高考物理二轮复习专题突破--分子动理论、气体及热力学定律(有解析)

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h1＝0.5 m，气体的温度t1＝27 ℃.现用汽缸内一电热丝(未画出)给气体缓慢加热，加热至t2＝

267 ℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h2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p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，活塞横截面积S ＝5.0×10－4 m2，求：

①初始时汽缸内气体的压强p1和缓慢加热后活塞距离汽缸底部的高度h2；

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p0S＋mg＝p1S

解得p1＝p0＋mgS＝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 m

②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 m ②424 J

2.(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)S①

解得Δp＝13p②

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(h－14h)ST0＝h′ST③

解得h′＝3T4T0h④

据题意可得Δp＝mgS⑤

气体最后的体积为V＝Sh′⑥

联立②④⑤⑥式得V＝9mghT4pT0.

答案：(1)ADE (2)9mghT4pT0

3．(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h1＝10.0 cm时将开关K关闭．已知大气压强p0＝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 cm④

②当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长