《(課標(biāo)版)高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練15 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(課標(biāo)版)高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練15 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律(含解析)-人教版高三全冊(cè)物理試題(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練15 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律
時(shí)間:45分鐘
1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ)(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住,容器和活塞絕熱性能良好,空氣可視為理想氣體.初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同,壓強(qiáng)大于外界.現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng),直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同.此時(shí),容器中空氣的溫度低于(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度,容器中空氣的密度大于(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度.
解析:由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng),容器和活塞絕熱性能良好,容器中空氣與外界沒(méi)有熱量交換,容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,空氣內(nèi)能減?。鶕?jù)理想氣體內(nèi)
2、能只與溫度有關(guān)可知,活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低,即容器中的空氣溫度低于外界溫度.因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān),當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí),容器中空氣溫度小于外界空氣溫度,故容器中空氣的密度大于外界空氣密度.
(2)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中.該設(shè)備工作時(shí),先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中,然后爐腔升溫,利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理,改善其性能.一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3,爐腔抽真空后,在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中.已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3,使用前瓶中氣體
3、壓強(qiáng)為1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa;室溫溫度為27 ℃.氬氣可視為理想氣體.
(ⅰ)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng);
(ⅱ)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng).
答案:(ⅰ)3.2×107 Pa (ⅱ)1.6×108 Pa
解析:(ⅰ)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0,壓強(qiáng)為p0;使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1.
假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí),其體積膨脹為V1.由玻意耳定律p0V0=p1V1?、?
被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為
V′1=V1-V0?、?
設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中
4、氣體的壓強(qiáng)為p2,體積為V2.
由玻意耳定律p2V2=10p1V1′ ③
聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=3.2×107 Pa?、?
(ⅱ)設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)0,加熱后爐腔溫度為T(mén)1,氣體壓強(qiáng)為p3.由查理定律= ⑤
聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108 Pa?、?
2.(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是( ABD )
A.一定溫度下,水的飽和汽的壓強(qiáng)是一定的
B.一定質(zhì)量的理想氣體,升高相同的溫度所吸收的熱量與所經(jīng)歷的狀態(tài)變化的過(guò)程有關(guān)
C.單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體和非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)
D.熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述:不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量,使之完全變成功,而
5、不產(chǎn)生其他影響
E.一定質(zhì)量的理想氣體保持體積不變,由于單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,雖然溫度升高,單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的分子數(shù)不變
(2)如圖所示,豎直放置的U形管左端封閉,右端開(kāi)口,左管橫截面積為右管橫截面積的2倍,在左管內(nèi)用水銀封閉一段長(zhǎng)為l,溫度為T(mén)的空氣柱,左右兩管水銀面高度差為h cm,外界大氣壓為h0 cmHg.
①若向右管中緩慢注入水銀,直至兩管水銀面相平(原右管中水銀沒(méi)全部進(jìn)入水平部分),求在右管中注入水銀柱的長(zhǎng)度h1(以cm為單位);
②在兩管水銀面相平后,緩慢升高氣體的溫度至空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)殚_(kāi)始時(shí)的長(zhǎng)度l,求此時(shí)空氣柱的溫度T′.
答案:①h+l?、赥
解析:(
6、2)①封閉氣體做等溫變化:p1=h0-h(huán),p2=h0,
p1l=p2l′ h1=h+3(l-l′)
解得:h1=h+l
②空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)殚_(kāi)始時(shí)的長(zhǎng)度l時(shí),左管水銀面下降l,右管水銀面會(huì)上升2l,此時(shí)空氣柱的壓強(qiáng):
p3=h0+3l
由= 解得:T′=T
3.(1)(多選)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體,下列說(shuō)法正確的是( BDE )
A.過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小
B.過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功
C.過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量
D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等
E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小
解析:過(guò)程①為等容變化,根據(jù)
7、查理定律有=,因?yàn)闇囟戎饾u增加,則氣體的壓強(qiáng)逐漸增加,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;過(guò)程②氣體體積增加,則氣體對(duì)外界做正功,故選項(xiàng)B正確;過(guò)程④中為體積不變,則氣體對(duì)外界不做功,外界對(duì)氣體也不做功,即W=0,理想氣體的溫度降低,則內(nèi)能減少,即ΔU<0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知Q<0,則氣體向外界放出了熱量,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;狀態(tài)c、d的溫度相等,則分子平均動(dòng)能相等,理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能,則內(nèi)能相等,故選項(xiàng)D正確;連接Ob、Od,根據(jù)=C得=,Ob斜率大于Od斜率,則狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小,故選項(xiàng)E正確.
