2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 診斷卷(十八)專題六 選考模塊 第一講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律.doc
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1.(xx海南高考)(1)已知地球大氣層的厚度h遠(yuǎn)小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,地面大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度大小為g。由此可以估算得,地球大氣層空氣分子總數(shù)為_(kāi)_______,空氣分子之間的平均距離為_(kāi)_______。 (2)如圖1,一底面積為S、內(nèi)壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上,開(kāi)口向上,內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)量均為m的相同活塞A和B。在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體,平衡時(shí)體積均為v。已知容器內(nèi)氣體溫度始終不變,重力加速度大小為g,外界大氣壓強(qiáng)為p0?,F(xiàn)假設(shè)活塞B發(fā)生緩慢漏氣,致使B最終與容器底面接觸。求活塞A移動(dòng)的距離。 2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 診斷卷(十八)專題六 選考模塊 第一講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律 2.(xx山東高考)(1)墨滴入水,擴(kuò)而散之,徐徐混勻。關(guān)于該現(xiàn)象的分析正確的是________。(雙選,填正確答案標(biāo)號(hào)) a.混合均勻主要是由于碳粒受重力作用 b.混合均勻的過(guò)程中,水分子和碳粒都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) c.使用碳粒更小的墨汁,混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得更迅速 d.墨汁的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是由于碳粒和水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的 (2)扣在水平桌面上的熱杯蓋有時(shí)會(huì)發(fā)生被頂起的現(xiàn)象。如圖2,截面積為S的熱杯蓋扣在水平桌面上,開(kāi)始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的溫度為300 K,壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)p0。當(dāng)封閉氣體溫度上升到303 K時(shí),杯蓋恰好被整體頂起,放出少許氣體后又落回桌面,其內(nèi)部氣體壓強(qiáng)立刻減為p0,溫度仍為303 K。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,內(nèi)部氣體溫度恢復(fù)到300 K。整個(gè)過(guò)程中封閉氣體均可視為理想氣體。求: 圖2 (ⅰ)當(dāng)溫度上升到303 K且尚未放氣時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng); (ⅱ)當(dāng)溫度恢復(fù)到300 K時(shí),豎直向上提起杯蓋所需的最小力。 3.(xx全國(guó)卷Ⅰ)(1)下列說(shuō)法正確的是____________。 A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體 B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E.在熔化過(guò)程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變 (2)如圖3,一固定的豎直氣缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm;氣缸外大氣的壓強(qiáng)為p=1.00105 Pa,溫度為T(mén)=303 K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T(mén)1=495 K。現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移。忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求: 圖3 (ⅰ)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,氣缸內(nèi)封閉氣體的溫度; (ⅱ)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。 4.(1)(xx懷化二模)下列說(shuō)法正確的是________。 A.不能將工廠里擴(kuò)散到外界的能量收集起來(lái)重新利用 B.溫度升高,說(shuō)明物體中所有分子的動(dòng)能都增大 C.氣體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)是因?yàn)闅怏w分子對(duì)容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 D.分子間的距離增大時(shí),分子間的引力和斥力都減小 E.在一個(gè)絕熱容器內(nèi),不停地?cái)嚢枰后w,可使液體的溫度升高 (2)如圖4所示,玻璃管的橫截面積S=1 cm2,在玻璃管內(nèi)有一段質(zhì)量為m=0.1 kg的水銀柱和一定量的理想氣體,當(dāng)玻璃管平放時(shí)氣體柱的長(zhǎng)度為l0=10 cm,現(xiàn)把玻璃管正立,過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后再將玻璃管倒立,經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后,求玻璃管由正立至倒立狀態(tài),水銀柱相對(duì)于管底移動(dòng)的距離是多少?