【物理】2018届二轮复习分子动理论、气体及热力学定律学案

【物理】2018届二轮复习分子动理论、气体及热力学定律学案

分子动理论　气体及热力学定律 ‎(限时：40分钟)‎ 一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分．每小题的五个选项中有三个选项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错一个扣3分，最低得分为0分．)‎ ‎1．(2015·Ⅱ卷T33(1))关于扩散现象，下列说法正确的是(　　)‎ A．温度越高，扩散进行得越快 B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 ACD　[扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确．扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确，选项E错误．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．]‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 E．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 BCE　[悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，而不是反映花粉分子的热运动，选项A错误．由于表面张力的作用使液体表面的面积收缩，使小雨滴呈球形，选项B正确．液晶的光学性质具有各向异性，彩色液晶显示器就利用了这一性质，选项C正确．高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强的降低而降低，选项D错误．由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项E正确．]‎ ‎3．[2017·高三第一次全国大联考(新课标卷Ⅰ)]下列说法正确的是(　　)‎ A．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大 B．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可算出该气体分子间的平均距离 C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律 D．附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润 E．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大 BDE　[温度是分子平均动能的标志，是大量分子无规则运动的宏观表现，气体温度升高，分子的平均动能增加，分子的平均速率增大，不是每个气体分子运动的速率都增大，故A错误；知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可求出气体的摩尔体积，即每个气体分子占据的空间大小，从而能求出分子间的平均距离，故B正确；将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其他影响，即消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，故C错误；附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润，故D正确；如图所示，若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大，故E正确．‎ ‎]‎ ‎4．[2017·高三第一次全国大联考(新课标卷Ⅲ)]关于热现象，下列说法中正确的是(　　)‎ A．液体的温度越高，布朗微粒运动越显著 B．外界对气体做功时，其内能一定会增大 C．扩散现象与布朗运动都与温度有关 D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点 E．一定温度下，饱和汽的压强是一定的 ACE　[液体的温度越高，分子无规则热运动得越剧烈，故微粒布朗运动越显著，故A正确；外界对气体做功，在气体不对外放热的情况下，内能才会增加，B错误；扩散现象与布朗运动都与温度有关，温度越高，现象越明显，故C正确；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，故D错误；一定温度下，饱和汽的压强是不变的，选项E正确．]‎ ‎5．(2017·衡水市冀州中学一模)下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：19624175】‎ A．“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积 B．一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比 C．气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大 D．物理性质各向同性的一定是非晶体 E．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的 ABE　[油膜法测分子直径大小的实验中，油膜经充分扩散，形成单分子油膜，故纯油酸体积除以油膜面积即为分子直径大小，故A正确；由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比，故B正确；气体分子平均动能大，说明气体温度较高，但不确定气体体积的大小，由理想气体状态方程可知无法确定气体压强大小，故C错误；多晶体也具有各向同性的特点，故D错误；液体的表面张力是由于表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力，故E正确．]‎ ‎6．(2017·沈阳模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．当分子间距离为平衡距离时分子势能最大 B．饱和汽压随温度的升高而减小 C．对于一定质量的理想气体，当分子热运动变剧烈时，压强可以不变 D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行 E．由于液面表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面具有收缩的趋势 CDE　[当分子间距离为平衡距离时分子势能最小，故A错误；饱和汽压随温度的升高而增大，故B错误；当分子的热运动变剧烈时，温度升高，若体积同时增大，压强可以不变，故C正确；熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，故液体表面有收缩趋势，故E正确．]‎ ‎7．(2017·西北工大附中模拟)下列说法中正确的是(　　)‎ A．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动 B．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 C．物体放出热量，温度一定降低 D．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的 E．