态A 到状态B ，压强不变，体积变大，分子的密集程度减小，所以在相同时间内撞在单位面积上的分子数减小，从状态A 经B 、C 再回到状态A ，内能不变，一个循环过程中，A 到B 气体对外做的功W 1＝－2×3 J＝－6 J ，B 到C 过程中外界对气体做功W 2＝12(1＋3)×2 J＝4 J ，C 到A 体积不变不做功，所以W ＝W 1＋W 2＝－2 J ，根据ΔU ＝W ＋Q ，Q ＝2 J ，即一个循环气体吸热2 J ，所以一个循环中气体吸收的热量大于放出的热量．(3)根据盖吕萨克定律：V 0T 0＝V 1T 1，代入数据：1273＋27＝V 1273，解得标准状态下气体的体积为V 1＝0．91 L ，N ＝V 1V mol N A ＝0．9122．4×6×1023＝2．4×1022(个)． 【答案】 (1)C (2)减小 大于 (3)2．4×1022个3．(12分)(2017·江苏徐州高三考前模拟)(1)以下说法中正确的是__________．A ．单晶体的所有物理性质都具有各向异性B ．悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动是热运动C ．相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能D ．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小(2)某同学做“用油膜法估测分子大小”的实验时，在边长约30 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水，然后将痱子粉均匀的撒在水面上，用注射器滴一滴__________(选填“纯油酸”或“油酸酒精溶液”)在水面上．稳定后，在玻璃板上描下油膜的轮廓，放到坐标纸上估算出油膜的面积，还需要知道__________，就可以算出分子直径．(3)如图1315所示，内壁光滑的导热汽缸里封闭了一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S ，质量不计，离缸底的距离为L 1．由于环境温度缓慢下降，使得活塞缓慢下降到距离缸底L 2处．已知大气压强为p 0，被封闭气体初始状态的热力学温度为T 1、内能为E 1．图1315①求活塞下降到距离缸底L 2处时，缸内封闭气体的温度；②一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q ．【解析】 (1)单晶体具有各向异性，不能说单晶体的所有物理性质都具有各向异性，A 项错误；悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动是布朗运动，不是热运动，B 项错误；温度是分子的平均动能的标志，相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能，C 项正确；随着分子间距离的增大，分子势能不一定减小，当分子力表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，D 项错误．(2)油膜法测分子直径实验中，用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上，让它形成单分子油膜．实验过程中，由d ＝V S 可知，还需要知道向水面滴入的油酸酒精溶液中的纯油酸体积．(3)①气体发生等压变化，有L 1S T 1＝L 2S T 2 解得封闭气体的温度为T 2＝L 2T 1L 1． ②设气体在T 2时的内能为E 2，由题意有E 1T 1＝E 2T 2气体状态变化过程中内能变化了ΔU ＝E 2－E 1＝L 2－L 1L 1E 1 外界对气体做功W ＝p 0(L 1－L 2)S由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q整个过程中通过缸壁传递的热量Q ＝L 2－L 1L 1E 1－p 0(L 1－L 2)S ． 【答案】 (1)C (2)油酸酒精溶液 油酸酒精溶液中的纯油酸体积 (3)①L 2T 1L 1 ②L 2－L 1L 1E 1－p 0(L 1－L 2)S 4．(12分)(多选)(1)下列说法正确的是__________．A ．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B ．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定C ．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的D ．物理性质各向同性的一定是非晶体(2)已知水的密度ρ＝1．0×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝1．8×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数为N A ＝6．02×1023 mol －1，一滴露水的体积大约是6．0×10－8 m 3，它含有________个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进6．0×107个水分子时，喝进水的质量是__________kg ．(保留两位有效数字)(3)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1316所示，已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃，则：图1316①该气体从状态A 到状态C 的过程中内能的变化量是多大？②该气体从状态A 到状态C 的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？【导学号：17214201】【解析】 (1)根据理想气体的状态方程pV T ＝C ，当气体的温度升高时，若体积也同时增大，气体的压强不一定增大，A 项错误；液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定，B 项正确；液体的表面张力是由于表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力，C 项正确；晶体分单晶体和多晶体，单晶体具有各向异性特征，多晶体具有各向同性特征，D 项错误．(2)水的摩尔质量为M ＝1．8×10－2 kg ，水的摩尔体积为V M ＝M ρ，一个水分子的体积为V 0＝M ρN A． 一滴露水含有水分子的个数为N ＝V V 0＝V M ×ρN A ＝2．0×1021个喝进水的物质的量为n ＝N ′N A＝1×10－16 mol 故水的质量m ＝nM ＝1．8×10－18 kg ．(3)①由图示图象可知，p A V A ＝p C V C ，由理想气体状态方程：pV T ＝C 可知，A 、C 两状态的温度相等，由于理想气体内能仅与温度有关，A 、C 两状态温度相等，两状态气体内能相等，则从A到C过程气体内能的变化量为0．②气体从状态A到状态C体积增大，对外做功，即W<0；T A＝T C，所以状态A到状态C的过程中内能变化量为0．由热力学第一定律得：Q>0，所以A→C的过程中是吸热．从A 到B过程，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，只有B到C过程气体对外做功，故吸收的热量为：Q＝W＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J＝200 J．【答案】(1)BC (2)2．0×10211．8×10－18(3)①0②吸热200 J5．(12分)(2017·江苏扬州四模)(1)下列说法正确的是__________．A．阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动B．压缩气体需要做功，说明气体分子间存在斥力C．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点D．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大(2)利用单分子油膜法可以粗略测定分子的大小和摩尔质量．已知某种油的密度为ρ，取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴．将其中一滴滴在广阔水面，形成面积为S的单分子油膜，阿伏加德罗常数为N A．若把分子看作球形，则估算出它的直径是__________，油的摩尔质量是__________．(3)如图1317所示是农业上常用的农药喷雾器，贮液筒与打气筒用细连接管相连，已知贮液筒容积为8 L(不计贮液筒两端连接管体积)，打气筒活塞每循环工作一次，能向贮液筒内压入1 atm的空气200 mL，现打开喷雾头开关K，装入6 L的药液后再关闭，设周围大气压恒为1 atm，打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变．求：图1317①要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3 atm，打气筒活塞需要循环工作的次数；②打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时，贮液筒向外喷出药液的体积．【导学号：17214202】【解析】(1)阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒随空气流动而形成的，并不是布朗运动，选项A错误；压缩气体需要做功，是因为存在气体压强，选项B错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，因此温度能保持稳定不变，所以晶体有固定的熔点，选项C 正确；两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，选项D 错误．(2)由题意知一滴油滴的体积为V n ，则油分子直径为d ＝V nS ； 单个分子的体积为V 0＝4πr 33＝πd 36＝πV 36n 3S 3 则油的摩尔体积为V mol ＝N A πV 36n 3S 3， 则油的摩尔质量为M ＝ρV mol ＝πρN A V 36n 3S 3． (3)①贮液筒内药液上方的气体体积为V 0＝8 L －6 L ＝2 L ，设1 atm 下，打入贮液筒的气体体积为V ，总体积V 1，则：V 1＝V ＋V 0设1 atm 下，气体的压强：p 1＝1 atm打入贮液筒气体后体积：V 2＝V 0打入贮液筒气体后的压强：p 2＝3 atm由理想气体方程得：p 1V 1＝p 2V 2解得：V ＝4 L打气次数：n ＝V0．2 L＝20． ②打开喷雾头开关K 直至贮液筒内外气压相同时，p 3＝1 atm由理想气体方程得：p 1V 1＝p 3V 3解得：V 3＝V 1＝6 L故喷出药液的体积V ′＝V 3－V 0＝4 L ． 【答案】 (1)C (2)V nS πρN A V 36n 3S 3 (3)①20次 ②4 L 6．(12分)(2017·厦门一中检测)(多选)(1)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p T 图象如图1318所示，下列说法正确的是( )图1318A ．过程bc 中气体既不吸热也不放热B ．过程ab 中气体一定吸热C ．过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小(2)把熔化的蜂蜡薄薄地涂在两种材料所做的薄片上，用一枝缝衣针烧热后用针尖接触蜂蜡层的背面，熔化区域的形状如1319甲、乙两图所示，________(选填“甲”或“乙”)图中的薄片一定是晶体；液晶的分子排布与液体和固体都有区别，这种排布使液晶既像液体一样具有流动性，又具有各向异性，________(选填“丙”或“丁”)图是液晶分子示意图．甲 乙 丁 丙图1319(3)冬天天气寒冷，有时室内需要加温．如果有一房间室内面积为22．4 m 2，高为3．0 m ，室内空气通过房间缝隙与外界大气相通，开始时室内温度为0 ℃，通过加热使室内温度升为20 ℃．