(假設(shè)環(huán)境溫度保持不變,大氣壓強(qiáng)取p0=1105 Pa) 圖4 5.(xx西安交大附中二模)(1)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.一定量氣體膨脹對(duì)外做功100 J,同時(shí)從外界吸收120 J 的熱量,則它的內(nèi)能增大20 J B.在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過(guò)程中,分子間作用力先減小后增大,分子勢(shì)能不斷增大 C.由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液體表面存在張力 D.用油膜法測(cè)出油分子的直徑后,要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù),只需再知道油的密度即可 E.空氣相對(duì)濕度越大時(shí),空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近同溫度水的飽和氣壓,水蒸發(fā)越慢。 (2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過(guò)程的p v圖像如圖5所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃。則: 圖5 ①該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少℃? ②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中內(nèi)能的變化量是多大? ③該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱,還是放熱?傳遞的熱量是多少? 6.(xx朝陽(yáng)區(qū)二模)(1)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.氣體放出熱量,其分子的平均動(dòng)能可能增大 B.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第一定律 E.某氣體的摩爾體積為v,每個(gè)分子的體積為v0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA= (2)如圖6所示,一連通器與貯水銀的瓶M用軟管相連。連通器的兩支豎直放置、粗細(xì)相同且上端封閉的均勻直管A和B內(nèi)充有水銀,水銀面的高度差為h。水銀上方都是空氣,氣柱長(zhǎng)約為2h。當(dāng)氣體的溫度為T(mén)0 K時(shí),A管中氣體的壓強(qiáng)與3h高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等?,F(xiàn)使氣體的溫度升高到1.5T0 K,同時(shí)調(diào)節(jié)M的高度,使B管中的水銀面的高度不變。問(wèn)流入A管的水銀柱的長(zhǎng)度為多少? 圖6 答 案 1.解析:(1)設(shè)大氣層中氣體的質(zhì)量為m,則有mg=p0S,即:m=,分子數(shù)n===,假設(shè)每個(gè)分子占據(jù)一個(gè)小立方體,各小立方體緊密排列,則小立方體邊長(zhǎng)即為空氣分子平均間距,設(shè)為a,大氣層中氣體總體積為V,a=,而V=4πR2h,所以a=。 (2)設(shè)平衡時(shí),在A與B之間、B與容器底面之間氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2,由力的平衡條件有p1S=p0S+mg① p2S=p1S+mg② 漏氣發(fā)生后,設(shè)整個(gè)封閉氣體體積為V′,壓強(qiáng)為p′,由力的平衡條件有:p′S=p0S+mg③ 由玻意耳定律得p′V1′=p1V④ p′(V′-V1′)=p2V⑤ 式中,V1′是原來(lái)A與B之間的氣體在漏氣發(fā)生后所占的體積。 設(shè)活塞A移動(dòng)的距離為l(取升高時(shí)為正),按幾何關(guān)系有 V′=2V+Sl⑥ 聯(lián)立可得l=。 答案:(1) (2)l= 2.解析:(1)墨滴入水,最后混合均勻,這是擴(kuò)散現(xiàn)象,碳粒做布朗運(yùn)動(dòng),水分子做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng);碳粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,混合均勻的過(guò)程進(jìn)行得越迅速,選項(xiàng)b、c正確。 (2)(ⅰ)以開(kāi)始封閉的氣體為研究對(duì)象,由題意可知,初狀態(tài)溫度T0=300 K,壓強(qiáng)為p0,末狀態(tài)溫度T1=303 K,壓強(qiáng)設(shè)為p1,由查理定律得=① 代入數(shù)據(jù)得p1=p0。② (ⅱ)設(shè)杯蓋的質(zhì)量為m,剛好被頂起時(shí),由平衡條件得 p1S=p0S+mg③ 放出少許氣體后,以杯蓋內(nèi)的剩余氣體為研究對(duì)象,由題意可知,初狀態(tài)溫度T2=303 K,壓強(qiáng)p2=p0,末狀態(tài)溫度T3=300 K,壓強(qiáng)設(shè)為p3,由查理定律得=④ 設(shè)提起杯蓋所需的最小力為F,由平衡條件得 F+p3S=p0S+mg⑤ 聯(lián)立②③④⑤式,代入數(shù)據(jù)得F=p0S。⑥ 答案:(1)bc (2)(ⅰ)p0 (ⅱ)p0S 3.解析:(1)將一晶體敲碎后,得到的小顆粒仍是晶體,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。單晶體具有各向異性,有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同,故選項(xiàng)B正確。例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成,但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體,故選項(xiàng)C正確。晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如天然水晶是晶體,熔融過(guò)的水晶(即石英玻璃)是非晶體,也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體,故選項(xiàng)D正確。