2023学年高考物理二轮复习600分冲刺专题七鸭部分第17讲分子动理论气体及热力学定律优练含解析.doc

分子动理论 气体及热力学定律 一、选择题(本题共8小题，均为多选题) 1．(2023年·山西吕梁模拟)下列判断正确的是(　ADE　) A．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动 B．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 C．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙 D．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能 E．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的 [解析]　“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，是分子团的运动，属于布朗运动，A正确；潮湿时，空气的相对湿度较大，干燥时，空气的相对湿度较小，但绝对湿度大小不能确定，故B错误；用手捏面包，面包体积会缩小，只能说明面包内有气孔，所以C错误；人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能，所以可利用的能源会逐渐减小，所以D正确；一定质量的单晶体在熔化过程温度不变，分子的平均动能不变，所吸收的热量全部用来增大分子势能，E正确。 2．(2023年·山东烟台模拟)两个密闭容器中分别充有质量相等、温度相同的氦气和氧气(不考虑气体分子的势能)。下列说法正确的是(　ACE　) A．氦气的内能一定比氧气的内能大 B．氧气的密度一定比氦气的密度大 C．若氦气吸收热量，则氦气的温度可能不变 D．若外界对氧气做正功，则氧气的内能一定增大 E．氦气的压强与体积的乘积一定大于氧气的压强与体积的乘积 [解析]　由于氦气和氧气不考虑气体分子的势能，所以其内能决定因素只有温度和摩尔数，二者的温度相同，根据摩尔数公式n＝可知：在质量相同的前提下，氦气的摩尔数大，故氦气的内能一定比氧气的内能大，A正确；根据密度公式ρ＝可知，由于体积关系不明确，所以氧气的密度不一定比氦气的密度大，B错误；若氦气吸收热量，Q取正值，但体积变化不明确，W可取正值，也可取负值，再根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，氦气的内能可以增加、不变或减小，C正确；若外界对氧气做正功，W取正值，但吸放热关系不明确，Q可取正值，也可取负值，再根据热力学第一定律可得：氦气的内能可以增加、不变或减小，D错误；根据克拉伯龙方程pV＝nRT，由于质量相同，所以氦气的摩尔数大， R为常数，温度T相同，故氦气的压强与体积的乘积一定大于氧气的压强与体积的乘积，E正确。 3．(2023年·江西吉安模拟)分子在不停地做无规则运动，它们之间存在着相互作用。这两种相互的因素决定了分子的三种不同的聚集形态：固体、液体和气体。下列说法正确的是(　BCE　) 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．有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高 [解析]　不论固体，还是液体与气体，分子均是永不停息做无规则运动，A错误；液体表面层中，分子间距较大，分子间的相互作用表现为引力，即为表面张力，B正确；在任何温度下，液体的蒸发现象都能发生，C正确；汽化现象与液体分子间相互作用力无关，D错误；有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高，如晶体，E正确。 4．(2023年·河北衡水模拟)下列说法正确的是(　ACD　) A．在油膜法估测分子大小的实验中，如果有油酸未完全散开会使测量结果偏大 B．某气体的密度为ρ，每个气体分子的质量为m，则每个气体分子的体积为 C．在轮胎爆裂的短暂过程中，胎内气体膨胀，温度下降 D．一定质量的理想气体在体积不变时，每秒分子碰撞器壁的平均次数随着温度降低而减少 E．晶体在熔化过程中所吸收的热量主要用于增加分子的平均动能 [解析]油酸未完全散开，S偏小，依据d＝，测测量结果偏大，A正确；气体的分子之间的距离比较大，使用公式：V＝求出的结果是每一个分子所占的空间的大小，不是分子的体积，B错误；在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，对外做功；由于时间短，气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的温度下降，C正确；一定量的气体，在体积不变时，温度降低，则分子运动的激烈程度降低，所以分子平均每秒碰撞器壁的次数随着温度的降低而减少，D正确；晶体在熔化过程中温度不变，而温度是分子热运动平均动能的标志，故吸收的热量，将主要用于克服增加分子的势能，而分子热运动的平均动能不变，E错误。 5．(2023年·四川德阳模拟)关于热力学定律，下列说法正确的是(　BDE　) A．气体吸热后温度一定升高 B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 C．气体被压缩时，内能一定增加 D．热量可以从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 [解析]　气体吸热的同时，如果同时对外做功，则气体的温度有可能降低，故A错误；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，根据＝C可知，温度升高，内能一定增加，故B正确；由理想气体状态方程＝C知一定质量的气体被压缩时，气体温度不一定升高，内能不一定增加，故C错误；热量可以从低温物体传到高温物体，不过需要消耗外界的功，故D正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定温度相等，达到热平衡，故E正确。 6．(2023年·湖北武汉模拟)下列说法正确的是(　BCE　) A．零摄氏度的物体的内能为零 B．气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动的结果 C．温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能相同 D．理想气体，分子之间的引力、斥力依然同时存在，且分子力表现为斥力 E．