若上述过程中大气压强不变，已知气体在0 ℃的摩尔体积为22．4 L/mol ，阿伏伽德罗常数为6．0×1023 mol －1，试估算这个过程中有多少空气分子从室内跑出．(结果保留两位有效数字)【解析】 (1)由图示图象可知，bc 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知，气体吸热，故A 错误；由图象可知，ab 过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B 正确；由图象可知，ca 过程气体压强不变，温度降低，由盖－吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W ＞0，气体温度降低，内能减少，ΔU ＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca 中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故C 错误；由图象可知，a 、b 和c 三个状态中a 状态温度最低，分子平均动能最小，故D 正确．(2)甲图传热各项同性，乙图传热各项异性，故乙图一定是单晶体，甲图可能是非晶体；丙图分子排列杂乱无章，不是液晶，而丁图分子排列有规则，是液晶．(3)0 ℃时室内气体分子总数 N ＝Sh V mol N A ＝22．4×322．4×10－3×6．0×1023＝1．8×1027(个) 设20 ℃时室内气体体积与气体总体积分别为 V 1和V 2．根据盖－吕萨克定律得V 1V 2＝T 1T 2＝273293则升温后室内气体分子数与总分子数之比为N 1N ＝V 1V 2 从室内跑出的气体分子数为ΔN ＝N －N 1联立解得ΔN ＝20293N ＝1．2×1026(个)． 【答案】 (1)BD (2)乙 丁 (3)1．2×1026。
高考物理二轮复习专题八选考部分分子动理论气体及热力学定律训练.docx
1-8-16 分子动理论气体及热力学定律课时强化训练1．(2018·北京理综)关于分子动理论，下列说法正确的是()A．气体扩散的快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大[解析]温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子运动越剧烈，气体扩散越快，A错；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，B错；分子间同时存在着引力和斥力，且随着分子间距的增大，引力和斥力均减小，故C对、D错。
[答案] C[易错点拨] 分子力与分子间距离的关系分子间同时存在引力与斥力，两力的大小均与分子间距有关，分子力是指这两个力的合力，如图为斥力f斥、引力f引及分子力f分随分子间距离r的变化关系图线。
2．(2018·山西太原一模)(多选)下列说法正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子在永不停息地做无规则的热运动B．同一化学成分的某些物质能同时以晶体的形式和非晶体的形式存在C．温度升高物体的内能一定增大D．密度为ρ、体积为V、摩尔质量为M的铝所含原子数为ρVM N AE．绕地球运行的“天宫二号”内自由飘浮的水滴成球形，这是表面张力作用的结果[解析]布朗运动是宏观物体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，A错误。
同一化学成分的某些物质能同时以晶体的形式和非晶体的形式存在，例如液晶就同时具有晶体和非晶体的性质，B正确。
物体的内能与物体的温度、体积和摩尔数等因素有关，因此温度升高，物体的内能不一定增大，C错误。
密度与体积的乘积等于物体的质量，质量与摩尔质量的比值就是物质的量，物质的量乘以阿伏加德罗常数就是原子的个数，铝原子数n＝mM N A＝ρVM N A，D正确。
水滴成球形是表面张力作用的结果，E正确。
[答案] BDE3．(2018·山西五市联考)(多选)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。
高考物理二轮复习专题七选考模块第讲分子动理论气体及热力学定律突破练.doc
第1讲 分子动理论、气体及热力学定律[限训练·通高考] 科学设题 拿下高考高分(45分钟)1．(1)(2018·陕西汉中高三一模)以下说法正确的是________．A ．晶体一定具有规则的形状且有各向异性的特征B ．液体的分子势能与液体的体积有关C ．水的饱和汽压随温度变化而变化D ．组成固体、液体、气体的物质分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”E ．分子质量不同的两种气体，温度相同时，其分子的平均动能一定相同(2)如图，用质量m ＝1 kg 的绝热活塞在绝热汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦力忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部的高度h 1＝0.5 m ，气体的温度t 1＝27 ℃.现用汽缸内一电热丝(未画出)给气体缓慢加热，加热至t 2＝267 ℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h 2处，此过程中被封闭气体增加的内能增加ΔU ＝400 J ．已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度g 取10 m/s 2，活塞横截面积S ＝5.0×10－4 m 2，求：①初始时汽缸内气体的压强p 1和缓慢加热后活塞距离汽缸底部的高度h 2； ②此过程中汽缸内气体吸收的热量Q .解析：(1)单晶体一定具有规则的形状，且有各向异性的特征，而多晶体的物理性质表现为各向同性，选项A 错误；分子势能的产生是由于分子间存在作用力，微观上分子间距离的变化引起宏观上体积的变化，分子间作用力变化，分子势能才变化，选项B 正确；水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度越高，饱和汽压越大，选项C 正确；只有晶体的分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”，选项D 错误；温度是分子平均动能的标志，分子质量不同的两种气体，温度相同时，其分子的平均动能一定相同，选项E 正确．(2)①开始时，活塞受力平衡，有p 0S ＋mg ＝p 1S解得p 1＝p 0＋mg S ＝1.2×105 Pa气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律可得h1ST1＝h2ST2解得h2＝0.9 m②气体在膨胀过程中外界对气体做功为W＝－p1ΔV＝－1.2×105×(0.9－0.5)×5×10－4 J＝－24 J由热力学第一定律ΔU＝W＋Q解得Q＝ΔU－W＝400 J－(－24)J＝424 J答案：(1)BCE(2)①0.9 m②424 J2.(1)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图象如图所示．下列判断正确的是________．A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b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p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为T0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h4.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)因为pVT＝C，从图中可以看出，a→b过程pT不变，则体积V不变，因此a→b过程外力做功W＝0，气体温度升高，则ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸收热量，A正确；b→c过程气体温度不变，ΔU＝0，但气体压强减小，由pVT＝C知V增大，气体对外做功，W＜0，由ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸收热量，B错误；c→a过程气体压强不变，温度降低，则ΔU＜0，由pVT＝C知V减小，外界对气体做功，W＞0，由ΔU＝W＋Q可知|W |＜|Q |，C 错误；状态a 温度最低，而温度是分子平均动能的标志，D 正确；b →c 过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均动能不变，因此容器壁单位面积单位时间受到分子撞击的次数减少了，E 正确．(2)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Δp ，由玻意耳定律得phS ＝(p ＋Δp )(h －14h )S ①解得Δp ＝13p ②外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′.根据盖—吕萨克定律得－14T0＝h′S T ③解得h ′＝3T 4T0h ④据题意可得Δp ＝mg S ⑤气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT0.答案：(1)ADE (2)9mghT 4pT03．(1)关于固体、液体和气体，下列说法正确的是________．A ．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的B ．液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力C ．液体的蒸发现象在任何温度下都能发生D ．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的E ．在有的物态变化中虽然物质吸收热量但温度却不升高(2)如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭；A 侧空气柱的长度 l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝3.0 cm.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h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭．已知大气压强p 0＝75.0 cmHg.①求放出部分水银后，A侧空气柱的长度；②此后再向B侧注入水银，使A、B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)无论固体、液体还是气体，其内部分子都在永不停息地做无规则运动，A错误；当分子间距离为r0时，分子间的引力和斥力相等，液体表面层的分子比较稀疏，分子间距离大于r0，所以分子间作用力表现为引力，B正确；蒸发只发生在液体表面，在任何温度下都能发生，C正确；汽化是物质从液态变成气态的过程，汽化分为蒸发和沸腾两种情况，不是分子间的相互排斥产生的，D错误；冰在熔化过程中吸收热量但温度不升高，E正确．(2)①以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l＝10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.由玻意耳定律得pl＝p1l1①由力学平衡条件得p＝p0＋h②打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止．由力学平衡条件有p1＝p0－h1③联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0 cm④②当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤由力学平衡条件有p2＝p0⑥联立②⑤⑥式，并代入题给数据得l2＝10.4 cm⑦设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧联立④⑦⑧式，并代入题给数据得Δh＝13.2 cm.