熔化過(guò)程中,晶體的溫度不變,但內(nèi)能改變,故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 (2)(ⅰ)設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2,溫度為T(mén)2。由題給條件得 V1=S1+S2① V2=S2l② 在活塞緩慢下移的過(guò)程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng),由力的平衡條件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)③ 故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變。由蓋—呂薩克定律有 =④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2=330 K。⑤ (ⅱ)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí),被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1。在此后與氣缸外大氣達(dá)到熱平衡的過(guò)程中,被封閉氣體的體積不變。設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′,由查理定律,有 =⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得 p′=1.01105 Pa。⑦ 答案:(1)BCD (2)(ⅰ)330 K (ⅱ)1.01105 Pa 4.解析:(1)溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,但不是所有分子動(dòng)能增大;氣體的壓強(qiáng)是由分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的;分子間的引力和斥力都隨距離的增加而減少;在絕熱過(guò)程中,對(duì)物體做功可使物體溫度升高。 (2)氣體做等溫變化,當(dāng)玻璃管平放時(shí)有 p1=p0 V1=l0S 玻璃管正立時(shí)有對(duì)水銀柱受力分析,p2S=p0S+mg 故p2=p0+ V2=l2S 玻璃管倒立時(shí)受力分析,p0S=p3S+mg 有:p3=p0- V3=l3S 根據(jù)玻意耳定律,得 p1V1=p2V2 p2V2=p3V3 由以上各式聯(lián)立解得?Δl=l3-l2== cm≈2 cm。 答案:(1)CDE (2)2 cm 5.解析:(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律知:ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J,A正確;在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r>10-9 m)減小到很難再靠近的過(guò)程中,分子間作用力先增大后減小再增大,分子勢(shì)能先減小后增大,B錯(cuò)誤;由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液體表面存在張力,C正確;用油膜法測(cè)出油分子的直徑后,要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù),只需再知道油的摩爾體積即可,D錯(cuò)誤;空氣相對(duì)濕度越大時(shí),空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近同溫度水的飽和氣壓,水蒸發(fā)越慢,E正確。 (2)①狀態(tài)A:tA=300 K,pA=3105 Pa,VA=110-3 m3 狀態(tài)B:tB=?pB=1105 Pa,VB=110-3 m3 狀態(tài)C:tC=?pC=1105 Pa,VC=310-3 m3 A到B過(guò)程等容變化,由等容變化規(guī)律得:=,代入數(shù)據(jù)得:tB=100 K=-173 ℃ B到C為等壓變化,由等壓變化規(guī)律得:=,代入數(shù)據(jù)得:tC=300 K=27 ℃。 ②因?yàn)闋顟B(tài)A和狀態(tài)C溫度相等,且氣體的內(nèi)能是所有分子的動(dòng)能之和,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 所以在這個(gè)過(guò)程中:ΔU=0。 ③由熱力學(xué)第一定律得:ΔU=Q+W,因?yàn)棣=0 故:Q=-W 在整個(gè)過(guò)程中,氣體在B到C過(guò)程對(duì)外做功,所以:W=-pΔV=-1105(310-3-110-3) J=-200 J 即:Q=200 J,是正值,故在這個(gè)過(guò)程中吸熱。 答案:(1)ACE (2)①-173 ℃ 27 ℃?、??、畚鼰帷?00 J 6.解析:(1)氣體放出熱量,若外界對(duì)氣體做功,溫度升高,其分子的平均動(dòng)能增大,故A正確;布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故B正確;當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大,故C正確;第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律,故D錯(cuò)誤;某固體或液體的摩爾體積為V,每個(gè)分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA=,而氣體此式不成立,故E錯(cuò)誤。 (2)當(dāng)溫度為T(mén)0 K時(shí),B管中氣體的壓強(qiáng) pB=pA+h=4h 當(dāng)溫度為1.5T0 K時(shí),B管中氣體體積不變,設(shè)其壓強(qiáng)為pB′,則有= 得pB′=6h 設(shè)A管中水銀面上升的高度為x,這時(shí)的壓強(qiáng)為pA′ pA′=pB′-(h+x) 得pA′=5h-x 這時(shí)A管中氣柱長(zhǎng)為2h-x 由狀態(tài)方程= 得x2-7hx+h2=0 解得x≈0.15 h(另一根不合題意)。 答案:(1)ABC (2)0.15h- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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