- 2021-05-11 发布 |
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文档介绍
【物理】2019届二轮复习分子动理论、气体及热力学定律作业(全国通用)
第1讲 分子动理论、气体及热力学定律 课时跟踪训练 1.(1)(5分)以下关于热运动的说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,但水分子仍在做热运动 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大 E.水的温度升高,水分子的平均动能增大 (2)(10分)如图1所示,导热汽缸内密闭一定质量的理想气体,将汽缸倒立着悬挂起来。轻质活塞可无摩擦地上下滑动,活塞横截面积为S=1×10-2 m2,大气压强为p0=1×105 Pa。活塞下部悬挂重为100 N的物体,平衡后气柱长度为20.0 cm。若悬挂的物体增加为200 N,保持环境温度不变。 图1 (ⅰ)求活塞下移的距离; (ⅱ)分析判断气体从外界吸收热量还是向外界释放热量。 解析 (1)热运动是水内部分子的运动,与水流速度无关,故选项A错误;水凝结成冰后,水分子仍然在做无规则运动,故选项B正确;分子热运动与温度有关,水的温度越高,水分子的热运动越剧烈,故选项C 正确;水的温度升高,水分子的平均动能增大,但并不是每个水分子的运动速率都增大,也可能有些水分子的运动速率减小,故选项D错误,E正确。 (2)(ⅰ)环境温度不变,以活塞为研究对象,则有 G1+p1S=p0S 可得开始时气体压强p1=9×104 Pa G2+p2S=p0S 末态时气体压强p2=8×104 Pa 环境温度不变,根据玻意耳定律有p1Sh1=p2Sh2 解得h2=22.5 cm 活塞下移的距离Δh=h2-h1=2.5 cm (ⅱ)活塞下移的过程中,气体体积增大,气体对活塞做功,而环境温度不变,气体的内能不变,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量。 答案 (1)BCE (2)(ⅰ)2.5 cm (ⅱ)从外界吸热 2.(1)(5分)下列叙述正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.容器内的气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数及气体温度有关 B.晶体一定是各向异性的 C.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小 D.对于一定质量的理想气体,如果气体分子总数不变,当气体温度升高时,气体分子的平均动能一定增大,压强也必然增大 E.能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性 (2)(10分)一定质量的理想气体,从状态A开始经历如图2所示的状态变化。设在状态A时气体的温度为682.5 K。 图2 (ⅰ)求在状态C时气体的温度TC和气体从状态B变化到状态C对外界做的功; (ⅱ)已知标准状态(压强为1.0×105 Pa,温度为273 K)下1 mol气体的体积为V0=22.4 L,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,估算气体在状态B时分子之间的平均距离。(保留1位有效数字) 解析 (1)容器内的气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数及气体温度有关,选项A正确;单晶体是各向异性的,多晶体是各向同性的,选项B错误;当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小,选项C正确;如果气体分子总数不变,当气体温度升高时,气体分子的平均动能一定增大,若气体温度升高的同时体积增大,根据=C可知,压强可能减小,选项D错误;能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性,选项E正确。 (2)(ⅰ)由理想气体状态方程,可得= 解得在状态C时气体的温度TC=546 K 从状态B到状态C气体对外界做的功 W=pBΔV=1.0×105×2×10-3 J=200 J。 (ⅱ)由理想气体状态方程,可得= 解得在状态B时气体的温度TB=273 K,即状态B为标准状态。 气体的物质的量n= 分子数N=nNA 分子之间的平均距离l= 联立以上各式代入数据解得l=3×10-9 m。 答案 (1)ACE (2)(ⅰ)546 K 200 J (ⅱ)3×10-9 m 3.(1)(5分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.液体表面层的分子分布比内部密 B.液体有使其表面积收缩到最小的趋势 C.饱和汽压与温度和体积有关 D.将饱和汽变成未饱和汽,可采用升高温度的方法 E.