最新高考物理二轮复习训练15：分子动理论_气体及热力学定律_含解析

训练15分子动理论气体及热力学定律
1．(8分)(多选)如图所示是氧气在0℃和100℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系．由图可知()
A．100℃的氧气速率大的分子比例较多
B．0℃时对应的具有最大比例的速率区间的峰值速率较大
C．0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点
D．在0℃时，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的区域
E．在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积相等
解析：由题图可知，温度为100℃的氧气速率大的分子所占比例较多，选项A对；具有最大比例的速率区间是指曲线峰值附近对应的速率，显然，100℃时对应的峰值速率大，选项B错；同一温度下，气体分子速率分布总呈“中间多，两头少”的分布特点，即速率处中等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比较小，选项C对；温度升高时，速率大的分子数比例较大，在0℃时，部分分子速率较大，不能说明内部有温度较高的区域，选项D错；在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，选项E对．答案：ACE
2．(8分)(多选)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
解析：过程ab中，理想气体做等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，选项A正确；过程bc中，理想气体做等温变化，压强减小，容器壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数减小，选项E正确；而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，选项B错误；过程ca中，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，选项C 错误；根据上述三个过程可知：在a、b、c三个状态中，状态a的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，选项D正确．
答案：ADE
3．(8分)(多选)下列说法中正确的是()
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大
B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为N A＝V
V0解析：气体放出热量，若外界对气体做功，温度升高，其分子的平均动能增大，故A正确；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故C正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误；某固体或液体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德
罗常数可表示为N A＝V
V0，而对气体此式不成立，故E错误．
答案：ABC
4．(20分)(1)(多选)重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()
A．压强增大，内能减小
B．吸收热量，内能增大
C．压强变大，分子平均动能增大
D．对外做功，分子平均动能减小
E．对外不做功，分子平均动能增大
(2)“拔火罐”是一种中医疗法，为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图实验．圆柱状汽缸(横
截面积为S )被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与重物m 相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K 处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时(设此时缸内温度为t ℃)密闭开关K ，此时活塞下的细线刚好拉直且拉
力为零，而这时活塞距缸底为L .由于汽缸传热良好，重物被吸起，最后重物稳定在距地面L 10
处．已知环境温度为27℃不变，mg S 与16
大气压强相当，汽缸内的气体可看做理想气体，求t 值．
解析：(1)储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，B 、C 、E 正确．
(2)对汽缸内封闭气体研究，
Ⅰ状态：p 1＝p 0，V 1＝LS ，T 1＝(273＋t )K
Ⅱ状态：p 2＝p 0－mg S ＝56p 0，V 2＝910
LS ，T 2＝300 K 由理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2
故t ＝127℃
答案：(1)BCE (2)127℃
5．(14分)
如图所示，长为31 cm 内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长度为10 cm ，温度为27℃，外界大气压强不变．若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15 cm ，求：
(1)大气压强p 0的值；
(2)缓慢转回到开口竖直向上，再对管内气体加热，当温度缓慢升高到多少摄氏度时，水银柱的上端恰好重新与管口齐平．
解析：(1)初态时气体压强为p 1＝p 0＋21 cmHg
V 1＝10S ，T 1＝300 K
开口向下稳定时压强为p 2＝p 0－15 cmHg
体积为V 2＝16S ，T 2＝300 K
气体发生等温变化，由玻意耳定律：p 1V 1＝p 2V 2
得：p 0＝75 cmHg
(2)当开口向上稳定时
p 3＝(75＋15) cmHg ＝90 cmHg
V 3＝(31－15)S ＝16S
根据理想气体状态方程：p 2V 2T 2＝p 3V 3T 3
解得：T 3＝450 K ，即t ＝177℃.
答案：(1)75 cmHg (2)177℃
6．(15分)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每1×104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm ，试求：
(1)油酸膜的面积是________cm 2.
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.
(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径为________m
解析：数描出的油酸的轮廓中的方格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得出油酸膜的面积是S
＝161 cm 2.油酸酒精溶液的体积浓度为610 000，每滴油酸酒精溶液体积为175
mL ，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V ＝610 000×175 mL ＝8×10－6 mL ，估测出油酸分子直径为d ＝V S
＝5×10－10 m. 答案：(1)161(159～163均可) (2)8×10－6 (3) 5×10－10
7．(12分)回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50 K ．某台设备工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程：从状态A 到B 和C 到D 是等温过程，温度分别为t 1＝27℃和t 2
＝－133℃；从状态B 到C 和D 到A 是等容过程，体积分别为V 0和5V 0.求状态B 与D 的压强之比．
解析：A 到B 、C 到D 均为等温变化，则T B ＝300 K ，T D ＝140 K
由理想气体状态方程有P B V B T B ＝P D V D T D
可得：P B P D ＝V D T B V B T D ＝757
答案：757
8．(15分)如图所示，导热的圆柱形汽缸放置在水平桌面上，横截面积为S 、质量为m 1的
活塞封闭着一定质量的气体(可视为理想气体)，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气．总质量为m 2的砝码盘(含
砝码)通过左侧竖直的细绳与活塞相连．当环境温度为T 时，活塞离缸底的高度为h .现使环境温度缓慢降为T 2
，求：
(1)当活塞再次平衡时，活塞离缸底的高度是多少？
(2)保持环境温度为T 2
不变，在砝码盘中添加质量为Δm 的砝码时，活塞返回到高度为h 处，求大气压强． 解析：(1)环境温度缓慢降低过程中，汽缸中气体压强不变，初始时温度为T 1＝T ，体积为V 1＝hS ，变
化后温度为T 2＝T 2
，体积为V 2＝h 2S ， 由盖—吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2
， 解得h 2＝h 2
. (2)设大气压强为p 0，初始时体积V 2＝h 2S ，
p 2＝p 0＋(m 1－m 2)g S
， 变化后体积V 3＝hS ，
p 3＝p 0＋(m 1－m 2－Δm )g S
， 由玻意耳定律得p 2V 2＝p 3V 3，
解得p 0＝(m 2＋2Δm －m 1)g S
.
答案：(1)h 2 (2)(m 2＋2Δm －m 1)g S。