2020版高考物理二輪復習 專題限時集訓15 分子動理論 氣體及熱力學定律（含解析）

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1、專題限時集訓(十五)　 (建議用時：40分鐘) 1．(1)下列說法正確的是________。 A．昆明地區(qū)晴朗天氣曬衣服易干，是因為空氣的絕對濕度小 B．當分子間距增大時，分子勢能一定增大 C．一定量的理想氣體，在等壓膨脹時，氣體分子每秒對器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)減少 D．晶體熔化時吸收的熱量主要用來破壞空間點陣 E．肥皂泡呈球形是由于液體表面張力的作用 (2)如圖所示，內壁光滑、導熱良好的圓柱形汽缸開口向下豎直懸掛，內有一質量為m的活塞封閉一定質量的理想氣體。已知活塞截面積為S，外界大氣壓強為p0，缸內氣體溫度為T1?，F(xiàn)對汽缸緩慢加熱，使理想氣體體積由V增大了2V的過程中，

2、氣體吸收的熱量為Q1；停止加熱并保持氣體體積不變，使其溫度降低為T1。已知重力加速度為g，求： (ⅰ)停止加熱時缸內氣體的溫度； (ⅱ)降溫過程中氣體放出的熱量。 [解析]　(1)昆明地區(qū)晴朗天氣曬衣服易干，是因為相對濕度小，所以晾曬的衣服易干，故A錯誤；若分子間表現(xiàn)為引力，隨分子間距的增大引力做負功，分子勢能增加，若分子間表現(xiàn)為斥力，隨分子間距的增大斥力做正功，分子勢能減小，故B錯誤；一定量的理想氣體，在等壓膨脹時，溫度升高，氣體分子對器壁的平均撞擊力增大，為保持壓強不變，氣體分子每秒對器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)減少，故C正確；晶體在熔化過程中所吸收的熱量，主要用于破壞空間點陣結構

3、，增加分子勢能，故D正確；肥皂泡呈球形是由于液體表面張力的作用，故E正確。 (2)(ⅰ)停止加熱前缸內氣體發(fā)生等壓變化，由蓋—呂薩克定律得＝ 由題意知V1＝V，V2＝3V 解得：T2＝3T1。 (ⅱ)體積由V增大到3V的過程中，由活塞受力平衡有pS＝p0S－mg 解得：p＝p0－ 氣體對外所做的功 停止加熱并保持氣體體積不變，W2＝0 全程內能變化，ΔU＝0 根據(jù)熱力學第一定律得 ΔU＝－W1＋Q1－Q2 所以降溫過程中氣體放出的熱量 [答案]　(1)CDE　(2)(ⅰ)3T1 2．(2019·東北三省四市教研聯(lián)合體模擬)(1)下列說法正確的是______

4、__。 A．溫度相同的一切物質的分子平均動能都相同 B．若兩分子克服它們之間的分子力做功，則這兩個分子的勢能增加 C．只要知道某物質的密度和其分子的質量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù) D．邁爾是第一個提出能量守恒思想的人 E．根據(jù)一滴油酸酒精溶液的體積V和其在水面上形成的油膜面積S，就能算出油酸分子直徑d＝ (2)利用如圖所示的實驗裝置可測量粉末狀物體的體積。導熱性能良好的密閉容器，頂部連接一氣壓計可測出容器內的氣體壓強，容器左端與一個帶有活塞的汽缸相連，右端有一個小門。把小門開啟，將活塞置于圖中1位置，記錄此時氣壓計讀數(shù)p0＝1.00 atm。把小門封閉，將活塞緩慢推至圖中2位置，

5、記錄此時氣壓計讀數(shù)p1＝1.20 atm，此過程中，汽缸中氣體體積變化ΔV＝0.5 L。然后打開小門，將活塞恢復到1位置，放入待測粉末狀物體后封閉小門。再次將活塞緩慢推至2位置，記錄此時氣壓計讀數(shù)p2＝1.25 atm。整個過程中環(huán)境溫度不變，求待測粉末狀物體的體積。 [解析]　(1)溫度是分子平均動能的標志，則溫度相同的一切物質的分子平均動能都相同，選項A正確；由分子勢能的變化特點可知，若兩分子克服它們之間的分子力做功，則這兩個分子的勢能增加，選項B正確；只要知道某物質的摩爾質量和其分子的質量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù)，選項C錯誤；邁爾是第一個提出能量守恒思想的人，選項D正確；根據(jù)一

