新教材2023~2024學(xué)年高中物理 第1章 分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律測(cè)評(píng) （2份打包）魯科版選擇性必修第三冊(cè)

第第頁(yè)新教材2023~2024學(xué)年高中物理第1章分子動(dòng)理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律測(cè)評(píng)（2份打包）魯科版選擇性必修第三冊(cè)第1章測(cè)評(píng)

(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)

一、單項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。

1.下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法正確的是()

A.布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的組成懸浮顆粒的固體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

B.布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的懸浮固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

D.布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下直接觀察到的液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

2.關(guān)于分子動(dòng)理論及理想氣體,下列說法正確的是()

A.由圖甲可知,狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度低

B.由圖乙可知,氣體在狀態(tài)A的溫度大于狀態(tài)B的溫度

C.由圖丙可知,當(dāng)分子間的距離從r0逐漸增大時(shí),分子間的作用力一直減小

D.由圖丁可知,當(dāng)分子間的距離由r1增大到r2的過程中,分子力做正功

3.下列關(guān)于分子熱運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說法正確的是()

A.氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開,這是氣體分子之間存在勢(shì)能的緣故

B.一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,其分子平均動(dòng)能增加

C.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和

D.如果氣體溫度升高,那么每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都增加

4.如圖所示,由導(dǎo)熱材料制成的氣缸和活塞將一定質(zhì)量的氣體密閉在氣缸內(nèi),活塞與氣缸壁之間無摩擦,活塞上方存有少量液體。將一細(xì)管插入液體,由于虹吸現(xiàn)象,活塞上方液體緩慢流出,在此過程中,大氣壓強(qiáng)與外界的溫度保持不變。下列各個(gè)描述氣體狀態(tài)變化的圖像與上述過程相符合的是()

二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有錯(cuò)選的得0分。

5.關(guān)于分子大小與微觀量的估算,下列說法正確的是()

A.1g水中所含的分子數(shù)目和地球的總?cè)丝跀?shù)基本相等

B.利用物質(zhì)的摩爾質(zhì)量與阿伏伽德羅常數(shù)可以計(jì)算每個(gè)分子的質(zhì)量

C.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù),就可以算出氣體的分子體積

D.用油膜法估測(cè)分子大小,如果油膜沒有充分展開,測(cè)出來的分子大小將偏大

6.對(duì)一定質(zhì)量的氣體,通過一定的方法得到了單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率f(v)與速率v的兩條關(guān)系圖線,如圖所示,下列說法正確的是()

A.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的氣體溫度較高

B.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的氣體分子平均速率較大

C.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的氣體分子平均速率較小

D.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的圖線與橫坐標(biāo)軸所圍面積較大

7.對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是()

A.氣體體積是指所有氣體分子的體積之和

B.氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,氣體的溫度就越高

C.當(dāng)氣體膨脹時(shí),氣體的分子勢(shì)能減小,氣體的內(nèi)能不一定減小

D.氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子的重力產(chǎn)生的,在失重的情況下,密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁沒有壓強(qiáng)

8.一定質(zhì)量的理想氣體的p-V圖像如圖所示,氣體狀態(tài)從A→B→C→D→A完成一次循環(huán),A→B(圖中實(shí)線)和C→D為等溫過程,溫度分別為T1和T2。下列判斷正確的是()

A.T1>T2

B.氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度有關(guān)

C.若氣體狀態(tài)沿圖中虛線由A→B,則氣體的溫度先降低后升高

D.從微觀角度講,B→C過程壓強(qiáng)減小是由于分子的密集程度減少而引起的

三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。

9.(4分)豎直倒立的U形玻璃管一端密閉,另一端開口向下,如圖所示,用水銀柱密閉一定質(zhì)量的理想氣體,在保持溫度不變的情況下,假設(shè)在玻璃管的D處鉆一小孔,則玻璃管內(nèi)被密閉的氣體壓強(qiáng)p(選填“增大”“不變”或“減小”),氣體體積V(選填“增大”“不變”或“減小”)。

