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專題整合突破 專題七選考部分 第17講分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律 微網(wǎng)構(gòu)建 高考真題 1 2018 北京 14 關(guān)于分子動(dòng)理論 下列說法正確的是 A 氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無關(guān)B 布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C 分子間同時(shí)存在著引力和斥力D 分子間的引力總是隨分子間距增大而增大 解析 A錯(cuò) 在其他條件不變的情況下 溫度越高 氣體擴(kuò)散得越快 B錯(cuò) 布朗運(yùn)動(dòng)是顆粒的運(yùn)動(dòng) 從側(cè)面反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C對 分子間同時(shí)存在著引力和斥力 D錯(cuò) 分子間的引力總是隨著分子間距的增大而減小 C 2 2018 全國 33 1 如圖 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷過程 到達(dá)狀態(tài)e 對此氣體 下列說法正確的是 A 過程 中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B 過程 中氣體對外界做正功C 過程 中氣體從外界吸收了熱量D 狀態(tài)c d的內(nèi)能相等E 狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小 BDE 解析 1 A錯(cuò) 過程 中 氣體由a到b 體積V不變 T升高 則壓強(qiáng)增大 B對 過程 中 氣體由b到c 體積V變大 對外界做功 C錯(cuò) 過程 中 氣體由d到e 溫度T降低 內(nèi)能 U減小 體積V不變 氣體不做功 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U Q W得Qpc 由c到d的過程 溫度不變 Vcpd 所以pb pc pd 3 2018 全國 33 1 對于實(shí)際的氣體 下列說法正確的是 A 氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能B 氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢能C 氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D 氣體的體積變化時(shí) 其內(nèi)能可能不變E 氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 BDE 2 如圖 一豎直放置的汽缸上端開口 汽缸壁內(nèi)有卡口a和b a b間距為h a距缸底的高度為H 活塞只能在a b間移動(dòng) 其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體 已知活塞質(zhì)量為m 面積為S 厚度可忽略 活塞和汽缸壁均絕熱 不計(jì)它們之間的摩擦 開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài) 上 下方氣體壓強(qiáng)均為p0 溫度均為T0 現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體 直至活塞剛好到達(dá)b處 求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功 重力加速度大小為g 解析 1 A錯(cuò) 氣體的內(nèi)能不考慮氣體自身重力的影響 故氣體的內(nèi)能不包括氣體分子的重力勢能 B E對 實(shí)際氣體的內(nèi)能包括氣體的分子動(dòng)能和分子勢能兩部分 C錯(cuò) 氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能屬于機(jī)械能 不是氣體的內(nèi)能 D對 氣體體積變化時(shí) 分子勢能發(fā)生變化 氣體溫度也可能發(fā)生變化 即分子勢能和分子動(dòng)能的和可能不變 4 2018 全國 33 1 如圖 一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b 其過程如p V圖中從a到b的直線所示 在此過程中 A 氣體溫度一直降低B 氣體內(nèi)能一直增加C 氣體一直對外做功D 氣體一直從外界吸熱E 氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 BCD 2 在兩端封閉 粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱 水銀柱的兩端各封閉有一段空氣 當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí) 左 右兩邊空氣柱的長度分別為l1 18 0cm和l2 12 0cm 左邊氣體的壓強(qiáng)為12 0cmHg 現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上 沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊 求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長度 在整個(gè)過程中 氣體溫度不變 解析 1 A錯(cuò) 在p V圖中理想氣體的等溫線是雙曲線的一支 而且離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)溫度越高 故從a到b溫度升高 B對 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定 溫度越高 內(nèi)能越大 C對 氣體體積膨脹 對外做功 D對 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U Q W 得Q U W 由于 U 0 W 0 故Q 0 氣體吸熱 E錯(cuò) 由Q U W可知 氣體吸收的熱量一部分用來對外做功 一部分用來增加氣體的內(nèi)能 2 設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí) 左 右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2 U形管水平放置時(shí) 兩邊氣體壓強(qiáng)相等 設(shè)為p 此時(shí)原左 