(2)如圖,容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成,面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分,汽缸
8、上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連,細(xì)管上有一閥門(mén)K.開(kāi)始時(shí),K關(guān)閉,汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0.現(xiàn)將K打開(kāi),容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸,當(dāng)流入的液體體積為時(shí),將K關(guān)閉,活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了.不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量.
答案:
解析:設(shè)活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強(qiáng)為p1;下方氣體的體積為V2,壓強(qiáng)為p2.在活塞下移的過(guò)程中,活塞上、下方氣體的溫度均保持不變,由玻意耳定律得
p0=p1V1①
p0=p2V2②
由已知條件得V1=+-=V③
V2=-=④
設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m,由
9、力的平衡條件得
p2S=p1S+mg⑤
聯(lián)立以上各式得m=⑥
4.(1)(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是( ACE )
A.兩個(gè)鄰近的分子之間同時(shí)存在著引力和斥力,引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小
B.液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向同性
C.處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中,由于消除了重力的影響,一大滴水銀的表面將收縮到最小面積——球面,水銀滴成為球形
D.液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí),就沒(méi)有液體分子從液面飛出,所以從宏觀上看液體不再蒸發(fā)
E.熱量可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞,但要從低溫物體向高溫物體傳遞,必須有第三者的介入
(2)如圖所示,
10、圓柱形噴霧器高為h,內(nèi)有高度為的水,上部封閉有壓強(qiáng)為p0、溫度為T(mén)0的空氣.將噴霧器移到室內(nèi),一段時(shí)間后打開(kāi)噴霧閥門(mén)K,恰好有水流出.已知水的密度為ρ,大氣壓強(qiáng)恒為p0,噴霧口與噴霧器等高.忽略噴霧管的體積,將空氣看作理想氣體.
①求室內(nèi)溫度.
②在室內(nèi)用打氣筒緩慢向噴霧器內(nèi)充入空氣,直到水完全流出,求充入空氣與原有空氣的質(zhì)量比.
答案:①(1+)T0?、?
解析:(2)①設(shè)噴霧器的橫截面積為S,室內(nèi)溫度為T(mén)1,噴霧器移到室內(nèi)一段時(shí)間后,封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0+ρg·
氣體做等容變化:=
解得:T1=(1+)T0
②以充氣結(jié)束后噴霧器內(nèi)空氣為研究對(duì)象,排完水后,壓強(qiáng)為p2,體
11、積為V2=hS.若此氣體經(jīng)等溫變化,壓強(qiáng)為p1時(shí),體積為V3
則p2=p0+ρgh,p1V3=p2V2
即(p0+ρg·)V3=(p0+ρgh)hS
同溫度下同種氣體的質(zhì)量比等于體積比,設(shè)打進(jìn)氣體質(zhì)量為Δm
則=,V0=S·
代入得=
5.(2019·全國(guó)卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是使油酸在淺盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜.實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1_mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積.為得到油酸分子的直徑,還需測(cè)
12、量的物理量是單分子層油膜的面積.
解析:由于分子直徑非常小,極少量油酸所形成的單分子層油膜面積也會(huì)很大,因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋?zhuān)褂退嵩跍\盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜.可以用累積法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積.油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比,即d=,故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外,還需要測(cè)量單分子層油膜的面積.
(2)如圖,一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細(xì)管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無(wú)水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境
13、溫度相同.已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K.
(ⅰ)求細(xì)管的長(zhǎng)度;
(ⅱ)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時(shí)密封氣體的溫度.
答案:(ⅰ)41 cm (ⅱ)312 K
解析:(ⅰ)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時(shí),設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p;細(xì)管倒置時(shí),氣體體積為V1,壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律有pV=p1V1?、?
由力的平衡條件有
p=p0+ρgh?、?
p1=p0-ρgh?、?
式中,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強(qiáng).由題意有
V=S(L-h(huán)1-h(huán))?、?
V1=S(L-h(huán))?、?
由①②③④⑤式和題給條件得
L=41 cm ⑥
(ⅱ)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T(mén)0和T,由蓋—呂薩克定律有=?、?
由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得T=312 K ⑧