10.(4分)用一導(dǎo)熱、可自由滑動(dòng)的輕隔板把一圓柱形容器分隔成A、B兩部分,如圖所示,A、B中分別密閉有質(zhì)量相等的氮?dú)夂脱鯕?且均可看成理想氣體,則當(dāng)兩氣體處于平衡

狀態(tài)時(shí)壓強(qiáng),分子的平均動(dòng)能。(均選填“相等”或“不等”)

11.(6分)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化遵循的規(guī)律。

(1)實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢,可認(rèn)為保持不變。為了直觀地判斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作出(選填“p-V”或“p-”)圖像;

(2)他們進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn),得到的p-V圖像如圖乙所示,由圖可知兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T1(選填“”)T2;

(3)另一小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的V-圖線如圖丙所示,若他們的實(shí)驗(yàn)操作無誤,造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是。

12.(6分)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)方法及步驟如下:

①向體積V油=1mL的油酸中加酒精,直至總量達(dá)到V總=500mL;

②用注射器吸?、僦信渲坪玫挠退峋凭芤?把它一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳雗=100滴時(shí),測(cè)得其體積恰好是V0=1mL;

③先往邊長(zhǎng)為30~40cm的淺盤里倒入2cm深的水,然后將均勻地撒在水面上;

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描下油酸膜的輪廓;

⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N,小方格的邊長(zhǎng)l=20mm。

根據(jù)以上信息,回答下列問題:

(1)步驟③中應(yīng)填寫:。

(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V'是mL。

(3)油酸分子直徑是m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

13.(10分)如圖所示,氣缸質(zhì)量為m1,活塞質(zhì)量為m2,不計(jì)缸內(nèi)氣體的質(zhì)量及一切摩擦,當(dāng)用一水平外力F拉活塞時(shí),活塞和氣缸最終以共同的加速度運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(已知大氣壓強(qiáng)為p0,活塞橫截面積為S)

14.(12分)如圖所示,有兩個(gè)不計(jì)質(zhì)量的活塞M、N將兩部分理想氣體密閉在絕熱氣缸內(nèi),溫度均是27℃,M活塞是導(dǎo)熱的,N活塞是絕熱的,均可沿氣缸無摩擦地滑動(dòng),已知活塞的橫截面積均為S=2cm2,初始時(shí)M活塞相對(duì)于底部的高度為H=27cm,N活塞相對(duì)于底部的高度為h=18cm?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m=400g的小物體放在M活塞的上表面上,活塞下降。已知大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105Pa,g取10m/s2。

(1)求下部氣體的壓強(qiáng)大小;

(2)現(xiàn)通過加熱絲對(duì)下部分氣體進(jìn)行緩慢加熱,使下部分氣體的溫度變?yōu)?27℃,求穩(wěn)定后活塞M、N距離底部的高度。

15.(18分)如圖所示為內(nèi)徑均勻的U形管,其內(nèi)部盛有水銀,右端密閉空氣柱長(zhǎng)12cm,左端被一重力不計(jì)的輕質(zhì)活塞密閉了一段長(zhǎng)10cm的空氣柱,當(dāng)環(huán)境溫度t1=27℃時(shí),兩側(cè)水銀面的高度差為2cm。當(dāng)環(huán)境溫度變?yōu)閠2時(shí),兩側(cè)水銀面的高度相等。已知大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg,求:

(1)溫度t2的數(shù)值;

(2)左端活塞移動(dòng)的距離。

第1章測(cè)評(píng)

1.B本題易錯(cuò)之處是分不清布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)指懸浮固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),只有選項(xiàng)B正確。

2.D溫度越高,分子的平均動(dòng)能越大,分子的平均速率也越大,圖甲中狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度高,故A錯(cuò)誤;由圖乙可知狀態(tài)A與狀態(tài)B滿足pAVA=pBVB,則狀態(tài)A與狀態(tài)B溫度相同,故B錯(cuò)誤;由圖丙可知,當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí),分子力表現(xiàn)為引力,分子間的作用力先增大后減小,故C錯(cuò)誤;由圖丁可知,當(dāng)分子間的距離r由r1增大到r2的過程中,分子勢(shì)能一直在減小,故分子力做正功,故D正確。

