2020版高考物理二轮复习专题限时集训15分子动理论气体及热力学定律含解析

2020版高考物理二轮复习专题限时集训15分子动理论气体及热力学定律含解析

高考化学总复习 专题限时集训(十五)　‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎1．(1)下列说法正确的是________。‎ A．昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为空气的绝对湿度小 B．当分子间距增大时，分子势能一定增大 C．一定量的理想气体，在等压膨胀时，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少 D．晶体熔化时吸收的热量主要用来破坏空间点阵 E．肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用 ‎(2)如图所示，内壁光滑、导热良好的圆柱形汽缸开口向下竖直悬挂，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸缓慢加热，使理想气体体积由V增大了2V的过程中，气体吸收的热量为Q1；停止加热并保持气体体积不变，使其温度降低为T1。已知重力加速度为g，求：‎ ‎(ⅰ)停止加热时缸内气体的温度；‎ ‎(ⅱ)降温过程中气体放出的热量。‎ ‎[解析]　(1)昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为相对湿度小，所以晾晒的衣服易干，故A错误；若分子间表现为引力，随分子间距的增大引力做负功，分子势能增加，若分子间表现为斥力，随分子间距的增大斥力做正功，分子势能减小，故B错误；一定量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，气体分子对器壁的平均撞击力增大，为保持压强不变，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少，故C正确；晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能，故D正确；肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用，故E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得＝ 由题意知V1＝V，V2＝3V 解得：T2＝3T1。‎ ‎(ⅱ)体积由V增大到3V的过程中，由活塞受力平衡有pS＝p0S－mg 解得：p＝p0－ 气体对外所做的功 - 6 -‎ 高考化学总复习 停止加热并保持气体体积不变，W2＝0‎ 全程内能变化，ΔU＝0‎ 根据热力学第一定律得 ΔU＝－W1＋Q1－Q2‎ 所以降温过程中气体放出的热量 ‎[答案]　(1)CDE　(2)(ⅰ)3T1‎ ‎2．(2019·东北三省四市教研联合体模拟)(1)下列说法正确的是________。‎ A．温度相同的一切物质的分子平均动能都相同 B．若两分子克服它们之间的分子力做功，则这两个分子的势能增加 C．只要知道某物质的密度和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数 D．迈尔是第一个提出能量守恒思想的人 E．根据一滴油酸酒精溶液的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径d＝ ‎(2)利用如图所示的实验装置可测量粉末状物体的体积。导热性能良好的密闭容器，顶部连接一气压计可测出容器内的气体压强，容器左端与一个带有活塞的汽缸相连，右端有一个小门。把小门开启，将活塞置于图中1位置，记录此时气压计读数p0＝1.00 atm。把小门封闭，将活塞缓慢推至图中2位置，记录此时气压计读数p1＝1.20 atm，此过程中，汽缸中气体体积变化ΔV＝0.5 L。然后打开小门，将活塞恢复到1位置，放入待测粉末状物体后封闭小门。再次将活塞缓慢推至2位置，记录此时气压计读数p2＝1.25 atm。整个过程中环境温度不变，求待测粉末状物体的体积。‎ ‎[解析]　(1)温度是分子平均动能的标志，则温度相同的一切物质的分子平均动能都相同，选项A正确；由分子势能的变化特点可知，若两分子克服它们之间的分子力做功，则这两个分子的势能增加，选项B正确；只要知道某物质的摩尔质量和其分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数，选项C错误；迈尔是第一个提出能量守恒思想的人，选项D正确；根据一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积V和其在水面上形成的油膜面积S，就能算出油酸分子直径 - 6 -‎ 高考化学总复习 d＝，选项E错误。‎ ‎(2)未放入粉末状物体时，推动活塞时，气体经历等温压缩过程，‎ 由玻意耳定律得：p0V1＝p1V2‎ 压缩后气体的体积为：V2＝V1－ΔV 放入粉末状物体后，推动活塞时，气体仍经历等温压缩过程，‎ 由玻意耳定律得：p0V3＝p2V4‎ 压缩前气体的体积为：V3＝V1－V 压缩后气体的体积为：V4＝V1－V－ΔV 代入数据得：V＝0.5 L。‎ ‎[答案]　(1)ABD　(2)0.5 L ‎3．(2019·烟台模拟)(1)下列说法正确的是________。‎ A．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性 B．当两薄玻璃板间加有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故 C．当环境的相对湿度为1时，则干湿泡湿度计的两个温度计读数一定相同 D．用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的密度和油酸的摩尔质量 E．PM2.5是指环境空气中直径小于等于2.5 μm的颗粒物。