答案：(1)BCE(2)①12.0 cm②13.2 cm4．(1)下列说法正确的是________．A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动B．液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小E．气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多(2)如图甲所示，开口向上、内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，在汽缸P、Q两处设有卡口，使厚度不计的活塞只能在P、Q之间运动．开始时活塞停在Q处，温度为300 K，现缓慢加热缸内气体，直至活塞运动到P处，整个过程中的p -V 图线如图乙所示．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa.①说出图乙中气体状态的变化过程、卡口Q下方气体的体积以及两卡口之间的汽缸的体积；②求活塞刚离开Q处时气体的温度以及缸内气体的最高温度．解析：(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动，不能证明组成固体颗粒的分子在做无规则运动，故A错误；液体表面分子比较稀疏，故液体表面分子间距离大于内部分子之间距离，故B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，故C错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但是分子势能的变化却不一定，如分子之间距离从小于r0位置开始增大，则分子势能先减小后增大，故D正确；由pVT＝C可知，气体体积不变时，温度越高，气体的压强越大，由于单位体积内气体分子数不变，分子平均动能增大，所以单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确．(2)①从题图乙可以看出，气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化，由题图乙可知，卡口Q下方气体的体积V0＝1.0×10－3 m3两卡口之间的汽缸的体积ΔV＝1.2×10－3 m3－1.0×10－3 m3＝0.2×10－3 m3.②从题图乙可以看出开始时缸内气体的压强为9 10p0活塞刚离开Q 处时，气体压强p 2＝1.2×105 Pa由查理定律有910p0300＝p2273＋t2解得t 2＝127 ℃设活塞最终移动到P 处，由理想气体状态方程有910p0V0300＝1.5p0×1.2V0273＋t3解得t 3＝327 ℃.答案：(1)BDE (2)①气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化 1.0×10－3 m 3 0.2×10－3 m 3 ②127 ℃ 327 ℃5．(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)在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为l ＝16 cm 的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置达到平衡时如图甲所示，被封闭气柱的长度l 1＝23 cm ；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度l 2＝19 cm.已知重力加速度g 取10 m/s 2，不计温度的变化．求：①大气压强p 0(用cmHg 表示)；②当玻璃管开口向上以a ＝5 m/s 2的加速度匀加速上升时，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度．解析：(1)气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A 正确；根据气体温度的微观意义可知，B正确；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C 错误；若气体在从外界吸收热量的同时对外界做功，则气体的内能不一定增加，D 错误；气体在等压膨胀过程中，根据盖—吕萨克定律知，体积增大，温度升高，E 正确．(2)①由玻意耳定律可得p 0l 1S ＝(p 0＋l )l 2S解得p 0＝76 cmHg.②当玻璃管加速上升时，设封闭气体的压强为p ，气柱的长度为l 3，液柱质量为m ，对液柱，由牛顿第二定律可得pS －p 0S －mg ＝ma ，又mg S ＝16 cmHg ，解得p ＝p 0＋mg ＋ma S＝100 cmHg ， 由玻意耳定律可得p 0l 1S ＝pl 3S解得l 3＝17.48 cm.答案：(1)ABE(2)①76 cmHg ②17.48 cm。
高中物理分子动理论-气体和热力学定律专题讲练
【分子动理论 气体与热力学定律】专题讲练一、考纲要求六.分子动理论、热和功、气体热学局部在高考理综中仅仅以一道选择题的形式出现，分值：６分。
知识要点是分子动理论、内能、热力学三定律及能量守恒定律和气体的性质。
二、典例分类评析1、分子的两种模型及宏观量、微观量的计算〔1〕分子的两种模型①球体模型：常用于固体、液体分子。
V=1/6πd 3②立方体模型：常用于气体分子。
V=d3 〔2〕宏观量、微观量的计算在此所指的微观量为:分子体积0V ，分子的直径d ，分子的质量0m ．宏观物理量为：物质的体积V 、摩尔体积mol V 、物质的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ。
阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。
由宏观量去计算微观量，或由微观量去计算宏观量，都要通过阿伏加德罗常数建立联系．所以说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁．①计算分子的质量：0mol A AV M m N N ρ== ②计算分子的体积：0mol A A V M V N N ρ==，进而还可以估算分子的直径(线度) d ，把分子看成小球，由30432d V π⎛⎫= ⎪⎝⎭，得d =〔注意：此式子对固体、液体成立〕 ③计算物质所含的分子数：A A A mol m V V n N N N M V Mρ===． 例1、以下可算出阿伏加德罗常数的一组数据是 〔 〕A ．水的密度和水的摩尔质量B ．水的摩尔质量和水分子的体积C ．水分子的体积和水分子的质量D ．水分子的质量和水的摩尔质量例2、只要知道以下哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离 〔 〕A.阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和质量B ．阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和密度C ．阿伏加德罗常数，气体质量和体积D ．该气体的密度、体积和摩尔质量例3、某固体物质的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为A N ，那么每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是 〔 〕A ．A N M 、A N M ρB ．A M N 、A MN ρC ．A N M 、 A M N ρD ．A M N 、 A N Mρ 例4、假设以 μ表示水的，υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积， ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式中正确的选项是 〔 〕A ． N A = ─── υρ mB ．ρ = ─── μA N ΔC ． m = ─── μA ND ．Δ= ─── υAN 例5、地球半径约为6.4×106 m ，空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球外表大气在标准状况下的体积为 〔 〕A.4×1016 m 3B.4×1018 m 3C. 4×1030 m 3D. 4×1022 m 32、分子热运动和布朗运动(1)布朗运动①布朗运动是指悬浮小颗粒的运动，布朗运动不是一个单一的分子的运动——单个分子是看不见的，悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子，形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各个方向碰撞效果的不平衡，因此，布朗运动不是分子运动，但它间接证明了周围液体、气体分子在永不停息地做无规那么运动，②布朗运动与扩散现象是不同的现象．布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规那么运动．其运动的剧烈程度与微粒的大小和液体的温度有关．扩散现象是两种不同物质在接触时，没有受到外力影响。
2018高考物理二轮复习精品讲义14分子动理论+气体及热力学定律
专题14 分子动理论 气体及热力学定律本专题主要解决的是分子动理论和热力学定律，并从宏观和微观角度理解固、液、气三态的性质。
新课程标准对本部分内容要求较低，《考试说明》明确提出“在选考中不出现难题”，高考命题的形式基本上都是小题的拼盘。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估算；②分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测分子直径等内容。
预测2017年高考会涉及在以下方面：利用阿伏伽德罗常数进行微观量估算和涉及分子动理论内容的判断性问题，以选择填空题形式命题；气体压强为背景的微观解释问题，以简答形式命题；以理想气体为研究对象考查气体性质和热力学定律的问题，以计算题的形式命题。
一、固体、液体、气体微观量的估算 1．固体、液体微观量的估算 (1)分子数、分子质量的计算 分子数N ＝nN A ＝m M 0N A ＝VV 0N A分子质量m ′＝M 0N A，其中M 0为摩尔质量，V 0为摩尔体积，N A 为阿伏加德罗常数． (2)分子体积(分子所占空间)的估算方法 每个分子的体积V ′＝V 0N A ＝M 0ρN A，其中ρ为固体(或液体)的密度． (3)分子直径的估算方法如果把固体分子、液体分子看成球体，则分子直径d ＝36V ′π＝36V 0πN A；如果把固体、液体分子看成立方体，则d ＝3V ′＝3V 0N A.利用油酸在水面上形成的单层分子膜，可得油酸分子的直径d ＝VS，其中V 、S 分别为油酸的体积和油膜的面积．2．气体分子微观量的估算(1)物质的量n ＝V22.4，V 为气体在标准状况下的体积，其单位为L.(2)分子间距的估算方法：倘若气体分子均匀分布，每个分子占据一定的空间，假设为立方体，分子位于每个立方体的中心，则每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距等于每个球体的直径．特别提醒：(1)分子直径的数量级为10－10 m，因此求出的数据只在数量级上有意义．(2)阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1，是联系微观世界和宏观世界的桥梁．二、分子力做功及物体的内能1．分子力的特点分子间作用力(指引力和斥力的合力)随分子间距离变化而变化的规律是：(1)r<r0时表现为斥力；(2)r＝r0时分子力为零；(3)r>r0时表现为引力；(4)r>10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计，如图11－1.图11－12．分子力做功的特点及势能的变化分子力做正功时分子势能减小;分子力做负功时分子势能增大.