右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘 1和l 2 由力的平衡條件有p1 p2 g l1 l2 式中 為水銀密度 g為重力加速度大小 由玻意耳定律有p1l1 pl 1 p2l2 pl 2 兩邊氣柱長度的變化量大小相等l 1 l1 l2 l 2 由 式和題給條件得l 1 22 5cm l 2 7 5cm 5 2018 江蘇 12A 1 如題1圖所示 一支溫度計(jì)的玻璃泡外包著紗布 紗布的下端浸在水中 紗布中的水在蒸發(fā)時(shí)帶走熱量 使溫度計(jì)示數(shù)低于周圍空氣溫度 空氣溫度不變 若一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)該溫度計(jì)示數(shù)減小 則 A 空氣的相對濕度減小B 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)增大C 空氣中水的飽和汽壓減小D 空氣中水的飽和汽壓增大 A 題1圖 2 一定量的氧氣貯存在密封容器中 在T1和T2溫度下其分子速率分布的情況見下表 則T1 選填 大于 小于 或 等于 T2 若約10 的氧氣從容器中泄漏 泄漏前后容器內(nèi)溫度均為T1 則在泄漏后的容器中 速率處于400 500m s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比 選填 大于 小于 或 等于 18 6 大于 等于 3 如題2圖所示 一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2 0 105Pa 經(jīng)歷A B C A的過程 整個(gè)過程中對外界放出61 4J熱量 求該氣體在A B過程中對外界所做的功 題2圖 解析 1 A對 溫度計(jì)示數(shù)減小說明水在蒸發(fā) 是因?yàn)榭諝庵械南鄬穸葴p小了 C D錯(cuò) 水的飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度不變 水的飽和汽壓不變 B錯(cuò) 溫度不變 水的飽和汽壓不變 空氣的相對濕度減小 所以空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)減小 2 溫度升高 速率大的分子比例較大 故T1 T2 溫度一定 氣體分子速率分布情況不變 故泄漏前后速率處于400 500m s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比保持不變 3 整個(gè)過程中 外界對氣體做功W WAB WCA 且WCA pA VC VA 由熱力學(xué)第一定律 U Q W 得WAB Q WCA 代入數(shù)據(jù)得WAB 138 6J 即氣體對外界做的功為138 6J 熱點(diǎn)聚焦 熱點(diǎn)一分子動(dòng)理論 內(nèi)能及熱力學(xué)定律 2 必須明確反映分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的兩個(gè)實(shí)例 布朗運(yùn)動(dòng) 研究對象 懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 無規(guī)則 永不停息相關(guān)因素 顆粒大小 溫度 擴(kuò)散現(xiàn)象產(chǎn)生原因 分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)相關(guān)因素 溫度 3 必須弄清的分子力和分子勢能 分子力 分子間引力與斥力的合力 分子間距離增大 引力和斥力均減小 分子間距離減小 引力和斥力均增大 但斥力總比引力變化得快 分子勢能 分子力做正功 分子勢能減小 分子力做負(fù)功 分子勢能增大 當(dāng)分子間距為r0 分子間的距離為r0時(shí) 分子間作用的合力為0 時(shí) 分子勢能最小 2 物體的內(nèi)能與熱力學(xué)定律 1 物體內(nèi)能變化的判定 溫度變化引起分子平均動(dòng)能的變化 體積變化 分子間的分子力做功 引起分子勢能的變化 2 熱力學(xué)第一定律 公式 U W Q 符號規(guī)定 外界對系統(tǒng)做功 W 0 系統(tǒng)對外界做功 W0 系統(tǒng)向外界放出熱量 Q0 系統(tǒng)內(nèi)能減少 U 0 3 熱力學(xué)第二定律的表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 按熱傳遞的方向性表述 不可能從單一熱庫吸收熱量 使之完全變成功 而不產(chǎn)生其他影響 按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述 第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 多選 2018 海南省高三下學(xué)期高考壓軸卷 我國已開展空氣中PM2 5濃度的監(jiān)測工作 PM2 5是指空氣中直徑等于或小于2 5 m的懸浮顆粒物 其飄浮在空中做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 很難自然沉降到地面 吸入后對人體形成危害 礦物燃料燃燒的排放物是形成PM2 5的主要原因 下列關(guān)于PM2 5的說法中正確的是 A PM2 5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當(dāng)B PM2 5在空氣中的運(yùn)動(dòng)屬于分子熱運(yùn)動(dòng)C PM2 5的運(yùn)動(dòng)軌跡是由大量空氣分子對PM2 5無規(guī)則碰撞的不平衡決定的D 倡導(dǎo)低碳生活 減少煤和石油等燃料的使用 能有效減小PM2 5在空氣中的濃度E PM2 5必然有內(nèi)能 典例1 DE 解析 PM2 5的尺寸比空氣中氧分子的尺寸大得多 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 PM2 5在空氣中的運(yùn)動(dòng)不屬于分子熱運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 PM2 5的運(yùn)動(dòng)軌跡是由大量空氣分子對PM2 5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運(yùn)動(dòng)決定的 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 倡導(dǎo)低碳生活 減少煤和石油等燃料的使用 能有效減小PM2 5在空氣中的濃度 PM2 5必然有內(nèi)能 選項(xiàng)D E正確 故選DE 類題演練1 多選 2018 山東省淄博 萊蕪市二模 健身球是一個(gè)充滿氣體的大皮球 現(xiàn)把健身球放在水平地面上 若在人體壓向健身球的過程中球內(nèi)氣體溫度保持不變 