温度越高，PM2.5的运动就会越激烈，所以PM2.5的运动属于分子热运动 ‎(2)如图所示，一绝热汽缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S。初始时，气体的温度为T0，活塞与汽缸底部相距为L。通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升到与汽缸底部相距2L处，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。求：‎ ‎(ⅰ)此时气体的温度；‎ ‎(ⅱ)加热过程中气体内能的增加量。‎ ‎[解析]‎ - 6 -‎ 高考化学总复习 ‎　(1)液晶既具有液体的流动性，同时又具有晶体的各向异性，故A正确；中间有一层水膜的薄玻璃板，沿垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，是由于大气压强的缘故，故B错误；当环境的相对湿度为1时，湿泡温度计停止蒸发，则干湿泡湿度计的两个温度计读数一定相同，故C正确；在已知直径的情况下要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积，若知道油酸的密度和油酸的摩尔质量，则可求得阿伏加德罗常数，则D正确；PM2.5是指环境空气中直径小于等于2.5 μm的颗粒物，不是分子，故E错误。‎ ‎(2)(ⅰ)设加热后的温度为T，此时气体体积V＝2LS 初始时体积V0＝LS，由等压变化有：‎ ＝ 解得T＝2T0。‎ ‎(ⅱ)由题意得，封闭气体压强为 p＝p0＋＝p0＋ 该过程气体对外界做功 气体内能的增加量 ‎[答案]　(1)ACD　(2)(ⅰ)2T0　(ⅱ) ‎ ‎4．(2019·芜湖模拟)(1)下列说法中正确的是________。‎ A．需要用力才能压缩气体表明气体分子间存在斥力 B．一定温度下，水的饱和蒸汽压是一定的 C．一定质量的理想气体从外界吸热，内能可能减小 D．微粒越大，撞击微粒的液体分子数量越多，布朗运动越明显 E．液体与大气相接触，液体表面层内分子间的作用表现为相互吸引 ‎(2)如图所示，圆柱形汽缸上部开口且有挡板，内部底面积S为0.1 m2，内部高度为d。筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，活塞上放置一质量为10 kg的重物，开始时活塞处于离底部的高度，外界大气压强为1.01×105 Pa，温度为27 ℃。活塞与汽缸内壁的摩擦忽略不计，现对气体加热，求：(g取10 m/s2)‎ ‎(ⅰ)当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度；‎ ‎(ⅱ)气体温度达到387 ℃时气体的压强。‎ ‎[解析]‎ - 6 -‎ 高考化学总复习 ‎　(1)需要用力才能压缩气体这是由于气体压强的缘故，与气体分子间的斥力无关，选项A错误；饱和汽压与温度有关，在一定温度下，水的饱和蒸气压是一定的，选项B正确；一定质量的理想气体从外界吸热，若对外做功，则内能可能减小，选项C正确；微粒越小，液体分子对微粒的碰撞越不平衡，布朗运动越明显，选项D错误；液体与大气相接触，液体表面层内分子比较稀疏，分子间的作用表现为相互吸引，选项E正确。‎ ‎(2)(ⅰ)被封闭气体做等压变化：V1＝S T1＝(273＋27)K＝300 K 设温度升高到T2时，活塞刚好到达汽缸口：V2＝Sd 根据盖－吕萨克定律：＝ 解得T2＝600 K。‎ ‎(ⅱ)T3＝387 ℃＝660 K>T2‎ 故被封闭气体先做等压变化，待活塞到达汽缸口后做等容变化V3＝Sd 由理想气体状态方程：＝ p1＝p0＋ 解得p3＝1.122×105 Pa。‎ ‎[答案]　(1)BCE　(2)(ⅰ)600 K　(ⅱ)1.122×105 Pa ‎5．(2019·安顺监测)(1)关于物体的内能，下列说法正确的是________。‎ A．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加 B．物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能 C．一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，分子势能增加 D．一定质量的理想气体放出热量，它的内能可能增加 E．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的 ‎(2)如图所示为某型号的太阳能空气集热器的简易图，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300 K升至T1＝400 K，为减小集热器内部压强，集热器自动控制系统缓慢抽出部分气体，并使温度降为360 K，此时，集热器内气体的压强回到p0。求：‎ ‎(ⅰ)T1＝400 K时气体的压强；‎ ‎(ⅱ)温度降为360 K时，集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。‎ ‎[解析]　(1)橡皮筋被拉伸时，分子力做负功，分子间势能增加，故A正确。物体的内能包括分子动能和分子势能，物体内部所有分子动能的总和只是内能的一部分，故B错误。一定质量的0 ℃的冰融化为0‎ - 6 -‎ 高考化学总复习 ‎ ℃的水时需要吸热，而此时分子平均动能不变，分子动能不变，故分子势能增加，故C正确。一定质量的理想气体放出热量，如果同时有外界对它做功，且做功的量大于它放出的热量，它的内能就会增加，故D正确。通电时电阻发热，它的内能增加是通过电流做功的方式实现的，故E错误。‎ ‎(2)(ⅰ)集热器内的气体发生等容变化，根据查理定律，有＝ 代入数据解得：p1＝p0。‎ ‎(ⅱ)以抽出的气体和集热器内的气体为研究对象，设抽出的气体温度也为T2，压强也为p0，此时与集热器内气体的总体积为V，由理想气体状态方程得，‎ ＝，‎ 联立解得：V＝V0‎ 设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为k，由题意得 k＝，联立解得：k＝。‎ ‎[答案]　(1)ACD　(2)(ⅰ)p0　(ⅱ) - 6 -‎