(所有势能都有同样结论:重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小.)图11－2由上面的分子力曲线可以得出如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能随分子间距离而变化的图象如图11－2.可见分子势能与物体的体积有关，体积变化，分子势能也变化．3．物体的内能及内能变化特别提醒：内能与机械能不同．前者由物体内分子运动和分子间作用决定，与物体的温度和体积有关，具体值难确定，但永不为零；后者由物体的速度、物体间相互作用、物体质量决定，可以为零；内能和机械能在一定条件下可以相互转化．三、气体性质的比较四、分子动理论 1．分子动理论的内容：(1)物体是由大量分子组成的：分子直径的数量级为10－10m ．分子的大小可用油膜法估测：将油酸分子看成一个个紧挨在一起的单分子层，若用V 表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的油膜面积，则分子直径(大小)d ＝V S.(2)分子永不停息地做无规则运动：布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动；布朗运动现象说明液体分子在做无规则运动．(3)分子间同时存在着引力和斥力：二者均随分子间距的增大而减小，且分子斥力随分子间距变化得比较显著．分子力指引力和斥力的合力，当r ＝r 0(数量级是10－10m)时，分子力为零．2．气体压强的微观解释：气体压强是大量气体分子作用在单位面积器壁上的平均作用力．其微观决定因素是分子平均动能和分子密集程度，宏观决定因素是温度和体积．3．内能：物体内所有分子的动能与分子势能的总和．从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子数、分子平均动能和分子间距决定；从宏观上看，物体内能的大小由物质的量(摩尔数)、温度和体积决定．五、热力学定律1．热力学第一定律：ΔU＝Q ＋W 2.热力学第二定律：反映了涉及内能的宏观过程的不可逆性．(1)克劳修斯表述(热传导的方向性)：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．(2)开尔文表述(机械能和内能转化的方向性)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．(第二类永动机不可能制成)六、气体实验定律与理想气体的状态方程1．气体实验定律：等温变化——玻意耳定律：p 1V 1＝p 2V 2；等容变化——查理定律：p 1p 2＝T 1T 2；等压变化——盖·吕萨克定律：V 1V 2＝T 1T 2.只适用于一定质量的气体．2．理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pVT＝C (恒量)．适用于一定质量的理想气体．考点一 分子动理论 内能例1. 【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是 A ．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B ．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C ．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D ．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 【答案】C【变式探究】（多选）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解析 根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A 正确；扩散现象 是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故C 正确、B 错误；扩散 现象在气体、液体和固体中都能发生，故D 正确；液体中的扩散现象不是由 于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E 错误.答案 ACD【变式探究】[2015·福建理综，29（1），6分]下列有关分子动理论和物质结构 的认识，其中正确的是（ ）A.分子间距离减小时分子势能一定减小B.温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性答案 B考点二固体液体气体例2. 【2017·江苏卷】题12A–2（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈．【答案】甲乙【解析】温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈．【变式探究】（多选）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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案BCD【变式探究】[2014·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）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.干湿泡湿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解析水中花粉的布朗运动，反映的是水分子的热运动规律，则A项错；正是表面张力使空中雨滴呈球形，则B项正确；液晶的光学性质是各向异性，液晶显示器正是利用了这种性质，C项正确；高原地区大气压较低，对应的水的沸点较低，D项错误；因为纱布中的水蒸发吸热，则同样环境下湿泡温度计显示的温度较低，E项正确.答案BCE考点三热力学定律与能量守恒定律例3. 【2017·江苏卷】一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图12A–1图所示．下列说法正确的有_________．（A）A→B的过程中，气体对外界做功（B）A→B的过程中，气体放出热量（C）B→C的过程中，气体压强不变（D）A→B→C的过程中，气体内能增加【答案】BC【解析】由图知A→B的过程中，温度不变，体积减小，故外界对气体做功，所以A错误；根据热力学定律知，A→B的过程中，气体放出热量，B正确；B→C的过程为等压变化，气体压强不变，C正确；A→B→C 的过程中，温度降低，气体内能减小，故D错误．【变式探究】下列说法正确的是（）A.物体放出热量，其内能一定减小B.物体对外做功，其内能一定减小C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变答案 C【变式探究】[2015·重庆理综,10（1），6分]（难度★★）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（）A.外界对胎内气体做功，气体内能减小B.外界对胎内气体做功，气体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小D.胎内气体对外界做功，内能增大解析车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确.答案 D1．【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大【答案】C2．【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
2017-2018高中物理二轮选考题保分练一 分子动理论 气
选考题保分练(一) 分子动理论 气体及热力学定律1．(2018届高三·第一次全国大联考Ⅱ卷)(1)[多选]下列说法中正确的是________。
A ．气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关B ．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡C ．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大，分子势能减小D ．PM2.5的运动轨迹只由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定E ．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体(2)内壁光滑且厚度不计的汽缸通过活塞封闭有压强为1.0×105 Pa 、温度为27 ℃ 的气体，初始活塞到汽缸底部的距离为50 cm ，现对汽缸加热，气体膨胀而活塞右移。
已知汽缸横截面积为200 cm 2，总长为100 cm ，大气压强为1.0×105 Pa 。
(ⅰ)当温度升高到927 ℃时，求缸内封闭气体的压强；(ⅱ)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J 的热量，试计算气体增加的内能。
解析：(1)气体温度升高过程吸收的热量要根据气体升温过程是否伴随做功来决定，选项A 对；悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越少，就越不容易平衡，选项B 错；当分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，选项C 错；PM2.5是悬浮在空气中的固体小颗粒，受到气体分子无规则撞击和气流影响而运动，选项D 对；热传递具有方向性，能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项E 对。
(2)(ⅰ)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。
设活塞未移动时封闭气体的温度为T 1，当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T 2，则由盖—吕萨克定律可知：L 1S T 1＝L 2S T 2，又T 1＝300 K 解得：T 2＝600 K ，即327 ℃，因为327 ℃<927 ℃，所以气体接着发生等容变化， 设当气体温度达到927 ℃时，封闭气体的压强为p ，由查理定律可以得到：1.0×105 Pa T 2＝p (927＋273)K， 解得：p ＝2×105 Pa 。
【高三物理试题精选】2018高考物理二轮复习分子动理论、内能试题(带答案)
2018高考物理二轮复习分子动理论、内能试题（带答案） CO
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第1讲分子动理论内能一、单项选择题
1 从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( )
A 水的密度和水的摩尔质量
B 水的摩尔质量和水分子的体积
C 水分子的体积和水分子的质量
D 水分子的质量和水的摩尔质量
2 下列四项中不属于分子动理论的基本内容的是( )
A 物质由大量的分子组成,分子间有间隙
B 分子是组成物质的不可再分割的最小微粒
C 所有分子永不停息地做无规则运动
D 分子间存在着相互作用的引力和斥力
3 (2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=60×1023 mol-1
这位同学根据上述几个物理量能估算出地球周围大气层空气的分子数吗?若能,请说明理由;若不能,也请说明理由
12 (2018 福州一检)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F 0为斥力,F 0为引力a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,现在把乙分子从a处静止释放,若规定无穷远处分子势能为零,则
(1) 乙分子在何处势能最小?是正值还是负值?