6、滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積V和其在水面上形成的油膜面積S，就能算出油酸分子直徑d＝，選項E錯誤。 (2)未放入粉末狀物體時，推動活塞時，氣體經歷等溫壓縮過程， 由玻意耳定律得：p0V1＝p1V2 壓縮后氣體的體積為：V2＝V1－ΔV 放入粉末狀物體后，推動活塞時，氣體仍經歷等溫壓縮過程， 由玻意耳定律得：p0V3＝p2V4 壓縮前氣體的體積為：V3＝V1－V 壓縮后氣體的體積為：V4＝V1－V－ΔV 代入數(shù)據(jù)得：V＝0.5 L。 [答案]　(1)ABD　(2)0.5 L 3．(2019·煙臺模擬)(1)下列說法正確的是________。 A．液晶具有液體的流動性，同時

7、具有晶體的各向異性 B．當兩薄玻璃板間加有一層水膜時，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，這是由于水膜具有表面張力的緣故 C．當環(huán)境的相對濕度為1時，則干濕泡濕度計的兩個溫度計讀數(shù)一定相同 D．用油膜法測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油酸的密度和油酸的摩爾質量 E．PM2.5是指環(huán)境空氣中直徑小于等于2.5 μm的顆粒物。溫度越高，PM2.5的運動就會越激烈，所以PM2.5的運動屬于分子熱運動 (2)如圖所示，一絕熱汽缸固定在傾角為30°的固定斜面上，通過絕熱活塞封閉著一定質量的理想氣體。活塞的質量為m，橫截面積為S。初始時，氣體的溫度為T0，活塞與汽缸底部相

8、距為L。通過電熱絲緩慢加熱氣體，當氣體吸收熱量Q時，活塞上升到與汽缸底部相距2L處，已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，不計活塞與汽缸壁之間的摩擦。求： (ⅰ)此時氣體的溫度； (ⅱ)加熱過程中氣體內能的增加量。 [解析]　(1)液晶既具有液體的流動性，同時又具有晶體的各向異性，故A正確；中間有一層水膜的薄玻璃板，沿垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，是由于大氣壓強的緣故，故B錯誤；當環(huán)境的相對濕度為1時，濕泡溫度計停止蒸發(fā)，則干濕泡濕度計的兩個溫度計讀數(shù)一定相同，故C正確；在已知直徑的情況下要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油滴的摩爾體積，若知道油酸的密度和油酸的摩爾質量，則可求得阿

9、伏加德羅常數(shù)，則D正確；PM2.5是指環(huán)境空氣中直徑小于等于2.5 μm的顆粒物，不是分子，故E錯誤。 (2)(ⅰ)設加熱后的溫度為T，此時氣體體積V＝2LS 初始時體積V0＝LS，由等壓變化有： ＝ 解得T＝2T0。 (ⅱ)由題意得，封閉氣體壓強為 p＝p0＋＝p0＋ 該過程氣體對外界做功 氣體內能的增加量 [答案]　(1)ACD　(2)(ⅰ)2T0　(ⅱ) 4．(2019·蕪湖模擬)(1)下列說法中正確的是________。 A．需要用力才能壓縮氣體表明氣體分子間存在斥力 B．一定溫度下，水的飽和蒸汽壓是一定的 C．一定質量的理想氣體從外界吸熱，內能可能減小