3.C氣體分子間的距離比較大,甚至可以忽略分子間的作用力,分子勢(shì)能也就不存在了,所以氣體在沒有容器的約束下散開是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;100℃的水變成同溫度的水蒸氣,分子的平均動(dòng)能不變,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)內(nèi)能的定義可知選項(xiàng)C正確;氣體的溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也增大,這是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,但就每一個(gè)分子來講,速率不一定都增加,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

4.D根據(jù)題設(shè)條件可知,氣缸和活塞是由導(dǎo)熱材料制成的,氣缸內(nèi)氣體的溫度由于熱交換與環(huán)境溫度保持相等,外界的溫度保持不變,則封閉氣體的溫度不變,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)玻意耳定律得p與成正比,p-圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線,故C錯(cuò)誤,D正確。

5.BD1g水中所含的分子數(shù)目N=×6.02×1023=3.3×1022個(gè),遠(yuǎn)大于地球上的人口總數(shù),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;利用物質(zhì)的摩爾質(zhì)量與阿伏伽德羅常數(shù)可以計(jì)算每個(gè)分子的質(zhì)量,選項(xiàng)B正確;理想氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于氣體分子的直徑,不能認(rèn)為分子是一個(gè)一個(gè)緊密相連的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用油膜法估測(cè)分子大小,如果油膜沒有充分展開,油膜層的厚度將增大,測(cè)出來的分子大小將偏大,選項(xiàng)D正確。

6.AB由題圖知?dú)怏w在狀態(tài)Ⅰ時(shí)分子平均速率較小,則知?dú)怏w在狀態(tài)Ⅰ時(shí)溫度較低,故A、B正確,C錯(cuò)誤;在兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1,即相等,故D錯(cuò)誤。

7.BC由于氣體分子間的距離較大,分子間距離不能忽略,所以氣體體積要比所有氣體分子的體積之和要大,A錯(cuò)誤;氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子的平均速率就越大,平均動(dòng)能越大,溫度就越高,B正確;理想氣體的內(nèi)能只與氣體的溫度有關(guān),只要?dú)怏w的溫度不變,則內(nèi)能不變,C正確;氣體壓強(qiáng)是由氣體分子對(duì)容器壁頻繁地撞擊而產(chǎn)生的,與氣體的重力沒有關(guān)系,所以在失重的情況下,氣體對(duì)器壁仍然有壓強(qiáng),D錯(cuò)誤。

8.AB對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,AB段pV大于CD段,所以T1>T2,選項(xiàng)A正確;氣體的壓強(qiáng)由氣體分子的密集程度和平均動(dòng)能決定,選項(xiàng)B正確;若氣體狀態(tài)沿圖中虛線由A→B,pV先增大后減小,則氣體的溫度先升高后降低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;B→C過程體積不變,所以分子的密集程度不變,壓強(qiáng)的減小是由溫度的降低、氣體分子的平均速率減小而引起的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

9.答案增大減小

解析在D處鉆一小孔后,D處的壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),則封閉氣體的壓強(qiáng)增大,體積減小。

10.答案相等相等

解析兩氣體處于平衡狀態(tài)時(shí),A、B兩部分的溫度相同,壓強(qiáng)相等。由于溫度相同,所以分子的平均動(dòng)能相等。

11.答案(1)溫度p-(2)>(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮注射器前端與橡膠套連接處的氣體體積

解析(1)實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢,可認(rèn)為溫度保持不變;p-圖像中等溫線是一條傾斜的直線,作出該圖像可以直觀反映出壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系。

(2)在p-V圖像中,根據(jù)=C,即pV=CT,可知,離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線所表示的氣體溫度越高,所以T1>T2。

(3)若他們的實(shí)驗(yàn)操作無誤,造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是注射器中氣體的體積小于實(shí)際的封閉氣體的體積,結(jié)合試驗(yàn)的器材可知,實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮注射器前端與橡膠套連接處的氣體體積。