則 A 氣體分子的平均動(dòng)能增大B 氣體的密度增大C 氣體從外界吸收熱量D 外界對氣體做功 解析 在人壓向球的過程中 外界對球做功 氣體的體積減小 故氣體的密度增大 氣體溫度不變 故氣體分子的平均動(dòng)能不變 由于外界對氣體做功 但氣體溫度不變 故內(nèi)能不變 由熱力學(xué)第一定律可知 氣體對外放熱 故AC錯(cuò)誤 BD正確 BD 1 固體和液體 1 晶體和非晶體 熱點(diǎn)二固體 液體和氣體 2 液晶的性質(zhì)液晶是一種特殊的物質(zhì) 既可以流動(dòng) 又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點(diǎn) 在光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性 3 液體的表面張力使液體表面有收縮到球形的趨勢 表面張力的方向跟液面相切 4 飽和汽壓的特點(diǎn)液體的飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度越高 飽和汽壓越大 且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān) 2018 江西省重點(diǎn)中學(xué)高三下學(xué)期聯(lián)考 如圖所示 勁度系數(shù)為k 100N m的輕質(zhì)彈簧與完全相同的導(dǎo)熱活塞A B不拴接 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞A B分成兩個(gè)部分封閉在可導(dǎo)熱的汽缸內(nèi) 活塞A B之間的距離與B到汽缸底部的距離均為l 1 2m 初始時(shí)刻 氣體 與外界大氣壓強(qiáng)相同 溫度為T1 300K 將環(huán)境溫度緩慢升高至T2 450K 系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定 A已經(jīng)與彈簧分離 已知活塞A B的質(zhì)量均為m 2 0kg 橫截面積為S 10cm2 外界大氣壓強(qiáng)恒為p0 1 0 105Pa 不計(jì)活塞與汽缸之間的摩擦且密封良好 g取10m s2 求活塞A相對初始時(shí)刻上升的高度 典例2 方法總結(jié)1 壓強(qiáng)的計(jì)算 1 被活塞 汽缸封閉的氣體 通常分析活塞或汽缸的受力 應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律列式計(jì)算 2 被液柱封閉的氣體的壓強(qiáng) 通常分析液片或液柱的受力 應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解 2 合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程 1 若氣體質(zhì)量一定 p V T均發(fā)生變化 則選用理想氣體狀態(tài)方程列方程求解 2 若氣體質(zhì)量一定 p V T中有一個(gè)量不發(fā)生變化 則選用對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律列方程求解 3 多個(gè)研究對象的問題由活塞 液柱相聯(lián)系的 兩團(tuán)氣 問題 要注意尋找 兩團(tuán)氣 之間的壓強(qiáng) 體積或位移關(guān)系 列出輔助方程 最后聯(lián)立求解 BDE 解析 絕對濕度指大氣中水蒸汽的實(shí)際壓強(qiáng) 空氣的絕對濕度用空氣中所含水蒸汽的壓強(qiáng)表示 單位是Pa 而空氣的相對濕度是空氣中水蒸氣的絕對濕度與同溫度水的飽和汽壓的比值 所以空氣的相對濕度沒有單位 故A錯(cuò)誤 多晶體有固定的熔點(diǎn) 單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的 多晶體的物理性質(zhì)是各向同性的 故選項(xiàng)B正確 液體的飽和汽壓與溫度和液體種類都有關(guān) 故C錯(cuò)誤 在分子間的距離r r0時(shí) 分子間的引力和斥力都不為零但大小相等 分子勢能最小 故選項(xiàng)D正確 由于液體表面層內(nèi)分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離 液體表面層內(nèi)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 故E正確 類題演練3 2018 山東省煙臺市高三下學(xué)期模擬 如圖所示 一端開口的薄壁玻璃管開口朝下豎直立于圓柱形水銀槽的水銀中 管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體 玻璃管和水銀槽的橫截面積分別是1 0cm2和5 0cm2 開始時(shí)被封閉氣柱長為10cm 現(xiàn)將玻璃管豎直向上緩慢提升9cm 開口仍在水銀槽液面以下 使玻璃管內(nèi)外液面高度差增加了5cm 已知大氣壓強(qiáng)P0 75cmHg 1 0 105Pa 求 1 開始時(shí)玻璃管內(nèi)外液面高度差 2 大氣壓力對槽內(nèi)水銀面做的總功 2018 江西省贛中南五校模擬 如圖所示 用質(zhì)量為m 面積為S的可動(dòng)水平活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封于懸掛在天花板上的氣缸中 當(dāng)環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時(shí) 活塞與氣缸底部的高度差為h0 由于環(huán)境溫度逐漸降低 活塞緩慢向上移動(dòng)距離 h 若外界大氣壓恒為p0 密封氣體的內(nèi)能U與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系為U kT k為取正值的常數(shù) 氣缸導(dǎo)熱良好 與活塞間的摩擦不計(jì) 重力加速度大小為g 求此過程中 1 外界對密封氣體做的功W 2 密封氣體向外界放出的熱量Q 熱點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體定律的綜合應(yīng)用 典例3 類題演練4 多選 2018 山東省青島市高三下學(xué)期模擬 如圖是一定質(zhì)量的理想氣體的p T圖 氣體從a b c a完成一次循環(huán) 關(guān)于氣體的變化過程 下列說法正確的是 A 氣體在a態(tài)的體積Va小于在c態(tài)的體積VcB a b過程氣體的分子數(shù)密度變大C b c過程外界對氣體做的功等于氣體放出的熱量D c a過程氣體壓強(qiáng)增大 從微觀講是由于氣體分子與器壁碰撞的頻繁程度增大引起的E 若a b過程氣體吸熱300J c a過程放熱400J 則c a過程外界對氣體做功100J ADE