高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專講訓(xùn)練 第13講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律（含解析）

第13講分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律1．[·沈陽(yáng)市質(zhì)量監(jiān)測(cè)(二)](1)下列說法中正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．凡是具有規(guī)則幾何形狀的物體一定是單晶體，單晶體和多晶體都具有各向異性B．液體表面層內(nèi)分子分布比液體內(nèi)部稀疏，所以分子間作用力表現(xiàn)為引力C．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體分子的運(yùn)動(dòng)，它間接說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)D．滿足能量守恒定律的客觀過程并不都是可以自發(fā)地進(jìn)行的(2)如圖6－13－15所示是粗細(xì)均勻一端封閉一端開口的U形玻璃管，大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg，當(dāng)兩管水銀面相平時(shí)，左管被封閉氣柱長(zhǎng)L1＝20cm、溫度t1＝31℃，求：圖6－13－15①當(dāng)氣柱溫度t2等于多少時(shí)，左管中氣柱長(zhǎng)為21cm；②保持t1溫度不變，為使左管氣柱變?yōu)?9cm，應(yīng)在右管加入多長(zhǎng)的水銀柱．解析(2)①當(dāng)左管氣柱變?yōu)?1cm時(shí)，右管水銀面將比左管水銀面高2cm，此時(shí)左管氣柱壓強(qiáng)：p2＝(76＋2)cmHg＝78cmHg①研究左管氣柱，由一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)②其中p1＝p0＝76cmHg，V1＝20S，T1＝(273＋31)K＝304K，V2＝21S，T2＝273＋t2代入數(shù)據(jù)解得：t2＝54.6℃③②設(shè)左管氣柱變?yōu)?9cm時(shí)壓強(qiáng)為p3，由題意可知左管氣柱做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律：p3V3＝p1V1得：76×20S＝p3×19S④解得：p3＝80cmHg⑤右管加入的水銀柱長(zhǎng)：h＝[80－76＋(20－19)×2]cm＝6cm⑥答案(1)BD(2)①54.6℃②6cm2．(·山東命題原創(chuàng)卷)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，以下說法正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在引力C．在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9mD．密封在體積不變的容器中的氣體，溫度升高，氣體分子對(duì)器壁單位面積上的平均作用力增大(2)如圖6－13－16所示，一內(nèi)壁光滑的氣缸固定于水平地面上，在距氣缸底部L1＝54cm處有一固定于氣缸上的豎直卡環(huán)，活塞與氣缸底部之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞在圖示位置時(shí)封閉氣體的溫度t1＝267℃、壓強(qiáng)p1＝1.5atm.設(shè)大氣壓強(qiáng)p0恒為1atm，氣缸導(dǎo)熱性能良好，不計(jì)活塞的厚度．由于氣缸緩慢放熱，活塞最終會(huì)左移到某一位置而平衡．圖6－13－16①求活塞剛要離開卡環(huán)處時(shí)封閉氣體的溫度；②求封閉氣體溫度下降到t3＝27℃時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離．解析(2)①設(shè)活塞的面積為S，活塞剛要離開卡環(huán)處時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p0，其溫度設(shè)為T2，由查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p0,T2)得：T2＝eq\f(p0,p1)T1＝eq\f(1,1.5)×(267＋273)K＝360K即t2＝(360－273)℃＝87℃②由于t3＜t2，所以氣體溫度從t2降到t3過程中，活塞等壓向左緩慢移動(dòng)，封閉氣體的壓強(qiáng)為1am由蓋·呂薩克定律有eq\f(L1S,T2)＝eq\f(L3S,T3)得L3＝eq\f(T3,T2)L1＝eq\f(300,360)×54cm＝45cm答案(1)BD(2)①360K②45cm3．(1)下列說法中正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．理想氣體的體積增大，分子勢(shì)能也隨之增大B．對(duì)物體做功可以使物體的溫度升高C．空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí)，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以空調(diào)作為制冷機(jī)使用時(shí)是不遵守?zé)崃W(xué)第二定律的D．對(duì)于一定量的氣體，當(dāng)其溫度降低時(shí)，速率大的分子數(shù)目減少，速率小的分子數(shù)目增加(2)導(dǎo)熱氣缸內(nèi)封閉有壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa、體積為V0＝2.0×10－3m3的理想氣體，活塞與氣缸之間無摩擦，活塞的質(zhì)量不計(jì)，整個(gè)氣缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，現(xiàn)在活塞上方緩慢倒上砂子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，然后將氣缸移出水槽，緩慢加熱，使氣體的溫度變?yōu)榻馕?1)理想氣體不考慮分子勢(shì)能，A錯(cuò)誤；對(duì)物體做功可以使物體的溫度升高，B正確；空調(diào)的制冷不違背熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；由分子速率分布可知，當(dāng)溫度降低時(shí)，速率大的分子數(shù)目減少，速率小的分子數(shù)目增加，D正確．(2)氣體先做等溫變化，由玻意耳定律得：p0V0＝p·eq\f(V0,2)解得p＝2.0×105Pa之后，氣體做等壓變化，由蓋·呂薩克定律得：eq\f(V0,2T0)＝eq\f(V,T)解得最終體積V＝eq\f(V0T,2T0)＝1.47×10－3m3答案(1)BD(2)1.47×10－3m32.0×104．(1)下列說法中正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．一定質(zhì)量的理想氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高B．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零C．