12.答案(1)爽身粉

(2)2×10-5

(3)4.4×10-10

解析(1)為了顯示單分子油膜的形狀,需要在水面上撒爽身粉。

(2)1滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積

V'=mL=2×10-5mL。

(3)根據(jù)大于半個(gè)方格的算一格,小于半個(gè)方格的舍去,油膜輪廓占據(jù)的方格數(shù)大約為113個(gè),故面積S=113×20×20mm2=4.52×104mm2

油酸分子直徑

d=mm=4.4×10-7mm=4.4×10-10m。

13.答案p0-

解析以活塞為研究對(duì)象,其受力分析如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律,有

F+pS-p0S=m2a①

由于方程①中有p和a兩個(gè)未知量,所以還必須以整體為研究對(duì)象,列出牛頓運(yùn)動(dòng)方程

F=(m1+m2)a②

聯(lián)立①②可知p=p0-

14.答案(1)1.2×105Pa(2)27.5cm20cm

解析(1)將兩個(gè)活塞和重物作為整體進(jìn)行受力分析得

pS=mg+p0S

解得p=1.2×105Pa。

(2)對(duì)下部分氣體進(jìn)行分析,由理想氣體狀態(tài)方程可得

得h2=20cm

對(duì)上部分氣體進(jìn)行分析,根據(jù)玻意耳定律可得

p0(H-h)S=pLS

得L=7.5cm

故此時(shí)活塞M距離底端的高度為

H2=h2+L=20cm+7.5cm=27.5cm。

15.答案(1)-5℃

(2)2.1cm

解析(1)設(shè)U形管的橫截面積為S,

對(duì)右端密閉空氣柱有p1=77cmHg,V1=12cm·S,T1=300K,p2=75cmHg,V2=11cm·S

由

解得T2=268K,即t2=-5℃。

(2)對(duì)左端密閉空氣柱有

V1'=10cm·S,T1'=300K,T2'=268K,

V2'=L2'S

由蓋—呂薩克定律得

解得L2'=8.9cm

故左端活塞移動(dòng)的距離

s=(10+1-8.9)cm=2.1cm。(共38張PPT)

第1章

本章整合

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建

重點(diǎn)題型·歸納整合

目錄索引

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建

10-10m

NA=6.02×1023mol-1

擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)

永不停息且無規(guī)則,溫度越高運(yùn)動(dòng)越劇烈

r=r0

rr0

r>10r0

p1V1=p2V2

重點(diǎn)題型·歸納整合

一、分子動(dòng)理論

1.阿伏伽德羅常數(shù)的相關(guān)計(jì)算

阿伏伽德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。若物質(zhì)的摩爾質(zhì)量記為M,摩爾體積記為V,則有

2.分子間作用力曲線和分子勢(shì)能曲線的比較和應(yīng)用

分子間作用力隨分子間距離的變化圖像與分子勢(shì)能隨分子間距離的變化圖像非常相似,但有著本質(zhì)的區(qū)別。

圖甲中分子間距離r=r0時(shí),對(duì)應(yīng)的分子間作用力為零,而在圖乙中分子間距離r=r0處,對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能最小。

3.物體的內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)

(1)分子熱運(yùn)動(dòng)

分子熱運(yùn)動(dòng)是永不停息無規(guī)則的,溫度越高運(yùn)動(dòng)越劇烈,大量分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律,例如溫度升高,分子的平均動(dòng)能增加,單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)沒有規(guī)律也沒有實(shí)際意義。

(2)物體的內(nèi)能與分子動(dòng)能、分子勢(shì)能的比較

比較項(xiàng)定義微觀宏觀量值

分子動(dòng)能物體的分子不停地運(yùn)動(dòng)著,運(yùn)動(dòng)著的分子所具有的能分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)永遠(yuǎn)不等于零

分子勢(shì)能由組成物體的分子的相對(duì)位置所決定的能分子間存在相互作用的引力和斥力所決定的能與物體的體積有關(guān)可能等于零

物體的內(nèi)能物體內(nèi)所有分子動(dòng)能與勢(shì)能的總和分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間存在作用力與分子數(shù)、溫度、體積和物態(tài)有關(guān)永遠(yuǎn)不等于零