(2) 在乙分子运动的哪个范围内分子力和分子势能随距离的减小都增加?
第十四热学第1讲分子动理论内能
1 D
2 B
3 D。
高考物理二轮复习 专题十四 分子动理论 气体及热力学定律课件 新人教版
循专题线索·查思维断点
知专题重点·明备考方向 1.必须掌握的概念、公式、定律 (1)分子力、温度、物体的内能、理想气体等概念． (2)ΔU＝W＋Q、pTV＝C等公式． (3)热力学定律、气体实验定律等．
2.必须理解的三个关键点 (1)球模型与立方体模型在微观量的估算中的应用． (2)气体实验定律的应用． (3)热力学第一定律的应用． 3.必须明确的四个易错易混点 (1)气体分子大小和分子所占据的空间不同． (2)物体的内能与理想气体内能的决定因素． (3)热力学第一定律ΔU＝W＋Q中各量的符号规定． (4)气体实验定律的适用条件及其状态的确定.
③通过做功或热传递可以改变物体的内能． ④温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物 体，分子的平均动能相同．
1．(2014·北京卷)下列说法中正确的是( ) A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C．物体温度降低，其内能一定增大 D．物体温度不变，其内能一定不变
考点 1 分子动理论 内能
一、基础知识梳理 1．油膜法测分子直径的原理 用 V 表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，用 S 表 示单分子油膜的面积，用 d 表示分子的直径，则：d＝VS.
2．估算微观量的两种模型 (1)球体模型：一般适用于固体、液体，认为分子为一 个个球体，体积V0＝16πd3，d为分子直径． (2)立方体模型：一般适用于气体，认为一个分子占据 的空间为一个立方体，体积V0＝d3，d为平均分子间距．
②分子势能变化曲线如图所示，r＝r0时分子势能具有 最小值．
二、方法技巧总结 1．固体、液体分子微观量的计算(估算)
1．固体、液体分子微观量的计算(估算)
【金版教程】2018高考物理二轮复习训练1-6-14 分子动理论 气体及热力学定律b 含解析
1.[2015·南昌一模](多选)关于物体的内能，以下说法中正确的是()A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少C．物体体积改变，内能可能不变D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功E．质量相同的0 ℃水的内能比0 ℃冰的内能大答案BCE解析影响物体内能变化的因素有做功和热传递，物体吸收热量，不知做功情况，内能变化不确定，A选项是错误的.由ΔU＝W＋Q，对外做功W取负，外界对物体做功W取正，吸热Q取正，放热Q取负，ΔU为正时，物体内能增加，ΔU为负时，物体内能减少，B 选项是正确的.当物体的体积改变时，就有做功情况存在，但热传递情况不确定，所以内能可能不变，C选项正确.可以从单一热源吸收热量并完全变为功，但肯定要引起外界变化，D选项错误.质量相同的0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大，分子动能一样，所以水的内能大，E选项正确.2．[2015·唐山一模](多选)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能量守恒定律，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答案ACD解析液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的光学各向异性的特征，A选项是正确的.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反能量守恒定律，B选项是错误的.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，温度一定升高，又因为体积增大，气体对外做功，它一定从外界吸热才行，C选项是正确的.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动越明显，D选项正确.空气的相对湿度是在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比来表示，E 选项是错误的.3．[2015·沈阳质监](多选)下列说法正确的是()A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，虽然温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数不变答案ACD解析冰糖磨碎不改变其微观结构，仍是晶体，所以不改变其熔点，A项正确；足球充足气后很难被压缩，是压强作用的效果，不是分子斥力的作用，B项错误；等容过程中，由气体实验定律和热力学第一定律可知，吸收热量其内能一定增大，C项正确；由热力学第二定律(熵增加原理)可知，D项正确；由理想气体状态方程可知，气体体积不变，温度升高，压强一定增大，由压强的微观解释可知，单位体积内分子数不变，但由于温度升高，分子平均动能增大，故单位时间内撞击在单位面积上的分子数一定增大，E项错.4．[2015·南昌一模]一横截面积为S 的气缸水平放置，固定不动，气缸壁是导热的，两个活塞A 和B 将气缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积之比为3∶2，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞A ，使之向右移动一段距离d ，求活塞B 向右移动的距离(不计活塞与气缸壁之间的摩擦).答案 25d 解析 设活塞B 向右移动的距离为x ，则气室1：p 0V 1＝p (V 1－Sd ＋Sx )气室2：p 0V 2＝p (V 2－Sx )由以上两式解得：x ＝V 2V 1＋V 2d V 1V 2＝32，解得：x ＝25d5．[2015·唐山一模]如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，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p 0，活塞的横截面积为S ，质量为m ＝p 0S 4g，与容器底部相距h ，此时封闭气体的温度为T 0.现在活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910h ，接下来通过电热丝缓慢加热气体，气体吸收热量Q 时，活塞再次回到原初始位置.重力加速度为g ，不计活塞与气缸的摩擦.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.答案 (1)2725T 0 (2)Q －3p 0hS 20解析 (1)由平衡条件可知p 1＝54p 0，T 1＝T 0，V 1＝hS ， p 2＝32p 0，V 2＝910hS ，由理想气体状态方程得： p 1V 1T 0＝p 2V 2T ，解得：T ＝2725T 0 (2)由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 得ΔU ＝Q －3p 0hS 206. [2015·武汉调研]如图所示，一直立气缸由两个横截面积不同的圆筒连接而成，活塞A 、B 间封闭有一定质量的理想气体，A 的上方和B 的下方分别与大气相通.两活塞用长为L ＝30 cm 的不可伸长的细线相连，可在缸内无摩擦地上下滑动.当缸内封闭气体的温度为T 1＝300 K 时，活塞A 、B 的平衡位置如图所示.已知活塞A 、B 的质量均为m ＝1.0 kg ，横截面积分别为S A ＝20 cm 2、S B ＝10 cm 2，大气压强为p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度为g ＝10 m/s 2.(1)活塞A 、B 在图示位置时，求缸内封闭气体的压强；(2)现对缸内封闭气体缓慢加热，为使气缸不漏气，求缸内封闭气体的最高温度.答案 (1)1.2×105 Pa (2)400 K解析 (1)活塞A 、B 在题图示位置时，设气缸内气体的压强为p1，以活塞A、B为研究对象：p0S A＋p1S B＋2mg＝p0S B＋p1S A①解得：p1＝p0＋2mgS A－S B＝1.2×105 Pa②(2)当活塞B刚好移动到两圆筒的连接处时，设气缸内气体的温度为T2，由①可知此过程气体做等压变化，由盖－吕萨克定律得：0.5L(S A＋S B)T1＝LS A T2③解得：T2＝400 K7．[2015·湖南十三名校联考]如图所示，面积S＝100 cm2的轻活塞A将一定质量的气体封闭在导热性能良好的气缸B内，气缸开口向上竖直放置，高度足够大.在活塞上放一重物，质量为m＝20 kg，静止时活塞到缸底的距离为L1＝20 cm，摩擦不计，大气压强为p0＝1.0×105 Pa，温度为27 ℃，g取10 m/s2.(1)若保持温度不变，将重物去掉，求活塞A移动的距离；(2)若加热气缸B，使封闭气体温度升高到177 ℃，求活塞A移动的距离.答案(1)4 cm(2)10 cm解析(1)以封闭气体为研究对象，初态压强：p1＝p0＋mgS＝1.2×105 Pa初状态体积：V1＝L1S＝20S末状态压强：p2＝p0＝1.0×105 Pa气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p 1V 1＝p 2V 2即1.2×105×20S ＝1×105×L 2S解得：L 2＝24 cm活塞移动距离：d ＝L 2－L 1＝4 cm(2)加热气缸，气体做等压变化，由查理定律得：V 1T 1＝V 3T 3即：20S 273＋27＝L 3S 273＋177解得：L 3＝30 cm活塞移动距离：d ′＝L 3－L 1＝30－20＝10 cm8．[2015·新疆维吾尔自治区测试]如图1所示，一定质量的理想气体被质量为M ，横截面积为S 的活塞封闭在竖直放置的气缸内，活塞通过劲度系数为k 的轻弹簧与气缸相连接，当活塞压缩弹簧到离缸底的距离为l 1时恰好平衡，在等温条件下将气缸缓慢翻转到如图2位置，此时弹簧伸长到l 2后重新达到平衡.求此时气缸内气体的压强.(不计一切摩擦，弹簧在弹性限度内，重力加速度大小为g )答案 2Mgl 1S (l 2－l 1)－kl 1S解析 设弹簧的长为l 1时气体压强为p 1，弹簧的长为l 2时气体压强为p 2，由玻意耳定律可得p 1l 1S ＝p 2l 2S ①设弹簧的原长为l 0，大气压强为p 0，由力的平衡可得p 0S ＋Mg ＝p 1S ＋k (l 0－l 1)②在后来状态下，活塞受四个力，由力的平衡可得p2S＋Mg＝p0S＋k(l2－l0)③由①②③联立解得p2＝2Mgl1S(l2－l1)－kl1S④。
2018高考物理二轮 专题训练第15讲 分子动理论、气体及热力学定律
专题六选考模块专题训练第15讲分子动理论、气体及热力学定律时间：45分钟1．(2017·湖北襄阳调研)(1)关于气体的内能，下列说法正确的是________．A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加(2)如图所示，A、B是放置在水平面上两个形状相同的汽缸，其长度为L，在B汽缸内可无摩擦滑动的活塞截面积为S，它的厚度可忽略，A、B之间有一个体积不计的细管连通，K为阀门，A汽缸和细管是导热材料制成的，B汽缸是绝热材料制成的．开始时阀门关闭，活塞处于B汽缸的最右端；A、B汽缸内分别密闭压强为2p0和p0的两种理想气体，气体温度和环境温度均为T0，打开阀门K后，活塞向左移动15L的距离并达到平衡，此过程环境温度不变，求：①A汽缸内气体的压强；②B汽缸内气体的温度．解析：(1)温度决定分子的平均动能，质量相同的不同理想气体的物质的量不一定相同，内能不一定相同，选项A 错误；物体内能与物体宏观运动速度无关，选项B 错误；气体的内能是否变化由做功和热传递两方面决定，气体被压缩，外界对气体做正功W ，若气体同时向外界放热Q ，当W ＝Q 时气体的内能不变，选项C 正确；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，选项D 正确；根据理想气体状态方程可知等压膨胀过程中温度升高，一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，可知内能必增加，选项E 正确．(2)①打开阀门K 后，A 汽缸内气体等温膨胀，则有：2p 0LS ＝p A (L ＋15L )S 解得A 汽缸内气体的压强p A ＝53p 0 ②打开阀门K 后，B 汽缸内气体绝热压缩，平衡后的气体压强为p B ＝p A ＝53p 0 根据理想气体状态方程有p 0LS T 0＝p B (L －15L )S T B 解得B 汽缸内气体的温度T B ＝43T 0. 答案：(1)CDE (2)①53p 0 ②43T 0 2．(2017·河北衡水模拟)(1)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca 回到原状态，其p-T图象如图所示．下列说法正确的是________．A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b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)横截面积为S的导热性能良好的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Ⅰ、Ⅱ两个气室，两活塞间距离为d，两气室体积之比为1 2，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＝12d，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．解析：(1)由图可知，在p -T 图象中，ab 反向延长过原点，所以过程ab 是等容过程，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，气体吸收热量，选项A 正确；由图可知，过程bc 是等温过程，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律知，气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律知，气体吸热，选项B 错误；由图可知，过程ca 是等压过程，温度降低，内能减少，即ΔU <0，由盖—吕萨克定律知，气体体积减小，外界对气体做功，即W >0，由热力学第一定律知，气体放出热量，该过程外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C 错误；温度是分子平均动能的标志，由图可知，a 状态温度最低，分子平均动能最小，选项D 正确；过程bc 体积增大，b 、c 状态气体分子的密集程度不同，容器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)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p ＝p 0，气体Ⅰ的体积V 1＝dS ，气体Ⅱ的体积V 2＝2dS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气体的压强为p ′＝p 0＋mg S ，气体Ⅰ的体积V 1′＝(d －h ＋h ′)S气体Ⅱ的体积V 2′＝(2d －h ′)S由于保持室温不变、汽缸导热和缓慢加沙，汽缸内气体做等温变化，由玻意耳定律得p 0V 1＝p ′V 1′p 0V 2＝p ′V 2′联立得h ′＝d 3解得m ＝p 0S 5g. 答案：(1)ADE (2)p 0S 5g3．(2017·新课标全国卷Ⅰ)(1)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．A ．图中两条曲线下面积相等B ．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C ．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D ．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E ．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图，容积均为V 的汽缸A 、B 下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K 2位于细管的中部，A 、B 的顶部各有一阀门K 1、K 3，B 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃，汽缸导热．①打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；②接着打开K3，求稳定时活塞的位置；③再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．解析：(1)本题考查气体分子速率及分布率．每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比，故面积为1，A正确、D错误；气体温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子平均动能越大，大速率的分子所占的百分比越大，故虚线对应的温度较低，B、C皆正确；由图中0～400 m/s区间图线下的面积可知0 ℃时出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大，E错误．(2)本题考查气体实验定律．①设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1①(3p0)V＝p1(2V－V1)②联立①②式得V 1＝V 2③ p 1＝2p 0④②打开K 3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2(V 2≤2V )时，活塞下气体压强为p 2.由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2⑤由⑤式得p 2＝3V V 2p 0⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p 2′＝32p 0. ③设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300 K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，由查理定律得p 2′T 1＝p 3T 2⑦ 将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0⑧答案：(1)ABC (2)①V 22p 0 ②B 的顶部 ③1.6p 0 4．(2017·新课标全国卷Ⅱ)(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T a的热空气，气球外冷空气的温度为T b.已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.①求该热气球所受浮力的大小；②求该热气球内空气所受的重力；③设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．解析：(1)气体自发扩散时不对外做功，W＝0，汽缸绝热，Q＝0，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝0，故气体内能不变，选项A正确，C错误；气体被压缩的过程中体积缩小，外界对气体做功，W>0，Q ＝0，故ΔU>0，气体内能增大，故理想气体的温度升高，则分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误．(2)①设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为ρ0＝mV0①在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρ(T )＝m V T② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V T T③ 联立①②③式得ρ(T )＝ρ0T 0T ④气球所受到的浮力为f ＝ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f ＝Vgρ0T 0T b⑥ ②气球内热空气所受的重力为G ＝ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G ＝Vgρ0T 0T a⑧ ③设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得 mg ＝f －G －m 0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m ＝Vρ0T 0(1T b －1T a)－m 0⑩ 答案：(1)ABD(2)①Vgρ0T 0T b ②Vgρ0T 0T a ③Vρ0T 0(1T b －1T a)－m 0 5．(2017·新课标全国卷Ⅲ)(1)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是________．A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通．开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图(b)所示．设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变．已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：①待测气体的压强；②该仪器能够测量的最大压强．解析：(1)本题考查气体实验定律、热力学定律．由p-V图可知，在过程ab中体积不变，气体不对外做功，W＝0，压强增大，温度升高，气体内能增加，选项A正确，C错误；过程bc为等温变化过程，理想气体内能不变，而体积增大，气体对外做功，W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知Q>0，气体从外界吸收热量，选项D正确；过程ca为等压变化过程，体积减小，外界对气体做功，W>0，由盖—吕萨克定律知气体温度降低，内能减小，由ΔU＝W＋Q知Q<0，气体放出热量，选项B正确，E错误．(2)①水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p.提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则V＝V0＋14πd2l①V1＝14πd2h②由力学平衡条件得p 1＝p ＋ρgh ③整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV ＝p 1V 1④联立①②③④式得p ＝ρπgh 2d 24V 0＋πd 2(l －h )⑤②由题意知h ≤l ⑥联立⑤⑥式有p ≤πρgl 2d 24V 0⑦该仪器能够测量的最大压强为p max ＝πρgl 2d 24V 0⑧答案：(1)ABD (2)①ρπgh 2d 24V 0＋πd 2(l －h )②πρgl 2d 24V 0。
2018届高考物理二轮复习 分子动理论 气体及热力学定律 学案 (全国通用)
专题12 分子动理论 气体及热力学定律【2018年高考考纲解读】(1)分子动理论、物体的内能(2)晶体与非晶体(3)气体压强的计算(4)气体实验定律的应用(5)热力学定律的理解及应用【重点、难点剖析】一、分子动理论与气体实验定律的组合1.关于分子动理论的几个问题(1)分子模型：①球形：V ＝16πd 3. ②立方体形：V ＝a 3.(2)分子数N ＝nN A ＝m M 0N A ＝V V 0N A .(3)分子力、分子势能与分子间距离的关系．图6－12－32．气体实验定律：气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定．(1)等温变化：pV ＝C 或p 1V 1＝p 2V 2(2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2(3)等压变化：V T ＝C 或V 1T 1＝V 2T 2二、热力学定律、内能与气体实验定律的组合1.热力学第一定律：ΔU ＝Q ＋W2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义．(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．3．热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现．【题型示例】题型一分子动理论内能例1.【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大【答案】C【变式探究】【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
下列说法正确的是________。
高考物理二轮复习【专题14】分子动理论、气体热力学定律(练)(原卷版)
2018高三二轮复习之讲练测之练案【新课标版物理】专题14 分子动理论 气体热力学定律1．（多选）【2018·上海卷】如图所示，水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A 和B ，质量一定的两活塞用杆连接。
气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸壁之间无摩擦，左侧活塞面积交道，A 、B 的初始温度相同。
略抬高气缸左端使之倾斜，再使A 、B 升高相同温度，气体最终达到稳定状态。
