高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 第一講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律課前自測(cè)診斷卷（含解析）-人教版高三物理試題

分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律1．(2018·江蘇六市二模)(1)關(guān)于現(xiàn)代科技在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，下列說法正確的是________。A．潮濕的房間內(nèi)，開啟空調(diào)制熱，可降低空氣的絕對(duì)濕度B．普通液晶顯示器在嚴(yán)寒地區(qū)不能工作，是因?yàn)槲镔|(zhì)的液晶態(tài)是在一定溫度范圍內(nèi)C．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤(rùn)滑劑D．天然氣是一種潔凈環(huán)保的能源，相比于傳統(tǒng)化石燃料不會(huì)產(chǎn)生地球溫室效應(yīng)(2)油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用1mL的油酸配置了500mL的油酸酒精溶液，用滴管、量筒測(cè)得n滴油酸酒精溶液體積為V，一滴溶液在水槽中最終形成的油膜面積為S，則油酸分子直徑為________；實(shí)驗(yàn)中水面上撒的痱子粉太厚會(huì)導(dǎo)致分子直徑測(cè)量值________。(選填“偏大”或“偏小”)(3)如圖所示，某同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的氣溫計(jì)，一導(dǎo)熱容器連接橫截面積為S的長(zhǎng)直管，用一滴水銀封閉了一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度為T0時(shí)水銀滴停在O點(diǎn)，封閉氣體的體積為V0。大氣壓強(qiáng)不變，不計(jì)水銀與管壁間的摩擦，①設(shè)封閉氣體某過程從外界吸收0.50J的熱量，內(nèi)能增加0.35J，求氣體對(duì)外界做的功。②若環(huán)境溫度緩慢升高，求水銀滴在直管內(nèi)相對(duì)O點(diǎn)移動(dòng)的距離x隨封閉氣體熱力學(xué)溫度T的變化關(guān)系。解析：(1)空氣的絕對(duì)濕度是用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)表示的，對(duì)房間內(nèi)氣體加熱，不會(huì)減少空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)，故空氣的絕對(duì)濕度不會(huì)降低，故A錯(cuò)誤；普通液晶顯示器在嚴(yán)寒地區(qū)不能工作，是因?yàn)槲镔|(zhì)的液晶態(tài)是在一定溫度范圍內(nèi)，故B正確；石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤(rùn)滑劑，故C正確；天然氣燃燒同樣產(chǎn)生二氧化碳，也會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。(2)一滴油酸酒精溶液中含有的油酸體積為eq\f(V,500n)，因一滴溶液在水槽中最終形成的油膜面積為S，所以油酸分子直徑為d＝eq\f(\f(V,500n),S)＝eq\f(V,500nS)；痱子粉太厚會(huì)導(dǎo)致油酸在水面的擴(kuò)散面積減小，從而測(cè)量的分子直徑偏大。(3)①由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q＋W代入數(shù)據(jù)得：W＝－0.15J所以氣體對(duì)外做功為：W′＝－W＝0.15J。②氣體做等壓變化，由蓋－呂薩克定律有：eq\f(V0,T0)＝eq\f(V0＋xS,T)解得：x＝eq\f(V0T,ST0)－eq\f(V0,S)。答案：(1)BC(2)eq\f(V,500nS)偏大(3)①0.15J②x＝eq\f(V0T,ST0)－eq\f(V0,S)2．(2018·蘇北四市一模)(1)對(duì)于下列實(shí)驗(yàn)，說法正確的是________。A．甲圖是用油膜法測(cè)分子直徑的示意圖，認(rèn)為油酸薄膜厚度等于油酸分子直徑B．乙圖是溴蒸氣的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，若溫度升高，則擴(kuò)散的速度加快C．丙圖是模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的實(shí)驗(yàn)，說明氣體壓強(qiáng)是由氣體重力引起的D．丁圖是蜂蠟涂在單層云母片上融化實(shí)驗(yàn)，說明云母晶體的導(dǎo)熱性能各向同性(2)一定質(zhì)量的理想氣體，其狀態(tài)變化的p-V圖像如圖所示。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫度為260K，則氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度為________K，從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體與外界交換的熱量為________J。(3)2017年5月，我國(guó)成為全球首個(gè)海域可燃冰試采獲得連續(xù)穩(wěn)定氣流的國(guó)家。可燃冰是一種白色固體物質(zhì)，1L可燃冰在常溫常壓下釋放160L的甲烷氣體，常溫常壓下甲烷的密度ρ＝0.66g/L，甲烷的摩爾質(zhì)量M＝16g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1。請(qǐng)計(jì)算1L可燃冰在常溫常壓下釋放出甲烷氣體分子數(shù)目(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。