高考物理二輪復(fù)習(xí) 第12講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練

專題六選考模塊第12講分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律(選修3－3)1．(·浙江自選模塊，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6－12－8所示．圖中TA、VA和TD為已知量．圖6－12－8(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．液面中顆粒越大，撞擊的分子越多，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯B．熱傳遞是改變物體內(nèi)能的方式之一，在這個(gè)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生內(nèi)能與其他能量的轉(zhuǎn)變C．單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)D．“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜的面積F．理想氣體在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比(2)如圖6－12－9所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再?gòu)臓顟B(tài)B變化到狀態(tài)C.已知狀態(tài)A的溫度為480K.①求氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度；②試分析從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的整個(gè)過(guò)程中氣體是從外界吸收熱量還是放出熱量．圖6－12－9解析(2)①A、C兩狀態(tài)體積相等，則有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pC,TC)得TC＝eq\f(pC,pA)TA＝eq\f(0.5×480,1.5)K＝160K.②由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pBVB,TB)得TB＝eq\f(pBVB,pAVA)TA＝eq\f(0.5×3×480,1.5×1)K＝480K.由此可知A、B兩狀態(tài)溫度相同，故A、B兩狀態(tài)內(nèi)能相等．即從A→B，ΔU＝0又因?yàn)閺腁→B，體積增大，對(duì)外做功W<0，由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q可知Q>0，吸熱．答案(1)BD(2)①160K②吸熱3．(1)人類對(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．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的C．溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用(2)氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖6－12－10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6－12－10①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；晶體分為單晶體和多晶體、單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體具有各向同性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但每個(gè)分子的動(dòng)能不一定增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；露珠呈球狀就是因?yàn)橐后w表面張力的作用，選項(xiàng)D正確．(2)①設(shè)恒溫槽的溫度為T2，由題意知T1＝273KA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＋ph1，p2＝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)AD(2)①91℃②增大吸熱4．(·江蘇卷，12A)如圖6－12－11所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．圖6－12－11(1)該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________．A．A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是________(選填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過(guò)程中吸收63kJ的熱量，在C→D過(guò)程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為_(kāi)_______kJ.(3)若該循環(huán)過(guò)程中的氣體為1mol，氣體在A狀態(tài)時(shí)的體積為10L，在B狀態(tài)時(shí)壓強(qiáng)為A狀態(tài)時(shí)的eq\f(2,3).求氣體在B狀態(tài)時(shí)單位體積內(nèi)的分子數(shù)．(已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析(1)由理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律分析，A→B為等溫過(guò)程，內(nèi)能不變，氣體的體積增大，氣體對(duì)外做功，A錯(cuò)；B→C過(guò)程為絕熱過(guò)程，體積增大對(duì)外做功，因此內(nèi)能減小，氣體分子的平均動(dòng)能減小，B錯(cuò)；C→D為等溫過(guò)程，體積減小，分子數(shù)密度減小，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積的分子數(shù)增多，C項(xiàng)正確；D→A為絕熱過(guò)程，體積減小，外界對(duì)氣體做功內(nèi)能增大，溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線變化，D錯(cuò)．(2)在以上循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減少的過(guò)程是B→C.熱力學(xué)第一定律，ΔU＝Q＋W得W＝25kJ(3)等溫過(guò)程pAVA＝pBVB，解得VB＝15L，單位體積內(nèi)分子數(shù)n＝eq\f(NA,VB)，解得n≈4×1025m－3.答案(1)C(2)B→C25(3)4×10255．(1)下列說(shuō)法正確的是________．A．物體體積膨脹時(shí)，分子間距增大，分子勢(shì)能也增大B．物體溫度升高，分子平均動(dòng)能不一定增大C．隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高第一類永動(dòng)機(jī)一定能制成D．絕熱氣體膨脹過(guò)程中，氣體內(nèi)能一定減少(2)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，以p、V、T三個(gè)狀態(tài)參量中的兩個(gè)為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系上描點(diǎn)直觀地表示這兩個(gè)參量的數(shù)值．如圖6－12－12甲、乙所示，兩個(gè)坐標(biāo)系中，兩個(gè)點(diǎn)分別表示相同質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)．根據(jù)坐標(biāo)系中不同點(diǎn)的位置來(lái)比較第三個(gè)參量的大?。畧D6－12－12①p－T圖象中(圖甲)A、B兩個(gè)狀態(tài)，________狀態(tài)體積?。趐－V圖象中(圖乙)E、F兩個(gè)狀態(tài)，________狀態(tài)溫度低．(3)已知銅的摩爾質(zhì)量為6.4×10－2kg/mol，密度為8.9×103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023解析(1)體積增大，分子勢(shì)能不一定增大，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子平均動(dòng)能一定增大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C選項(xiàng)違背了熱力學(xué)第二定律，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律，絕熱過(guò)程體積膨脹氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能一定減小，故D選項(xiàng)正確．(2)題圖甲中的傾斜直線為等容線，斜率越小，體積越大，所以VB>VA；題圖乙中的雙曲線為等溫線，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，溫度越高，所以TE>TF.(3)1m3n＝eq\f(ρV,M摩)＝eq\f(8.9×103×1,6.4×10－2)mol≈1.4×105mol1m3銅中的銅原子數(shù)為N＝nNA＝1.4×105×6.0×1023＝8.4×10由每個(gè)銅原子能提供1個(gè)自由電子可知，1m3銅中含有的自由電子數(shù)N電＝故銅導(dǎo)體中自由電子的數(shù)密度為ρ電＝eq\f(N電,V)＝8.4×1028個(gè)/m3.答案(1)D(2)①A②F③8.4×1028個(gè)/m36．(1)以下說(shuō)法中正確的是________．A．分子間的距離增大時(shí)，分子間的引力增大、斥力減小B．物體的溫度升高時(shí)，其中的每個(gè)分子的動(dòng)能都將增大C．物體吸熱時(shí)，它的內(nèi)能不一定增加 D．晶體有固定熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有(2)利用油膜法估測(cè)油酸分子直徑的大小時(shí)，用滴管將體積分?jǐn)?shù)為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL酒精油酸溶液時(shí)的滴數(shù)N；則每滴油酸溶液中含有的油酸體積為_(kāi)_______mL，將n滴油酸酒精溶液滴到水面上，測(cè)得油酸薄膜的面積為Scm2；則單個(gè)油酸分子的直徑為_(kāi)_______cm.(3)如圖6－12－13中A、B氣缸的長(zhǎng)度和截面積均為30cm和20cm2，C是可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞，D為閥門．整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成．起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)pA＝2.0×105Pa的氮?dú)猓瓸內(nèi)有壓強(qiáng)pB＝1.0×105Pa的氧氣．閥門打開(kāi)后，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡．求：圖6－12－13①活塞C移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng)；②活塞C移動(dòng)過(guò)程中A中氣體是吸熱還是放熱(簡(jiǎn)要說(shuō)明理由)．(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接氣缸的管道體積可忽略)解析(1)分子間距增大時(shí)，分子間的引力與斥力都減??；由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，溫度升高時(shí)，不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增加；物體吸熱的同時(shí)對(duì)外做功，且做的功等于吸的熱，則它的內(nèi)能不變；通過(guò)做功，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體．(2)單個(gè)油酸分子的直徑等于油膜的厚度，每滴油酸溶液的體積為eq\f(1,N)mL，每滴油酸溶液中含有的油酸體積為eq\f(1,N)×0.05%mL，油膜的體積為V＝eq\f(1,N)×0.05%×nmL，則分子的直徑(即油膜的厚度)為D＝eq\f(V,S)＝