高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題提升訓(xùn)練 第13講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力定律

第13講分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律1．(·浙江卷，13)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖7－13－13所示．圖中TA、VA和TD為已知量．圖7－13－13(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________過(guò)程(填“等溫”、“等容”或“等壓”)；(2)從B到C的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能________(填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)從C到D的過(guò)程中，氣體對(duì)外________(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)________(填“吸熱”或“放熱”)；(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD＝________.解析題目中給出了四個(gè)不同狀態(tài)的體積和溫度．(1)A→B過(guò)程，體積不變，是等容過(guò)程．(2)B→C過(guò)程，體積減小，說(shuō)明外界對(duì)氣體做功，但氣體的溫度不變，所以氣體的內(nèi)能也不變，說(shuō)明此過(guò)程放熱．(3)C→D過(guò)程，氣體的體積減小、溫度降低，說(shuō)明外界對(duì)氣體做正功(或者說(shuō)氣體對(duì)外界做負(fù)功)，且氣體的內(nèi)能減小，是放熱過(guò)程．(4)由理想氣體狀態(tài)方程知，eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pDVD,TD)，由題圖知，D→A過(guò)程是等壓過(guò)程，則有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VD,TD)，得VD＝eq\f(TD,TA)VA.答案(1)等容(2)不變(3)做負(fù)功放熱(4)eq\f(TD,TA)VA2．(1)下列說(shuō)法正確的是________．A．無(wú)論什么物質(zhì)，只要它們的摩爾數(shù)相同就含有相同的分子數(shù)B．已知某種液體的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該液體分子間的平均距離可以表示為eq\r(3,\f(M,ρNA))或eq\r(3,\f(6M,πρNA))C．分子間距離減小時(shí)，分子力一定增大D．自然界發(fā)生的一切過(guò)程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能自然發(fā)生(2)用活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)，當(dāng)汽缸開(kāi)口豎直向上時(shí)封閉氣體的長(zhǎng)度為h，如圖7－13－14甲所示．將汽缸慢慢轉(zhuǎn)至開(kāi)口豎直向下時(shí)，如圖7－13－14乙所示，封閉氣柱的長(zhǎng)度為eq\f(4,3)h.已知汽缸的導(dǎo)熱性能良好，活塞與缸壁間的摩擦不計(jì)，外界溫度不變，大氣壓強(qiáng)為p0.圖7－13－14①此過(guò)程氣體是吸熱還是放熱？②汽缸開(kāi)口向上時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多少？解析(2)②設(shè)汽缸的橫截面積為S，活塞的重力產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)為Δp.則根據(jù)玻意耳定律得：(p0＋Δp)hS＝(p0－Δp)eq\f(4hS,3)解得：Δp＝eq\f(1,7)p0，p1＝p0＋Δp＝eq\f(8,7)p0.答案(1)AB(2)①吸熱②eq\f(8,7)p03．人類(lèi)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程，以下說(shuō)法正確的是________．A．液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān)B．在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為零C．氣體壓強(qiáng)越大，氣體分子的平均動(dòng)能就越大D．外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增加(2)氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖7－13－15所示，玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連．開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1＝14cm，后將A放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測(cè)得D中水銀面高出O點(diǎn)h2＝44cm.(已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg)圖7－13－15①求恒溫槽的溫度．②此過(guò)程A內(nèi)氣體內(nèi)能________(填“增大”或“減小”)，氣體不對(duì)外做功，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)．解析(1)分子勢(shì)能與分子間距有關(guān)，選項(xiàng)A正確；在完全失重情況下，氣體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)仍然存在，對(duì)器壁的壓力仍在，故壓強(qiáng)不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)大小由氣體分子的平均動(dòng)能和分子密度(單位體積內(nèi)的分子數(shù))共同決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律表達(dá)式ΔU＝W＋Q可知，外界對(duì)氣體做功，若同時(shí)氣體傳遞熱量給外界，則氣體的內(nèi)能不一定增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(2)①設(shè)恒溫槽的溫度為T(mén)2，由題意知T1＝273K，A內(nèi)氣體發(fā)生等容變化．根據(jù)查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)p1＝p0＋ph1p2＝p0＋ph2聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得：T2＝364K(或91℃)．②增大；吸熱答案(1)A(2)①364K(或91℃)②增大吸熱4．(·重慶卷，10)(1)某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對(duì)該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時(shí) ()．A．室內(nèi)空氣的壓強(qiáng)比室外的小B．室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能比室外的大C．室內(nèi)空氣的密度比室外的大D．室內(nèi)空氣對(duì)室外空氣做了負(fù)功(2)汽車(chē)未裝載貨物時(shí)，某個(gè)輪胎內(nèi)氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增加了Δp.若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變化量．解析(1)房間沒(méi)有密閉，對(duì)房間內(nèi)氣體加熱時(shí)，內(nèi)外壓強(qiáng)始終相等，但溫度升高時(shí)，氣體分子的平均動(dòng)能變大．B項(xiàng)對(duì)，A項(xiàng)錯(cuò)．此時(shí)室內(nèi)外空氣密度應(yīng)相等，C項(xiàng)錯(cuò)．室內(nèi)氣體膨脹對(duì)外做功，對(duì)室外氣體做正功，D項(xiàng)錯(cuò)．(2)對(duì)輪胎內(nèi)氣體進(jìn)行研究：由于等溫變化則有p0V0＝(p0＋Δp)V′所以V′＝eq\f(p0,p0＋Δp)V0所以ΔV＝V0－V′＝eq\f(Δp,p0＋Δp)V0答案(1)B(2)eq\f(Δp,p0＋Δp)V05．(1)下列說(shuō)法正確的是 ()．A．當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子間引力減小，分子間斥力也減小B．已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該種物質(zhì)的分子體積為V0＝eq\f(M,ρNA)C．自然界發(fā)生的一切過(guò)程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能自然發(fā)生D．若氣體溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大(2)一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過(guò)如圖7－13－16所示的p－V圖象由A經(jīng)B到C的狀態(tài)變化．設(shè)狀態(tài)A的溫度為400K，求：圖7－13－16①狀態(tài)C的溫度TC為多少K?②如果由A經(jīng)B到C的狀態(tài)變化的整個(gè)過(guò)程中，氣體對(duì)外做了400J的功，氣體的內(nèi)能增加了20J，則這個(gè)過(guò)程氣體是吸收熱量還是放出熱量？其數(shù)值為多少？解析(1)分子間距離增大，引力和斥力都減小，A對(duì)；如果對(duì)于氣體而言B選項(xiàng)求得的是分子占有的體積而非分子體積，B錯(cuò)；符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程可能違背熱力學(xué)第二定律，即不一定自然發(fā)生，C錯(cuò)；由eq\f(pV,T)＝恒量知，溫度T升高，壓強(qiáng)不一定增大，D錯(cuò)誤．(2)①由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，解得狀態(tài)C的溫度TC＝320K.②由熱力學(xué)第一定律，ΔU＝Q＋W，解得Q＝420J，氣體吸收熱量．答案(1)A(2)①320K②吸收熱量420J6.(1)如圖7－13－17所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示．F>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處?kù)o止釋放，則 ()．圖7－13－17A．乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)B．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)c時(shí)速度最大C．乙分子由a到b的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直增加D．乙分子由b到d的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直增加(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變成狀態(tài)C，其中A→B過(guò)程為等壓變化，B→C過(guò)程為等容變化．已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB①求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積．②說(shuō)明B→C過(guò)程壓強(qiáng)變化的微觀原因．③設(shè)A→B過(guò)程氣體吸收熱量為Q1，B→C過(guò)程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小并說(shuō)明原因．解析(1)a→c分子受到引力作用，分子力做正功，乙分子一直做加速運(yùn)動(dòng)，分子勢(shì)能減小，c→d過(guò)程中，分子受到斥力作用，分子力做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增加．到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度最大．故選項(xiàng)B正確．(2)①設(shè)氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為VB，由蓋—呂薩克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，代入數(shù)據(jù)得VB＝0.4m②微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變化(降低)，氣體分子平均動(dòng)能變化(減小)，導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)變化(減小)．③Q1大于Q2；因?yàn)門(mén)A＝TC，故A→B增加的內(nèi)能與B→C減少的內(nèi)能相同，而A→B過(guò)程氣體對(duì)外界做正功，B→C過(guò)程氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可知Q1大于Q2.答案(1)B(2)①0.4m3②見(jiàn)解析③Q1>Q27．(1)下列說(shuō)法中正確的是 ()．A．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的花粉分子的運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子對(duì)固體顆粒撞擊的不平衡性B．溫度越高時(shí)，懸浮在液體或氣體中的固體顆粒運(yùn)動(dòng)越劇烈，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯C．若把分子處于平衡狀態(tài)時(shí)，相鄰分子間的距離記為r0，當(dāng)分子間距離從r0逐漸增大時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，且引力增大D．分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，當(dāng)分子間的距離減小時(shí)，引力和斥力都增大，斥力增大的更快一些(2)一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)A開(kāi)始，按圖7－13－18中箭頭所示的方向進(jìn)行了一系列狀態(tài)變化，最后又回到初始狀態(tài)A，即A→B→C→D→A(其中AD、BC與縱軸平行，AB、CD與橫軸平行)，這一過(guò)程為一個(gè)循環(huán)，則：圖7－13－18①由A→B，氣體分子的平均動(dòng)能________(填“增大”“減小”或“不變”)．②由B→C，氣體的內(nèi)能________(填“增大”“減小”或“不變”)．③由C→D，氣體________熱量(填“吸收”或“放出”)．④已知?dú)怏w在A狀態(tài)時(shí)的溫度為300K，求氣體在該循環(huán)過(guò)程中的最高溫度為多少？解析(1)布朗運(yùn)動(dòng)是花粉小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是分子的運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；溫度越高、顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，B對(duì)；當(dāng)分子間距離從r0逐漸增大時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，但引力的變化非單調(diào)的，從r0到∞處，引力先增大后減小，C錯(cuò)；分子間引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力變化快，合力表現(xiàn)為斥力，D對(duì)．①?gòu)膒－V圖象上可以看出A→B，對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)恒為p2，是等壓過(guò)程，由eq\f(V,T)＝恒量，當(dāng)V增大時(shí)，T增大，則分子平均動(dòng)能增大