解析：(1)在測(cè)量油酸分子的直徑時(shí)，將油酸分子看成球形分子，并且把油酸薄膜看成單分子油膜，此時(shí)油酸薄膜厚度等于油酸分子直徑，A正確；研究溴蒸氣的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)時(shí)，若溫度升高，則分子的運(yùn)動(dòng)越激烈，所以擴(kuò)散的速度加快，B正確；丙圖模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的實(shí)驗(yàn)，說明氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁碰撞容器壁產(chǎn)生的，與重力無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；圖丁的形狀，由于是橢圓，則說明云母晶體具有各向異性，D錯(cuò)誤。(2)由題可知，TA＝260K，VA＝1×10－3m3，VB＝3×10－3m3，由圖示圖像可知，A→B等壓變化，由蓋－呂薩克定律得：eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得：TB＝780K。氣體狀態(tài)參量：pA＝3×105Pa，VA＝1×10－3m3，pC＝1×105Pa，VC＝3×10－3m3，由理想氣體狀態(tài)方程得：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入數(shù)據(jù)解得：TC＝TA＝260KA、C兩個(gè)狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，氣體從A到C過程，內(nèi)能變化量ΔU＝0A到B過程氣體體積增大，外界對(duì)氣體做功：W＝－pΔV＝－3×105×(3－1)×10－3J＝－600J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得：Q＝ΔU－W＝0－(－600)J＝600J＞0，氣體從外界吸收600J的熱量。(3)甲烷分子數(shù)目為：n＝eq\f(ρV,M)NA＝eq\f(0.66×160,16)×6.0×1023個(gè)＝4×1024個(gè)。答案：(1)AB(2)780600(3)4×1024個(gè)3．(2018·南京師范大學(xué)附中模擬)(1)下列說法正確的是________。A．隨著分子間距增大，分子間引力和斥力均減小，分子勢(shì)能也一定減小B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，是因?yàn)橛椭顾谋砻鎻埩υ龃蟮木壒蔆．空氣的相對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示D．有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體(2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示。a、b和c三個(gè)狀態(tài)中分子平均動(dòng)能最小的是________(選填“a”“b”或“c”)，氣體在過程ab中吸收的熱量________(選填“大于”“等于”或“小于”)過程ca中放出的熱量。(3)某柴油機(jī)的氣缸容積為0.83×10－3m3，壓縮前其中空氣的溫度為47℃、壓強(qiáng)為0.8×105Pa。在壓縮過程中，活塞把空氣壓縮到原體積的eq\f(1,17)，壓強(qiáng)增大到4×106Pa。若把氣缸中的空氣看做理想氣體，試估算這時(shí)空氣的溫度。解析：(1)如果分子間的作用力表現(xiàn)為引力，隨著距離的增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，A錯(cuò)誤；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，是因?yàn)橛椭顾唤?rùn)的緣故，B錯(cuò)誤；空氣絕對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示，C錯(cuò)誤；晶體具有規(guī)則的幾何形狀，有一定的熔點(diǎn)，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀，沒有一定的熔點(diǎn)，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，二者在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，故D正確。(2)由圖像可知，a狀態(tài)溫度最低，分子平均動(dòng)能最小。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能取決于溫度，氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能小于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能；ab為等容過程，溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加ΔU1>0，氣體不做功，W＝0，據(jù)W＋Q＝ΔU，氣體從外界吸收的熱量等于內(nèi)能的增加量，即Q1＝ΔU1；ca為等壓過程，溫度下降，體積減小，內(nèi)能減少ΔU2<0，外界對(duì)氣體做功，W>0，據(jù)W＋Q＝ΔU，得ca過程中放出的熱量Q2＝|ΔU2|＋W，由于ab過程中溫度變化量和ca過程中溫度變化量相等，所以內(nèi)能變化量的絕對(duì)值相等，即ΔU1＝|ΔU2|，故Q1<Q2。(3)氣體初狀態(tài)的狀態(tài)參量為：p1＝0.8×105Pa，V1＝0.83×10－3m3，T1＝(273＋47)K＝320K；氣體末狀態(tài)的狀態(tài)參量為：p2＝4×106Pa，V2＝eq\f(1,17)V1，T2為未知量，據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，有T2＝eq\f(p2V2T1,p1V1)＝941K，故t2＝T2－273K＝668℃。