在绝对湿度一定的情况下,气温降低时,相对湿度将增加 (2)(10分)如图3所示,竖直静置在水平地面上、上端开口的汽缸由横截面积不同的上下两个导热圆筒A、B构成,A、B横截面积分别为SA=20 cm2、SB=15 cm2,A顶部与底部的间距h1=20 cm。A中有一厚度和质量均不计的活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在A内,当活塞在CD处且与A顶部间恰好无弹力时,A内气体的温度t1=27 ℃。现从开口处缓慢滴入水银,直至活塞在EF处且与汽缸底部的间距为h2=18 cm时停止滴入水银,此过程中气体的温度保持不变。已知大气压强p0=1×105 Pa,水银密度ρ=1.36×104 kg/m3,取g=10 m/s2,B足够长。 图3 (ⅰ)求活塞在EF处时上方水银的总质量;(保留2位有效数字) (ⅱ)活塞在EF处时开始对汽缸缓慢加热,并对A施加保温装置,求活塞刚移回CD处时A内气体的摄氏温度。 解析 (1)液体表面层的分子分布比内部疏,表面层分子间作用力表现为引力,在宏观上表现为表面张力,表面张力有使液体表面积收缩到最小的趋势,选项B正确,A错误;饱和汽压与温度有关,与体积无关,选项C错误;升高温度,可以将饱和汽变成未饱和汽,选项D正确;由相对湿度=×100%知,绝对湿度不变,即水蒸气的实际压强不变,气温降低,同温度水的饱和汽压减小,故相对湿度增加,选项E正确。 (2)(ⅰ)活塞从CD处移到EF处的过程中A内的气体为等温变化,则根据玻意耳定律有p0h1SA=p2h2SA 活塞在EF处时A内的气体压强p2=×105 Pa 由p2=p0+ρgh′,h′为水银柱的高度 得h′=8.2 cm 由于h′>h1-h2,所以活塞在EF处时上方水银的总质量为 m=ρSA(h1-h2)+ρSB[h′-(h1-h2)] 得m=1.8 kg (ⅱ)当活塞缓慢地移回CD时A内气体的温度设为T2,则根据理想气体状态方程有 = 其中p3=p0+ 解得T2=336 K 即活塞刚移回CD处时A内气体的摄氏温度为63 ℃ 答案 (1)BDE (2)(ⅰ)1.8 kg (ⅱ)63 ℃ 4.(1)(5分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.给车胎打气,越来越吃力,是由于分子间存在斥力 B.液体的表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现 C.悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动,反映了花粉分子做无规则的热运动 D.干湿泡湿度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远 E.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性 (2)(10分)如图4所示,两端开口、粗细均匀的足够长U型玻璃管插在容积很大的水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段气体柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启阀门A,当各水银液面稳定时,位置如图所示,此时两段气体柱的温度均为300 K。已知h1=5 cm,h2=10 cm,右侧气体柱长度L1=60 cm,大气压p0=75 cmHg,重力加速度为g,水银密度为ρ,求: 图4 (ⅰ)左侧竖直管内气体柱的长度L2; (ⅱ)关闭阀门A,当右侧竖直管内的气体柱长度L1′=68 cm时(管内气体未溢出),气体温度为多少? 解析 (1)给车胎打气,越来越吃力,是由于车胎内气体压强增大,选项A错误;液体的表面张力是由于液体表面分子之间距离较大,表面分子间的作用力表现为引力的现象,浸润现象是液体分子与固体分子之间引力较强产生的,因此液体的表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现,选项B正确;悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动,选项C错误;干湿泡湿度计中两支温度计的示数差越大,表明空气越干燥,空气中的水蒸气离饱和状态越远,选项D正确;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,选项E正确。 (2)(ⅰ)设右侧竖直管内气体压强为p1,左侧竖直管内气体压强为p2,左侧竖直管内气体柱下端与水银槽面的高度差为h3,则有 p1=p0+ρgh2=85 cmHg① p2=p1-ρgh1=80 cmHg② p2=p0+ρgh3③ 联立①②③得h3=5 cm 则L2=L1-h2+h1+h3=60 cm。 (ⅱ)设U型管横截面积为S,对右侧竖直管中气体柱有 初态:p1=85 cmHg,V1=L1S=60 cm×S,T1=300 K 末态:p1′=p0+ρg(L1′-L1+h2)=93 cmHg,V1′=L1′S=68 cm×S,设此时温度为T1′ 根据理想气体状态方程有= 解得T1′=372 K。 答案 (1)BDE (2)(ⅰ)60 cm (ⅱ)372 K查看更多