热量是热传递过程中，物体间内能的转移量；温度是物体分子平均动能大小的量度 ADE　[布朗运动是固体小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，故A正确；热量可以从低温物体传到高温物体，但要引起其他方面的变化，故B错误；物体放出热量时，若同时外界对物体做功，则温度可以升高，故C错误；大量气体分子对器壁的持续撞击引起了气体对容器壁的压强，故D正确；热传递过程中，物体间内能的转移量叫作热量；温度是分子热运动平均动能的标志，故E正确．]‎ ‎8．(2017·合肥二模)下列说法中正确的是(　　)‎ A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动 B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律 C．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小 D．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变 E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 ABE　[布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞，是由于气体的流动，这不是布朗运动，故A正确；麦克斯韦提出了气体分子速率分布的规律，即“中间多，两头少”，故B正确；分子力的变化比较特殊，随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，随着分子间距离增大，分子势能增大，故C错误；一定量理想气体发生绝热膨胀时，不吸收热量，同时对外做功，其内能减小，故D错误；根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确．]‎ 二、计算题(本题共4小题，每小题10分，共40分．)‎ ‎9．(10分)(2017·西北工大附中模拟)如图1512所示，“13”形状的各处连通且粗细相同的细玻璃管竖直放置在水平地面上，只有竖直玻璃管FG中的顶端G开口，并与大气相通，水银面刚好与顶端G平齐．AB＝CD＝L，BD＝DE＝，FG＝.管内用水银封闭有两部分理想气体，气体1长度为L，气体2长度为，L＝76 cm.已知大气压强p0＝76 cmHg，环境温度始终为t0＝27 ℃，现在仅对气体1缓慢加热，直到使BD管中的水银恰好降到D点，求此时(计算结果保留三位有效数字)‎ ‎(1)气体2的压强p2为多少厘米汞柱？‎ ‎(2)气体1的温度需加热到多少摄氏度？‎ 图1512‎ ‎【解析】　(1)加热气体1时，气体2的温度、压强、体积均不改变，气体2的压强：p＝p0＋＝ cmHg＝95.0 cmHg.‎ ‎(2)对于气体1，设玻璃管横截面积为S，‎ 由理想气体状态方程得：＝ 其中：V1＝LS，V2＝LS，p0＝76 cmHg，p2＝(76＋19) cmHg＝95 cmHg，T0＝t0＋273＝300 K，‎ 解得：T2＝468.75 K，所以t2≈196 ℃.‎ ‎【答案】　(1)95.0 cmHg　(2)196 ℃‎ ‎10．(10分)(2017·沈阳模拟)如图1513所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧处于原长，已知周围环境温度为T0，大气压强恒为p0，弹簧的劲度系数k＝(S为活塞横截面积)，原长为l0，一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某一值时保持恒定，此时活塞向右移动了0.2l0，缸内气体压强为1.1p0.‎ ‎(1)求此时缸内气体的温度T1；‎ ‎(2)对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部1.2l0时，求此时缸内气体的温度T2. ‎ ‎【导学号：19624176】‎ 图1513‎ ‎【解析】　(1)汽缸内的气体，初态时：压强为p0，体积为V0＝Sl0，温度为T0‎ 末态时：压强为p1＝1.1p0，体积为V1＝S(l0－0.2l0)‎ 由理想气体状态方程得：‎ ＝ 解得：T1＝0.88T0.‎ ‎(2)当活塞移动到距汽缸底部1.2l0时，体积为V2＝1.2Sl0，设气体压强为p2，‎ 由理想气体状态方程得：‎ ＝ 此时活塞受力平衡，方程为：‎ p0S＋F－p2S＋k(1.2l0－l0)＝0‎ 当活塞向右移动0.2l0后压力F保持恒定，活塞受力平衡 p0S＋F－1.1p0S－k(0.2l0)＝0‎ 解得：T2＝1.8T0.‎ ‎【答案】　(1)0.88T0　(2)1.8T0‎ ‎11．(10分)[2017·高三第二次全国大联考(新课标卷Ⅰ)]如图1514所示，一圆柱形汽缸竖直放置，汽缸正中间有挡板，位于汽缸口的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.开始时，活塞与汽缸底部相距L，测得气体的温度为T0.现缓慢降温，让活塞缓慢下降，直到恰好与挡板接触但不挤压．然后在活塞上放一重物P，对气体缓慢升温，让气体的温度缓慢回升到T0，升温过程中，活塞不动．已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间摩擦．‎ 图1514‎ ‎(1)求活塞刚与挡板接触时气体的温度和重物P的质量的最小值；‎ ‎(2)整个过程中，气体是吸热还是放热，吸收或放出热量为多少？‎ ‎【解析】　(1)缓慢降温过程是一个等压过程 初态：温度T0，体积V0＝LS，末态：温度T1，体积V1＝ 由盖－吕萨克定律有＝，解得T1＝ 升温过程中，活塞不动，是一个等容过程 初态：温度T1＝，压强p1＝p0＋，末态：温度T2＝T0，压强p2＝p0＋ 由查理定律有＝，解得M＝m＋.‎ ‎(2)整个过程，理想气体的温度不变，内能不变 降温过程体积变小，外界对气体做的功为W＝＝ 升温过程，体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功 由热力学第一定律，整个过程中，气体放出热量Q＝W＝.‎ ‎【答案】　(1)　m＋　(2)气体向外放热 ‎12. (10分)(2015·Ⅰ卷T33(2))如图1515所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求：‎ 图1515‎ ‎(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；‎ ‎(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强. ‎ ‎【导学号：19624177】‎ ‎【解析】　(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得 V1＝S1＋S2 ①‎ V2＝S2l ②‎ 在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p) ③‎ 故缸内气体的压强不变．由盖吕萨克定律有 ＝ ④‎ 联立①②④式并代入题给数据得 T2＝330 K． ⑤‎ ‎(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1.‎ 在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有 ＝ ⑥‎ 联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p′＝1.01×105 Pa. ⑦‎ ‎【答案】　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa