選修3-3 第2講 固體 液體與氣體

第2講固體液體與氣體時間：60分鐘1．(多選)(2013·蘇北四市三調(diào))如圖1－2－16所示的四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是()．圖1－2－16A．微粒運動就是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運動，即布朗運動B．當(dāng)兩個相鄰的分子間距離為r0時，它們間相互作用的引力和斥力大小相等C．食鹽晶體的物理性質(zhì)沿各個方向都是一樣的D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用解析布朗運動是顆粒的運動不是分子的運動，選項A錯誤；食鹽是晶體，晶體具有各向異性的特點，選項C錯誤；B、D正確．答案BD2．(單選)如圖1－2－17所示，圖1－2－17用一絕熱的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱的汽缸內(nèi)(活塞與汽缸壁之間無摩擦)，現(xiàn)通過汽缸內(nèi)一電阻絲對氣體加熱，則下列圖象中能正確反映氣體的壓強p、體積V和溫度T之間關(guān)系的是 ()．圖1－2－17解析設(shè)活塞重力為G，面積為S，則密封氣體壓強p＝p0＋eq\f(G,S)，氣體被加熱的過程中，做等壓變化，所以B圖正確．答案B3．(多選)(2012·上海卷，19)圖1－2－18圖1－2－18a為測量分子速率分布的裝置示意圖．圓筒繞其中心勻速轉(zhuǎn)動，側(cè)面開有狹縫N，內(nèi)側(cè)貼有記錄薄膜，M為正對狹縫的位置．從原子爐R中射出的銀原子蒸汽穿過屏上S縫后進入狹縫N，在圓筒轉(zhuǎn)動半個周期的時間內(nèi)相繼到達并沉積在薄膜上．展開的薄膜如圖b所示，NP、PQ間距相等．則 ()．圖1－2－18A．到達M附近的銀原子速率較大B．到達Q附近的銀原子速率較大C．位于PQ區(qū)間的分子百分率大于位于NP區(qū)間的分子百分率D．位于PQ區(qū)間的分子百分率小于位于NP區(qū)間的分子百分率解析根據(jù)分子速率分布規(guī)律的“中間多，兩頭少”特征可知：M附近的銀原子速率較大，故選項A正確，B錯誤．PQ區(qū)間的分子百分率最大，故選項D錯誤，C正確．答案AC4．封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)D，圖1－2－19其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖1－2－19所示，該氣體的摩爾質(zhì)量為M，狀態(tài)A的體積為V0，溫度為T0，O、A、D三點在同一直線上，阿伏加德羅常數(shù)為NA.圖1－2－19(1)(多選)由狀態(tài)A變到狀態(tài)D過程中()．A．氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能增加B．氣體體積增大，單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少C．氣體溫度升高，每個氣體分子的動能都會增大D．氣體的密度不變(2)在上述過程中，氣體對外做功為5J，內(nèi)能增加9J，則氣體________(填“吸收”或“放出”)熱量________J.(3)在狀態(tài)D，該氣體的密度為ρ，體積為2V0，則狀態(tài)D的溫度為多少？該氣體的分子數(shù)為多少？解析(3)A→D，由狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，得TD＝2T0，分子數(shù)n＝eq\f(2ρV0NA,M).答案(1)AB(2)吸收14(3)2T0eq\f(2ρV0NA,M)5．如圖1－2－20所示，圖1－2－20上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5×10－3m2，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)，其壓強為________Pa(大氣壓強取1.01×105Pa，g取10m/s2)．若從初溫27℃開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.50m緩慢地變?yōu)?.51m．則此時氣體的溫度為________℃.圖1－2－20解析p1＝eq\f(F,S)＝eq\f(mg,S)＝eq\f(2×10,5×10－3)Pa＝0.04×105Pa，所以p＝p1＋p0＝0.04×105Pa＋1.01×105Pa＝1.05×105Pa，由蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(0.5S,273＋27)＝eq\f(0.51S,273＋t)，所以t＝33℃.答案1.05×105336．在某高速公路發(fā)生一起車禍，車禍系輪胎爆胎所致．已知汽車行駛前輪胎內(nèi)氣體壓強為2.5atm，溫度為27℃，爆胎時胎內(nèi)氣體的溫度為87℃，輪胎中的空氣可看作理想氣體．(1)求爆胎時輪胎內(nèi)氣體的壓強；(2)從微觀上解釋爆胎前胎內(nèi)壓強變化的原因；(3)爆胎后氣體迅速外泄，來不及與外界發(fā)生熱交換，判斷此過程胎內(nèi)原有氣體內(nèi)能如何變化？簡要說明理由．解析(1)氣體作等容變化，由查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2) ①T1＝t1＋273 ②T2＝t2＋273 ③p1＝2.5atmt1＝27℃t2＝87℃由①②③得：p2＝3atm.答案(1)3atm(2)氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度升高，分子平均動能增大，導(dǎo)致氣體壓強增大．(3)氣體膨脹對外做功，沒有吸收或放出熱量，據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU<0，內(nèi)能減少．7．質(zhì)量一定的某種物質(zhì)，圖1－2－21在壓強不變的條件下，由液態(tài)Ⅰ到氣態(tài)Ⅲ(可看成理想氣體)變化過程中溫度(T)隨加熱時間(t)變化關(guān)系如圖1－2－21所示，單位時間所吸收的熱量可看做不變．圖1－2－21(1)(多選)以下說法正確的是()．A．在區(qū)間Ⅱ，物質(zhì)的內(nèi)能不變B．在區(qū)間Ⅲ，分子間的勢能不變C．在區(qū)間Ⅲ，氣體膨脹對外做功，內(nèi)能減小D．在區(qū)間Ⅰ，物質(zhì)分子的平均動能隨著時間的增加而增大(2)在區(qū)間Ⅲ，若將壓強不變的條件改為體積不變，則溫度升高________(選填“變快”、“變慢”或“快慢不變”)，請說明理由．解析(1)在區(qū)間Ⅱ，物質(zhì)的壓強、溫度均不變，但從外界吸收熱量，物質(zhì)的內(nèi)能增加，A錯；在區(qū)間Ⅲ，物質(zhì)已變成理想氣體，分子間已無作用力，分子間的勢能為0，由eq\f(pV,T)＝常數(shù)及一定量理想氣體內(nèi)能與溫度的關(guān)系知：當(dāng)壓強一定，溫度升高時氣體體積增大，膨脹對外做功，氣體內(nèi)能增大，所以B對C錯；在區(qū)間Ⅰ，隨著溫度的升高，分子平均動能增大，D對．(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W和理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，在吸收相同的熱量Q時：壓強不變的條件下，V增大，W<0，ΔU1＝Q－|W|體積不變的條件下，W＝0，ΔU2＝Q所以ΔU1<ΔU2，體積不變的條件下溫度升高變快．答案(1)BD(2)變快理由見解析8．(1)(多選)以下說法中正確的是 ()．A．掃地時揚起的塵埃在空氣中的運動是布朗運動B．液晶既具有液體的流動性，又具有光學(xué)各向異性C．相同物質(zhì)在不同的條件下能夠生成不同的晶體D．在液體表面分子之間總表現(xiàn)為斥力圖1－2－22(2)如圖1－2－22所示是一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的p－V圖象，ab平行于p軸．氣體從狀態(tài)a到b的變化過程中內(nèi)能________(填“增加”或“減少”)；氣體________(填“吸熱”或“放熱”)．圖1－2－22(3)1mol氣體在某狀態(tài)下的體積是1.62×10－2m3，阿伏加德羅常數(shù)取NA＝6.0×1023mol－1，則氣體分子之間的平均距離是多少？(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析(1)考查熱學(xué)基本概念．掃地時揚起的塵埃在空氣中的運動不是空氣分子對塵埃頻繁碰撞形成的，不是布朗運動；液體表面分子之間的張力是分子之間表現(xiàn)為引力的結(jié)果．(2)考查氣態(tài)方程、p－V圖象及熱力學(xué)第一定律．氣體從狀態(tài)a到b的變化過程中體積不變壓強增大，根據(jù)氣態(tài)方程可知，氣體的溫度升高，內(nèi)能增加；體積不變，外界對氣體沒有做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體吸熱．(3)平均每個分子占有的空間體積為V′＝eq\f(V,A)，把每個氣體分子占有的體積看成立方體，由幾何關(guān)系得l3＝v，求得l＝3×10－9m.答案(1)BC(2)增加吸熱(3)3×10－9m9．(1)(多選)以下說法中正確的是 ()．A．被活塞封閉在氣缸中的一定質(zhì)量的理想氣體，若體積不變，壓強增大，則氣缸在單位面積上，單位時間內(nèi)受到的分子碰撞次數(shù)增加B．布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映C．分子間距增大，分子勢能就一定增大D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)圖1－2－23(2)如圖1－2－23所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面積10cm2，大氣壓強1.0×105Pa，物重50N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計，緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60J的熱量，則封閉氣體的壓強將________(填“增加”、“減小”或“不變”)，氣體內(nèi)能變化量為________J.圖1－2－23(3)一滴體積為V的油酸，配制成體積比為1∶k的油酸溶液(k＞1)，現(xiàn)取一滴體積仍為V的油酸溶液滴在水面上，在水面上形成面積為S的單分子油膜，已知油酸的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M.請據(jù)此推算阿伏加德羅常數(shù)的表達式．解析(3)一滴油酸溶液中油酸的體積V′＝eq\f(V,k)，油酸分子直徑d＝eq\f(V,S)，油酸分子的體積V0＝eq\f(1,6)πd3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝eq\f(M,ρV0)，綜上解得NA＝eq\f(6k3S3M,πρV3).答案(1)AD(2)不變50(3)eq\f(6k3S3M,πρV3)10．圖1－2－24中A、B汽缸的長度為圖1－2－24L＝30cm，橫截面積為S＝20cm2，C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的、體積不計的活塞，D為閥門．整個裝置均由導(dǎo)熱材料制成．起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強pA＝2.0×105Pa的氮氣，B內(nèi)有壓強pB＝1.0×105Pa的氧氣．閥門打開后，活塞C向右移動，最后達到平衡．圖1－2－24(1)求活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強；(2)活塞C移動過程中A中氣體對外做功為25J，則A中氣體是吸熱還是放熱？吸收或者放出的熱量為多少？(假定氧氣和氮氣均為理想氣體，連接汽缸的管道體積可忽略)解析(1)由玻意耳定律對A部分氣體有：pALS＝p(L＋x)S對B部分氣體有