典例1很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全,轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí),利用三氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊。若氮?dú)獬淙牒蟀踩珰饽业娜莘eV=56L,囊中氮?dú)饷芏圈?2.5kg/m3,已知氮?dú)饽栙|(zhì)量M=0.028kg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1。試估算:

(1)囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N;

(2)囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

答案(1)3×1024(2)3×10-9m

針對(duì)訓(xùn)練1

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)水深超過2500m時(shí),二氧化碳會(huì)濃縮成近似固體的硬膠體。設(shè)在某狀態(tài)下二氧化碳?xì)怏w的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,將二氧化碳分子看作直徑為D的球(球的體積公式),則在該狀態(tài)下體積為V的二氧化碳?xì)怏w變成硬膠體后體積為()

A

典例2如圖所示,用F表示兩分子間的作用力,Ep表示分子間的分子勢(shì)能,在兩個(gè)分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中()

A.F不斷增大,Ep不斷減小

B.F先增大后減小,Ep不斷減小

C.F不斷增大,Ep先增大后減小

D.F、Ep都是先增大后減小

B

解析當(dāng)r=r0時(shí),分子間的引力與斥力大小相等,分子間作用力F=0;在兩個(gè)分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中,由圖看出,分子間作用力F先增大后減小,此過程分子間作用力表現(xiàn)為引力,分子間作用力做正功,分子勢(shì)能Ep減小,所以選項(xiàng)B正確。

針對(duì)訓(xùn)練2

(多選)如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子在分子間作用力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng),兩分子間的勢(shì)能Ep與兩分子間距的關(guān)系如圖曲線所示,圖中分子勢(shì)能最小值為-E0。若兩分子所具有的總能量為零,則下列說法正確的是

()

A.乙分子在P點(diǎn)(x=x2)時(shí),加速度最大

B.乙分子在P點(diǎn)(x=x2)時(shí),其動(dòng)能為E0

C.乙分子在Q點(diǎn)(x=x1)時(shí),處于平衡狀態(tài)

D.乙分子的運(yùn)動(dòng)范圍為x≥x1

BD

解析分子處于r0位置時(shí)所受分子間作用力為零,加速度為零,此時(shí)分子勢(shì)能最小,分子的動(dòng)能最大,總能量保持不變,由題圖可知x2位置即是r0位置,此時(shí)加速度為零,A錯(cuò)誤;x=x2位置,勢(shì)能為-E0,則動(dòng)能為E0,B正確;在Q點(diǎn),Ep=0,但分子間作用力不為零,分子并非處于平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;在乙分子沿x軸向甲分子靠近的過程中,分子勢(shì)能先減小后增大,分子動(dòng)能先增大后減小,到Q點(diǎn)分子的速度剛好減為零,此時(shí)由于分子斥力作用,乙分子再遠(yuǎn)離甲分子返回,即乙分子運(yùn)動(dòng)的范圍為x≥x1,D正確。

典例3(多選)對(duì)于物體內(nèi)能的理解,下列說法正確的是()

A.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和

B.做加速運(yùn)動(dòng)的物體,由于速度越來越大,所以物體分子的平均動(dòng)能越來越大

C.內(nèi)能不同的物體,它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同

D.物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)

ACD

解析一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和,選項(xiàng)A正確;做加速運(yùn)動(dòng)的物體,其宏觀動(dòng)能逐漸增大,但是物體的溫度未必升高,所以分子的平均動(dòng)能變化情況不能確定,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;內(nèi)能不同的物體,只要溫度相同,它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就相同,選項(xiàng)C正確;物體的內(nèi)能與分子動(dòng)能和分子勢(shì)能有關(guān),即與溫度和體積有關(guān),選項(xiàng)D正確。

針對(duì)訓(xùn)練3

一絕熱容器內(nèi)密閉著一些氣體,容器在高速運(yùn)輸途中突然停下來,則()

A.因氣體溫度與機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度無關(guān),故容器內(nèi)氣體溫度不變