10、D．微粒越大，撞擊微粒的液體分子數(shù)量越多，布朗運動越明顯 E．液體與大氣相接觸，液體表面層內分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引 (2)如圖所示，圓柱形汽缸上部開口且有擋板，內部底面積S為0.1 m2，內部高度為d。筒內一個很薄的質量不計的活塞封閉一定量的理想氣體，活塞上放置一質量為10 kg的重物，開始時活塞處于離底部的高度，外界大氣壓強為1.01×105 Pa，溫度為27 ℃?；钊c汽缸內壁的摩擦忽略不計，現(xiàn)對氣體加熱，求：(g取10 m/s2) (ⅰ)當活塞剛好到達汽缸口時氣體的溫度； (ⅱ)氣體溫度達到387 ℃時氣體的壓強。 [解析]　(1)需要用力才能壓縮氣體這是由于氣體壓強的

11、緣故，與氣體分子間的斥力無關，選項A錯誤；飽和汽壓與溫度有關，在一定溫度下，水的飽和蒸氣壓是一定的，選項B正確；一定質量的理想氣體從外界吸熱，若對外做功，則內能可能減小，選項C正確；微粒越小，液體分子對微粒的碰撞越不平衡，布朗運動越明顯，選項D錯誤；液體與大氣相接觸，液體表面層內分子比較稀疏，分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引，選項E正確。 (2)(ⅰ)被封閉氣體做等壓變化：V1＝S T1＝(273＋27)K＝300 K 設溫度升高到T2時，活塞剛好到達汽缸口：V2＝Sd 根據(jù)蓋－呂薩克定律：＝ 解得T2＝600 K。 (ⅱ)T3＝387 ℃＝660 K>T2 故被封閉氣體先做等壓變化，

12、待活塞到達汽缸口后做等容變化V3＝Sd 由理想氣體狀態(tài)方程：＝ p1＝p0＋ 解得p3＝1.122×105 Pa。 [答案]　(1)BCE　(2)(ⅰ)600 K　(ⅱ)1.122×105 Pa 5．(2019·安順監(jiān)測)(1)關于物體的內能，下列說法正確的是________。 A．橡皮筋被拉伸時，分子間勢能增加 B．物體內部所有分子動能的總和叫做物體的內能 C．一定質量的0 ℃的冰融化為0 ℃的水時，分子勢能增加 D．一定質量的理想氣體放出熱量，它的內能可能增加 E．通電時電阻發(fā)熱，它的內能增加是通過“熱傳遞”方式實現(xiàn)的 (2)如圖所示為某型號的太陽能空氣集熱器的簡易圖

13、，底面及側面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時內部封閉氣體的壓強為p0。經過太陽暴曬，氣體溫度由T0＝300 K升至T1＝400 K，為減小集熱器內部壓強，集熱器自動控制系統(tǒng)緩慢抽出部分氣體，并使溫度降為360 K，此時，集熱器內氣體的壓強回到p0。求： (ⅰ)T1＝400 K時氣體的壓強； (ⅱ)溫度降為360 K時，集熱器內剩余氣體的質量與原來總質量的比值。 [解析]　(1)橡皮筋被拉伸時，分子力做負功，分子間勢能增加，故A正確。物體的內能包括分子動能和分子勢能，物體內部所有分子動能的總和只是內能的一部分，故B錯誤。一定質量的0 ℃的冰融化為0 ℃的水時需要吸

14、熱，而此時分子平均動能不變，分子動能不變，故分子勢能增加，故C正確。一定質量的理想氣體放出熱量，如果同時有外界對它做功，且做功的量大于它放出的熱量，它的內能就會增加，故D正確。通電時電阻發(fā)熱，它的內能增加是通過電流做功的方式實現(xiàn)的，故E錯誤。 (2)(ⅰ)集熱器內的氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律，有＝ 代入數(shù)據(jù)解得：p1＝p0。 (ⅱ)以抽出的氣體和集熱器內的氣體為研究對象，設抽出的氣體溫度也為T2，壓強也為p0，此時與集熱器內氣體的總體積為V，由理想氣體狀態(tài)方程得， ＝， 聯(lián)立解得：V＝V0 設剩余氣體的質量與原來氣體的總質量之比為k，由題意得 k＝，聯(lián)立解得：k＝。 [答案]　(1)ACD　(2)(ⅰ)p0　(ⅱ) - 6 -