浸润现象是分子间作用力引起的 [解析]　物体的内能包括分子动能和分子势能，零摄氏度时物体的内能不为零，A错误；气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动，气体分子间的距离大分子间作用力小，B正确；温度是分子平均动能大小的标志，温度相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能相同，C正确；理想气体，分子之间的引力、斥力依然同时存在，但由于分子之间的距离较大，都可以忽略不计，D错误；浸润现象是附着层分子间距离小于液体内部分子间距离，分子间作用力表现为分子斥力引起的，E正确。 7．(2023年·江西赣州模拟)下列说法正确的是(　BCE　) A．只要技术足够先进，热机的效率能够达到100% B．水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间存在间隙 C．气体的压强是由于气体分子频繁撞击容器器壁而产生的 D．对于非理想气体，气体体积变化时，其内能一定不变 E．10 g 100 ℃水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能 [解析]　根据热力学第二定律，热机的效率只能接近100%，不可能达到100%，A错误；对于非理想气体，气体体积变化时，但不知道吸收热量情况，因此其内能可能不变，D错误；10 g 100 ℃水的内能需要吸收热量才能变成10 g 100 ℃水蒸气，E正确；水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间存在间隙，B正确；由于气体分子频繁撞击容器器壁，根据动量定理可知会对器壁产生作用力，C正确。 8．(2023年·长春四模)夏季，长春市的天气温差比较大，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，下列说法正确的是(　ABD　) A．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大 C．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体分子在单位时间单位面积上碰撞车胎的次数不变 D．爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 E．爆胎过程中，车胎内气体分子平均动能不变 [解析]　爆胎前气体体积不变，温度升高时，压强增大，A正确；气体温度升高，内能增大，体积不变，没有做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体要吸收热量，B正确；气体单位体积内分子数不变，但是温度升高，分子平均速率增大，所以气体分子在单位时间内单位面积上与车胎碰撞的次数增多，C错误；爆胎过程时间极短，气体来不及与外界热交换，其体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小，故D正确，E错误。 二、计算题(本题共3小题，需写出完整的解题步骤) 9．(2023年·四川成都模拟)如图所示，为了测量某刚性导热容器A的容积，用细管把它与水平固定的导热气缸B相连。气缸中活塞的横截面积S＝100 cm2。起初时，环境温度T＝300 K，活塞离缸底距离d＝40 cm。现用水平向左的力F缓慢推活塞，当F＝1.0×103 N时，活塞离缸底距离d′＝10 cm。已知大气压强p0＝ 1.0×105 Pa。不计一切摩擦，整个装置气密性良好。求： (1)容器A的容积VA； (2)保持力F＝1.0×103 N不变，当外界温度缓慢变化时，活塞向缸底缓慢移动了Δd＝3 cm时，此时环境温度为多少摄氏度？ [答案]　(1)2L　(2)－3 ℃或－2.85 ℃ [解析]　(1)依题意，气缸和容器内所有气体先做等温变化，有p1V1＝p2V2 其中压缩前：P1＝P0，V1＝VA＋dS 压缩后：p2＝p0＋，V2＝VA＋d′S 代入数据，解得：VA＝2 L (2)依题意，接着做等压变化，有 ＝ 其中变化前：T2＝T 变化后：V3＝V2－Δd·S T3＝t3＋273或T3＝t3＋273.15 代入数据，解得：t3＝－3 ℃或t3＝－2.85 ℃ 10．(2023年·辽宁抚顺模拟)如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平细管与U型玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同。U形管左管上端封有长20 cm的理想气体B，右管上端开口并与大气相通，此时U型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距U型玻璃管底部为25 cm。水平细管内用小活塞封有长度10 cm的理想气体A。已知外界大气压强为75 cmHg，忽略环境温度的变化，现将活塞缓慢向左拉，使气体B的气柱长度为25 cm，求： (1)左右管中水银面的高度差是多大？ (2)理想气体A的气柱长度为多少？ [答案]　(1)15 cm　(2)12.5 cm [解析]　(1)活塞缓慢左拉的过程中，气体B做等温变化 pB1VB1 ＝pB2VB2 75 cmHg·20S＝pB2·25S(设S为玻璃管横截面积) pB2 ＝60 cmHg 左右管中水银面的高度差Δh＝(75－60) cm＝15 cm (2)活塞被缓慢左拉的过程中，气体A做等温变化 LA1＝10 cm　pA1＝(75＋25) cmHg＝100 cmHg pA2＝(75＋5) cmHg＝80 cmHg pA1VA1＝pA2VA2 100·10S＝80·LA2S LA2＝12.5 cm 11. (2023年·高考大纲模拟卷)一艘潜水艇位于水面下h＝200 m处，艇上有一个容积V1＝2 m3的钢筒，筒内贮有压强p1＝200p0的压缩气体，其中p0为大气压强，p0＝1×105 Pa。已知海水的密度ρ＝1×103 kg/m3，取重力加速度g＝10 m/s2，设海水的温度不变。有一个与海水相通的装满海水的水箱，现在通过细管道将钢筒中部分气体压入该水箱，再关闭管道，水箱中排出海水的体积为V2＝10 m3，此时钢筒内剩余气体的压强为多少？ [答案]　9.5×106 Pa [解析]　钢筒中气体初始状态： p1＝200p0，V1＝2 m3 与海水相通的水箱中的压强：p2＝p0＋ρgh＝21p0 设钢筒内剩余气体的压强为p3，钢筒中排出的气体在压强为p3时的体积为V3， 则有p3V3＝p2V2 对钢筒中所有的气体有：p1V1＝p3(V1＋V3) 解得：p3＝9.5×106 Pa - 6 -