若始末状态A 、B 的压强变化量A p ∆、B p ∆均大于零，对活塞压力的变化量B A F F ∆∆、，则（A ）A 体积增大 （B ）A 体积减小 （C ）A F ∆ > B F ∆ （D ）A p ∆<B p ∆2．【2018·新课标全国卷Ⅱ】如图所示，两气缸AB 粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径为B 的2倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其余部分均绝热。
两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a 、b ，活塞下方充有氮气，活塞a 上方充有氧气；当大气压为p 0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a 离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b 在气缸的正中央。
（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 升至顶部时，求氮气的温度； （ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a 上升，当活塞a 上升的距离是气缸高度的116时，求氧气的压强。
3．【2018·海南卷】一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分割成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为10p ，如图（a ）所示。
若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体体积之比为3∶1，如图（b ）所示。
设外界温度不变。
已知活塞面积为S ，重力加速度大小为g ，求活塞的质量。
4．（2018·新课标Ⅰ卷）两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。
高考物理二轮复习：分子动理论、气体及热力学定律(含答案解析)
分子动理论 气体及热力学定律热点视角备考对策本讲考查的重点和热点：①分子大小的估算；②对分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦用油膜法估测分子大小．命题形式基本上都是小题的拼盘. 由于本讲内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好四大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律．以四块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆.`一、分子动理论 1．分子的大小(1)阿伏加德罗常数N A ＝×1023 mol －1.(2)分子体积：V 0＝V molN A (占有空间的体积)．(3)分子质量：m 0＝M molN A.(4)油膜法估测分子的直径：d ＝VS . (5)估算微观量的两种分子模型 【①球体模型：直径为d ＝36V 0π.②立方体模型：边长为d ＝3V 0. 2．分子热运动的实验基础(1)扩散现象特点：温度越高，扩散越快．(2)布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．3．分子间的相互作用力和分子势能(1)分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．(2)分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；当分子间距为r 0时，分子势能最小． —二、固体、液体和气体1．晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同．其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．2．液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切． 4．气体实验定律：气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定． (1)等温变化：pV ＝C 或p 1V 1＝p 2V 2.(2)等容变化：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2.(3)等压变化：V T ＝C 或V 1T 1＝V 2T 2.*(4)理想气体状态方程：pV T ＝C 或p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2.三、热力学定律 1．物体的内能 (1)内能变化温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化． (2)物体内能的决定因素2．热力学第一定律 #(1)公式：ΔU ＝W ＋Q .(2)符号规定：外界对系统做功，W ＞0，系统对外界做功，W ＜0；系统从外界吸收热量，Q ＞0，系统向外界放出热量，Q ＜0.系统内能增加，ΔU ＞0，系统内能减少，ΔU ＜0. 3．热力学第二定律(1)表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)表述二：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．(3)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，说明了第二类永动机不能制造成功．热点一 微观量的估算？命题规律：微观量的估算问题在近几年高考中出现的较少，但在2015年高考中出现的概率较大，主要以选择题的形式考查下列两个方面： (1)宏观量与微观量的关系；(2)估算固、液体分子大小，气体分子所占空间大小和分子数目的多少．1.若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面五个关系式中正确的是( )A ．N A ＝VρmB ．ρ＝μN A ΔC ．m ＝μN AD ．Δ＝V N AE ．ρ＝μV^[解析] 由N A ＝μm ＝ρVm ，故A 、C 对；因水蒸气为气体，水分子间的空隙体积远大于分子本身体积，即V ≫N A ·Δ，D 不对，而ρ＝μV ≪μN A·Δ，B 不对，E 对．[答案] ACE2.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 －1，密度ρ＝×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 ＝×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 ＝MρN A分子直径D ＝36M πρN A最大面积S ＝V 油D代入数据得：S ＝1×101 m 2. [答案] 1×101 m 2 $3.(2014·潍坊二模)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥，若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝×103 cm 3.已知水的密度ρ＝×103 kg/m 3、摩尔质量M ＝×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝×1023 mol －1.试求：(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的直径d .[解析] 水是液体，故水分子可以视为球体，一个水分子的体积公式为V ′0＝16πd 3.(1)水的摩尔体积为V 0＝Mρ①该液化水中含有水分子的物质的量n ＝VV 0②水分子总数N ＝nN A ③由①②③得N ＝ρVN AM `＝错误!≈3×1025(个)．(2)建立水分子的球模型有：V 0N A＝16πd 3得水分子直径d ＝36V 0πN A＝ 36××10－5××1023m≈4×10－10m. [答案] (1)3×1025个 (2)4×10－10 m[方法技巧] 解决估算类问题的三点注意1固体、液体分子可认为紧靠在一起，可看成球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占的空间.2状态变化时分子数不变. ^3阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要注意抓住与其有关的三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量.)热点二 分子动理论和内能命题规律：分子动理论和内能是近几年高考的热点，题型为选择题．分析近几年高考命题，主要考查以下几点：(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系．(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系． ：1.(2014·唐山一模)如图为两分子系统的势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线．下列说法正确的是( )A ．当r 大于r 1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r1时，分子间势能E p最小D．当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功E．当r等于r2时，分子间势能E p最小[解析]由图象知：r＝r2时分子势能最小，E对，C错；平衡距离为r2，r＜r2时分子力表现为斥力，A错，B对；r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐减小，分子力做正功，D对．[答案]BDE,2.(2014·长沙二模)下列叙述中正确的是()A．布朗运动是固体小颗粒的运动，是液体分子的热运动的反映B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小C．两个铅块压紧后能粘在一起，说明分子间有引力D．用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力E．温度升高，物体的内能却不一定增大[解析]布朗运动不是液体分子的运动，而是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它反映了液体分子的运动，A正确；若取两分子相距无穷远时的分子势能为零，则当两分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功)，当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功)，故B错误；将两个铅块用刀刮平压紧后便能粘在一起，说明分子间存在引力，C正确；用打气筒向篮球充气时需用力，是由于篮球内压强在增大，不能说明分子间有斥力，D错误；物体的内能取决于温度、体积及物体的质量，温度升高，内能不一定增大，E正确．[答案]ACE￥3.对一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积是所有气体分子的体积之和B．气体的体积大于所有气体分子的体积之和C．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高D．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞产生的E．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小[解析]气体分子间的距离远大于分子直径，所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和，A项错，B项对；温度是物体分子平均动能大小的标志，是表示分子热运动剧烈程度的物理量，C项对；气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁产生的，D项对；气体膨胀，说明气体对外做功，但不能确定吸、放热情况，故不能确定内能变化情况，E项错误．[答案]BCD；[方法技巧]1分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，两分子为平衡距离时，分子势能最小.2注意区分分子力曲线和分子势能曲线.)热点三热力学定律的综合应用命题规律：热力学定律的综合应用是近几年高考的热点，分析近三年高考，命题规律有以下几点：(1)结合热学图象考查内能变化与做功、热传递的关系，题型为选择题或填空题．(2)以计算题形式与气体性质结合进行考查．(3)对固体、液体的考查比较简单，备考中熟记基础知识即可．】1.(2014·南昌一模)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E ．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功[解析] 由热力学第一定律知A 正确；能量耗散是指能量品质降低，反映能量转化的方向性仍遵守能量守恒定律，B 错误，D 正确；电冰箱的热量传递不是自发，不违背热力学第二定律，C 错误；在有外界影响的情况下，从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，E 正确． 。