答案：(1)D(2)a小于(3)668℃4.(2018·南通一模)(1)下列現(xiàn)象與液體表面張力無(wú)關(guān)的是________。A．透過布制的傘面可以看見紗線縫隙，而傘面不漏雨水B．在繞地球飛行的宇宙飛船中，自由漂浮的水滴呈球形C．把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍D．把兩塊純凈的鉛壓緊，它們會(huì)“粘”在一起難以分開(2)做汽車安全氣囊的模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，密封的儲(chǔ)氣罐與氣囊相連，撞擊時(shí)儲(chǔ)氣罐閥門自動(dòng)打開，大量氣體進(jìn)入氣囊，氣囊在極短時(shí)間內(nèi)迅速展開，在人體前部形成彈性氣墊，然后氣囊泄露，收縮，從而有效保護(hù)人體，氣囊展開過程中，將氣體視為理想氣體，氣體的內(nèi)能________(選填“增大”“減小”或“不變”)；泄露收縮過程中氣囊內(nèi)壁單位面積上受到氣體分子撞擊的作用力________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(3)如圖所示是某氣壓式柱形保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，活塞只在受到壓力時(shí)才向下移動(dòng)，倒入熱水后，活塞a的下表面與液體相距h，兩者間密閉有一定質(zhì)量的氣體，密閉氣體的壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)p0。①剛倒入熱水時(shí)，瓶?jī)?nèi)空氣溫度為T1，經(jīng)過一段時(shí)間溫度降至T2，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？②當(dāng)溫度降至T2時(shí)，要把瓶中的水壓出瓶外，活塞a至少下降多少距離？(設(shè)壓活塞過程中氣體溫度不變)解析：(1)由于雨水表面存在表面張力，雖然布傘有孔，但不漏水，故與表面張力有關(guān)，A不符合題意；在繞地球飛行的宇宙飛船中，自由漂浮的水滴呈球形，是水滴表面的分子間的距離比內(nèi)部分子距離大，分子間表現(xiàn)為引力產(chǎn)生，故與表面張力有關(guān)，B不符合題意；把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍，是由于液態(tài)的玻璃表面的分子間的距離比內(nèi)部分子距離大，分子間表現(xiàn)為引力產(chǎn)生，故與表面張力有關(guān)，C不符合題意；把兩塊純凈的鉛壓緊，它們會(huì)“粘”在一起難以分開，是因?yàn)榉肿娱g存在引力，與表面張力無(wú)關(guān)，D符合題意。(2)氣囊展開過程中，氣體迅速膨脹，對(duì)外做功，由于時(shí)間極短，可看作絕熱膨脹，故內(nèi)能減??；泄露收縮過程中，整個(gè)氣體是進(jìn)一步膨脹的，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能進(jìn)一步減小，故剩余部分氣體的溫度進(jìn)一步降低，而溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，故分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能減小，而分子密集程度也稀疏了，故氣囊內(nèi)壁單位面積上受到氣體分子撞擊的作用力減小。(3)①瓶?jī)?nèi)氣體等容變化，由查理定律可得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p2,T2)解得p2＝eq\f(T2p0,T1)。②設(shè)活塞的橫截面積為S，下降的距離為x由玻意耳定律有p2hS＝p0(h－x)S解得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(T2,T1)))h。答案：(1)D(2)減小減小(3)①eq\f(T2p0,T1)②eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(T2,T1)))h5.(2018·南京、鹽城一模)(1)把一條細(xì)棉線的兩端系在鐵絲環(huán)上，棉線處于松弛狀態(tài)。將鐵絲環(huán)浸入肥皂液里，拿出來(lái)時(shí)環(huán)上留下一層肥皂液的薄膜，這時(shí)薄膜上的棉線仍是松弛的，如圖所示。用燒熱的針刺破某側(cè)的薄膜，觀察到棉線的形狀，圖中所標(biāo)的箭頭方向合理的是________。(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B，氣體吸收熱量為Q1；再由B狀態(tài)經(jīng)等容變化到狀態(tài)C，氣體放出熱量為Q2。狀態(tài)A：VA＝0.2m3，TA＝200K；狀態(tài)B：VB＝________m3，TB＝400K；狀態(tài)C：TC＝200K，則Q1________Q2(選填“>”“＝”或“<”)。(3)鐵的密度ρ＝7.8×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1?？蓪㈣F原子視為球體，試估算：(保留一位有效數(shù)字)①1克鐵含有的分子數(shù)；②鐵原子的直徑大小。解析：(1)A、C圖中為用燒熱的針刺破上側(cè)的薄膜，由于下側(cè)薄膜中的表面張力，使細(xì)線向下彎曲，故A正確，C錯(cuò)誤；B圖中用燒熱的針刺破一側(cè)的薄膜，不可能兩側(cè)都有張力，故B錯(cuò)誤；D圖中為用燒熱的針刺破下側(cè)的薄膜，由于上側(cè)薄膜中的表面張力，使細(xì)線向上彎曲，故D正確。(2)設(shè)氣體在B狀態(tài)時(shí)的體積為VB，由蓋－呂薩克定律得eq\f(VB,TB)＝eq\f(VA,TA)，代入數(shù)據(jù)解得VB＝0.4m3；因?yàn)門A＝TC，故A→B增加