分子間的距離r存在某一值r0，當(dāng)r大于r0時(shí)，分子間斥力大于引力；當(dāng)r小于r0時(shí)，分子間斥力小于引力D．由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液體表面分子間作用力表現(xiàn)為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢(shì)(2)某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時(shí)他手腕上裸露在外的密閉防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，該手表出廠時(shí)給出的參數(shù)為：27℃時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0×105Pa(常溫下的大氣壓強(qiáng)值)，當(dāng)內(nèi)、外壓強(qiáng)差超過一定的臨界值時(shí)表盤玻璃將爆裂．爆裂時(shí)登山運(yùn)動(dòng)員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是－21℃，爆裂前表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì)(氣體可視為理想氣體，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．①表盤玻璃爆裂前一瞬間，表內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多大？②若表盤玻璃爆裂時(shí)外界大氣壓強(qiáng)是2.4×104Pa，請(qǐng)判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？解析(1)由eq\f(pV,T)＝常量，可知壓強(qiáng)一定，體積增大，溫度升高，選項(xiàng)A正確；氣體壓強(qiáng)是由氣體分子對(duì)器壁的碰撞產(chǎn)生的，而分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與容器系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；分子間的距離r存在某一值r0，當(dāng)r大于r0時(shí)，分子間斥力小于引力；當(dāng)r小于r0時(shí)，分子間斥力大于引力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，液體表面分子間作用力表現(xiàn)為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢(shì)，即液體的表面存在表面張力，選項(xiàng)D正確．(2)①由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，p1＝1.0×105Pa，T1＝300K，T2＝252K解得p2＝8.4×104Pa②向外爆裂．答案(1)AD(2)①8.4×104Pa②向外爆裂5．(1)根據(jù)分子動(dòng)理論和分子內(nèi)能的規(guī)律，分子力和分子勢(shì)能都與分子間的距離r有關(guān)．如圖6－13－17所示是分子的某物理量隨分子間距離變化的圖象．關(guān)于該圖象的信息，下列說法正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))圖6－13－17A．若A是分子力隨r變化的圖線，則B可能是分子勢(shì)能隨r變化的圖線B．若A是分子勢(shì)能隨r變化的圖線，則B可能是分子力隨r變化的圖線C．若A是分子勢(shì)能隨r變化的圖線，則當(dāng)分子間的距離r＝r1時(shí)，分子引力小于分子斥力D．若A是分子力隨r變化的圖線，則當(dāng)分子間的距離r＝r1時(shí)，分子引力小于分子斥力(2)如圖6－13－18所示，一端封閉一端開口的粗細(xì)均勻?qū)岵ＡЧ茇Q直放置在溫度為27℃的環(huán)境中．管的截面積為10cm2，管內(nèi)有一個(gè)重力不計(jì)的絕熱活塞封閉了長(zhǎng)20cm的理想氣柱，活塞用一根勁度系數(shù)k＝500N/m的彈簧與管底相連．已知初始狀態(tài)彈簧處于原長(zhǎng)，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，重力加速度取g＝10m/s2.現(xiàn)欲使活塞緩慢上升2cm，環(huán)境溫度需要升高到多少？圖6－13－18解析(1)根據(jù)分子動(dòng)理論可知，當(dāng)分子間的距離r等于平衡位置距離時(shí)，分子引力等于分子斥力，分子力為0，分子勢(shì)能最小，所以A錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)分子間的距離r小于平衡位置距離時(shí)，分子引力小于分子斥力，C對(duì)D錯(cuò)．(2)初狀態(tài)：p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝20cm×S，T1＝300K，S為管子的截面積末狀態(tài)：p2＝p0＋eq\f(kx,S)＝1.1×105Pa，V2＝22cm×S根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，代入數(shù)據(jù)得T2＝363K所以t2＝90℃答案(1)BC(2)90℃6.(1)如圖6－13－19所示是一定質(zhì)量的理想氣體的過程變化圖線，下列說法正確的是________．(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))圖6－13－19A．由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體分子的平均動(dòng)能增大B．由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體密度增大C．由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C，氣體內(nèi)能變大D．由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程與由狀態(tài)A直接到狀態(tài)C的過程相比，氣體對(duì)外做功相同(2)如圖6－13－20甲所示，一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，厚度不計(jì)的活塞橫截面積S＝2×10－3m2，質(zhì)量m＝4kg.氣缸內(nèi)密閉了部分氣體，此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離為24cm，在活塞的右側(cè)12cm處有一與氣缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為300K，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa.現(xiàn)將氣缸豎直放置，如圖乙所示，取g＝10m/s圖6－13－20①活塞與氣缸底部之間的距離；②緩慢加熱到675K時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)．解析(2)①V1＝24S，V2＝L2S則p2＝p0＋eq\f(mg,S)，p1＝p0由等溫變化有p1V1＝p2V2得L2＝e