高三物理(新课标)二轮专题复习课时作业14分子动理论 气体及热力学定律
课时作业14 分子动理论气体及热力学定律时间：45分钟一、单项选择题1．伽耳顿板可以演示统计规律．如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则下图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是()解析：根据统计规律，能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是图C.答案：C2．下列说法正确的是()A．饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大B．饱和蒸汽是指液体不再蒸发、蒸汽不再液化状态时的蒸汽C．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点D．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体解析：饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，选项A正确；饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡时的蒸汽，选项B错误；单晶体有固定形状，而多晶体没有固定形状，选项C错误；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，选项D错误．答案：A3．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示，在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体()A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小解析：缸内气体与外界无热交换，说明Q＝0，又根据缸内气体膨胀，所以是缸内气体对外做正功，W<0；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体的内能的改变量ΔU<0，即内能减小，所以气体温度减小，分子平均动能减小，显然，只有选项A正确．答案：A二、多项选择题4．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯．石墨烯是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识，下列说法中正确的是()A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的解析：石墨、石墨烯与金刚石都有规则的分子排列，都是晶体．从题目给出的物理情景看，石墨烯是用物理的方法获得的，C、D项正确．答案：CD5．(2014·大纲全国)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解析：对一定量的稀薄气体，压强变大，温度不一定升高，因此分子热运动不一定变得剧烈，A项错误；在保持压强不变时，如果气体体积变大则温度升高，分子热运动变得剧烈，选项B正确；在压强变大或变小时气体的体积可能变大，也可能变小或不变，因此选项C错D对．答案：BD6．如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体．起初各部分均静止不动，大气压强保持不变．对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是()A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变解析：若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D正确．答案：CD三、五选三型选择题7．关于热现象，下列叙述正确的是________．A．温度降低，物体内所有分子运动的速度不一定都变小B．分子力随分子间距离的增大而减小C．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的D．温度升高，物体的内能不一定增大E．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化成机械能解析：温度降低，分子平均动能将减小，但并不是所有分子运动的速度都减小，选项A正确；分子间既存在引力又存在斥力，当分子间距离等于r0时，分子之间引力、斥力相等，总的作用力为零．在无限远处作用力也为零，因此分子间距离从r0至无限远的过程中，分子力先增大后减小，选项B错误；由热力学第二定律可知，不违背能量守恒定律的实验构想，有一些也是不能够实现的，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均动能增大，但是分子势能不一定增大，因此物体的内能不一定增大，选项D 正确；由热力学第二定律可知，任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化成机械能，选项E正确．答案：ADE8．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是________．A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．外界对物体做功，物体内能一定增加C．温度越高，布朗运动越显著D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大解析：温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若散热，物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项E正确．答案：ACE四、计算题9．一太阳能空气集热器，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.经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300 K升至T1＝350 K.(1)求此时气体的压强．(2)保持T 1＝350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p 0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．解析：(1)设升温后气体的压强为p 1，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1① 代入数据得p 1＝76p 0② (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V ，由玻意耳定律得p 1V 0＝p 0V ③联立②③式得V ＝76V 0④ 设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k ，由题意得k ＝V 0V ⑤联立④⑤式得k ＝67吸热．因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热．答案：(1)76p 0 (2)见解析 10．如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S ＝2×10－3m 2、质量为m ＝4 kg 、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24 cm ，在活塞的右侧12 cm 处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa.现将气缸竖直放置，如图(b)所示，取g ＝10 m/s 2.求：(1)活塞与气缸底部之间的距离；(2)加热到675 K 时封闭气体的压强．解析：(1)V 1＝0.24S ，V 2＝L 2S ，p 1＝p 0＝1.0×105 Pap 2＝p 0＋mg S ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1.0×105＋4×102×10－3Pa ＝1.2×105 Pa 由等温变化p 1V 1＝p 2V 2得L 2＝p 1V 1p 2S＝0.20 m ＝20 cm. (2)设活塞运动到卡环位置时温度为T 3，此时V 3＝0.36S由等压变化V 2T 2＝V 3T 3得 T 3＝V 3V 2T 2＝0.36S 0.20S×300 K ＝540 K 由540 K 到675 K 气体做等容变化，p 3＝p 2由p 3T 3＝p 4T 4得 p 4＝T 4T 3p 3＝675540×1.2×105 Pa ＝1.5×105 Pa. 答案：(1)20 cm (2)1.5×105 Pa11．如图所示为一简易火灾报警装置．其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27 ℃时，空气柱长度L 1为20 cm ，水银上表面与导线下端的距离L 2为10 cm ，管内水银柱的高度h 为8 cm ，大气压强为75 cm 水银柱高．(1)当温度达到多少℃时，报警器会报警？(2)如果要使该装置在87 ℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm 高的水银柱？(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？解析：(1)根据V 1T 1＝V 2T 2，V 1＝L 1S ，V 2＝(L 1＋L 2)S ，T 1＝300 K ， 解得：T 2＝450 K ，t ＝450 ℃－273 ℃＝177 ℃.(2)设应该再往玻璃管内注入x cm 高的水银柱，则V 3＝(L 1＋L 2－x )S ，根据p 1V 1T 1＝p 3V 3T 3，T 1＝300 K ，T 3＝360 K ，V 1＝L 1S ，p 1＝(75＋8) cmHg ，p3＝(75＋8＋x)cmHg，解得：x＝8.14 cm.(3)如果大气压增大，则该报警器的报警温度会升高．答案：(1)177 ℃(2)8.14 m(3)升高。
2018届高考物理二轮复习分子动理论 气体及热力学定律学前诊断
“分子动理论气体及热力学定律”一、选择题1．(2017·全国卷Ⅰ)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
下列说法正确的是( )A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大解析：选ABC 根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误。
2．(2015·全国卷Ⅱ)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解析：选ACD 扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，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，B错误，C正确，E错误。
扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，D正确。
3．(2015·全国卷Ⅰ)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，内能也保持不变解析：选BCD 将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A 错误。
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专题14 分子动理论气体及热力学定律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】AB D【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 ＝p ΔV 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 m 2，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p 0＝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L 1＝20 cm ，g 取10 m/s 2，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L 2＝24 cm 时，缸内气体温度为多少K?(2)缸内气体温度上升到T 0以上，气体将做等压膨胀，则T 0 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。