B.因容器是絕熱的,故容器中氣體內(nèi)能不變

C.因容器突然停止運(yùn)動(dòng),氣體分子運(yùn)動(dòng)速率亦隨之減小,故容器中氣體溫度降低

D.容器停止運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故容器中氣體溫度將升高

D

解析容器里的分子除做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)外,還隨容器做機(jī)械運(yùn)動(dòng),當(dāng)容器停止機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,氣體的溫度升高,故選項(xiàng)D正確。

1.玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律可看成是理想氣體狀態(tài)方程在T恒定、V恒定、p恒定時(shí)的特例。

2.正確確定狀態(tài)參量是運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)鍵。

3.求解壓強(qiáng)的方法

方法一:在連通器內(nèi)靈活選取等壓面,由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求氣體壓強(qiáng)。

方法二:把封閉氣體的物體(如液柱、活塞、氣缸等)作為力學(xué)研究對(duì)象,分析受力情況,根據(jù)研究對(duì)象所處的不同狀態(tài),運(yùn)用平衡條件或牛頓第二定律列式求解。

二、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

4.注意氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程的適用條件,即適用于定質(zhì)量的氣體,對(duì)充氣、抽氣、漏氣等變質(zhì)量問題,巧妙地選取研究對(duì)象,使變質(zhì)量的氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題。

畫龍點(diǎn)睛解決變質(zhì)量氣體問題關(guān)鍵在于選研究對(duì)象。

典例4如圖所示,一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封,上端密閉但留有一抽氣孔。管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣體(可視為理想氣體),氣體溫度為T1。開始時(shí),將活塞上方的氣體緩慢抽出,當(dāng)活塞上方的壓強(qiáng)達(dá)到p0時(shí),活塞下方氣體的體積為V1,活塞上方玻璃管的容積為2.6V1,活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0。繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封。整個(gè)抽氣過程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變,然后將密封的氣體緩慢加熱。求:

(1)活塞剛碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度;

(2)當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)。

答案(1)1.2T1(2)0.75p0

解析(1)活塞上方的壓強(qiáng)為p0時(shí),活塞下方氣體的體積為V1,抽氣過程為等溫過程,活塞上方抽成真空時(shí),下方氣體的壓強(qiáng)為0.5p0

式中T'是活塞碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度

由①②式得T'=1.2T1。③

式中p2是氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)

由③④式得p2=0.75p0。

針對(duì)訓(xùn)練4

如圖所示,圓柱形氣缸上部開口且有擋板,內(nèi)部底面積S為0.1m2,內(nèi)部高度為d。筒內(nèi)一個(gè)很薄的質(zhì)量不計(jì)的活塞密閉一定量的理想氣體,活塞上放置一質(zhì)量為10kg的重物,開始時(shí)活塞處于離底部的高度,外界大氣壓強(qiáng)為1.01×105Pa,溫度為27℃?；钊c氣缸內(nèi)壁的摩擦忽略不計(jì),現(xiàn)對(duì)氣體加熱,求:(g取10m/s2)

(1)當(dāng)活塞剛好到達(dá)氣缸口時(shí)氣體的溫度;

(2)氣體溫度達(dá)到387℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)。

答案(1)600K(2)1.122×105Pa

T1=(273+27)K=300K

設(shè)溫度升高到T2時(shí),活塞剛好到達(dá)氣缸口,V2=Sd

解得T2=600K。

(2)T3=387℃=660K>T2

故被封閉氣體先做等壓變化,待活塞到達(dá)氣缸口后再做等容變化,V3=Sd

解得p3=1.122×105Pa。

典例5如圖所示,導(dǎo)熱氣缸A通過絕熱細(xì)管與氣缸B相連,細(xì)管中有絕熱的小活塞M,氣缸A內(nèi)有活塞N,其截面積為10cm2,兩氣缸內(nèi)都密閉有體積為0.2L、壓強(qiáng)為1×105Pa、溫度為27℃的氣體,兩個(gè)活塞皆不漏氣且無摩擦,細(xì)管容積忽略不