高考物理二轮复习 专题七 第一讲 分子动理论 气体及热力学定律课后达标检测卷（含解析）-人教版高三物理试题

分子动理论气体及热力学定律1．(2018·江苏高考)(1)如图1所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则________。A．空气的相对湿度减小B．空气中水蒸气的压强增大C．空气中水的饱和汽压减小D．空气中水的饱和汽压增大(2)一定量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表。则T1________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400～500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。eq\f(速率区间,m·s－1)各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%温度T1温度T2100以下0.71.4100～2005.48.1200～30011.917.0300～40017.421.4400～50018.620.4500～60016.715.1600～70012.99.2700～8007.94.5800～9004.62.0900以上3.90.9(3)如图2所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105Pa，经历A→B→C→A的过程，整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。解析：(1)温度计示数减小说明水在蒸发，这是因为空气的相对湿度减小了，故A正确。空气中水的饱和汽压与空气温度有关，温度不变，水的饱和汽压不变，故C、D错误。水的饱和汽压不变，空气的相对湿度减小，所以空气中水蒸气的压强减小，故B错误。(2)温度大时，速率大的分子比例较大，故T1>T2。温度一定，气体分子速率分布情况不变，故泄漏前后速率处于400～500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比保持不变。(3)整个过程中，外界对气体做功W＝WAB＋WCA，且WCA＝pA(VC－VA)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得WAB＝－(Q＋WCA)代入数据得WAB＝－138.6J，即气体对外界做的功为138.6J。答案：(1)A(2)大于等于(3)138.6J2.(2018·盐城三模)(1)如图所示，氧气在0℃和100℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系。下列说法正确的是________。A．甲为0℃时情形，速率大的分子比例比100℃时少B．乙为0℃时情形，速率大的分子比例比100℃时少C．甲为100℃时情形，速率大的分子比例比0℃时多D．乙为100℃时情形，速率大的分子比例比0℃时多(2)如图所示，在气缸右侧封闭一定质量的理想气体，压强与大气压强相同。把气缸和活塞固定，使气缸内气体升高到一定的温度，气体吸收的热量为Q1，气体的内能为U1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与气缸间无摩擦、不漏气)，也使气缸内气体温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2，气体的内能为U2，则Q1________Q2，U1________U2。(均选填“大于”“等于”或“小于”)(3)气筒给足球打气时，每打一次都把压强1个标准大气压、温度为27℃、体积为448mL的空气打进足球。已知1mol空气在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4L，阿伏加德罗常数为6×1023mol－1。求该气筒每打一次气时，进入足球内空气分子的个数。(计算结果保留一位有效数字)解析：(1)气体分子速率与温度关系中，温度越高速率越大，所以甲为0℃时情形，速率大的分子比例比100℃时少，故A正确，C错误；同理可知，乙为100℃时情形，速率大的分子比例比0℃时多，故B错误，D正确。(2)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，要使理想气体升高相同的温度，即使理想气体的内能增加量相同，由于第二种情形，理想气体除了吸热还要对外做功，所以第二次吸收的热量更多。(3)根据等压变化eq\f(V2,T2)＝eq\f(V1,T1)，其中T1＝(273＋27)K＝300K，V1＝448mL＝0.448L，T2＝273K，解得：V2＝eq\f(T2,T1)V1≈0.4L故每打一次气进入足球的空气分子数为：N＝eq\f(V2,V0)NA＝eq\f(0.4,22.4)×6×1023个≈1×1022个。答案：(1)AD(2)小于等于(3)1×1022个3．(2018·南京三模)(1)下列说法正确的是________。A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体C．温度高的物体分子平均动能不一定大，但内能一定大D．洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起，这是由水的表面张力引起的(2)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的油酸溶于酒精，制成500mL的油酸酒精溶液；测得1mL的油酸酒精溶液有100滴；将1滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图甲所示，坐标纸上正方形小方格的边长为2cm，则一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为______m3；油酸分子的直径为________m。(结果均保留一位有效数字)(3)一定质量的理想气体变化情况如图乙所示。已知在状态B时，气体温度TB＝300K。①求气体在状态A时的温度；②气体由状态D→B的过程中放出热量为4.5×102J，则此过程中气体内能增量为多少？解析：(1)分子间的作用力跟分子间的距离r有关，当r＞r0时，分子间表现为引力，分子力随分子间距离的减小可能一直减小，也可能先增大后减小，而分子力一直做正功，分子势能一直减小，故A错误；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，表现为各向异性，说明云母片是晶体，故B正确；温度是分子平均动能的标志，物体的内能与温度、质量、体积都有关系，所以温度高的物体分子平均动能一定大，但内能不一定大，故C错误；洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起，这是由水的表面张力引起的，故D正确。(2)一滴酒精油酸溶液含纯油酸的体积：V＝eq\f(1,500)×eq\f(1,100)mL＝2×10－11m3由题图甲所示可知，共有89个方格，油膜的面积：S＝89×0.02×0.02m2＝3.56×10－2m2，油酸分子直径为：d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2×10－11,3.56×10－2)m＝6×10－10m。(3)①由题图乙可知pA＝2×105Pa，pB＝1×105PaA到B气体做等容变化，有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)代入数据解得TA＝600K。②由D到B的过程中，外界对气体做功为W＝pBΔV＝1×105×3×10－3J＝300J由热力学第一定律得，气体内能增量为ΔU＝W＋Q＝300J－4.5×102J＝－150J。答案：(1)BD(2)2×10－116×10－10(3)①600K②－150J4．(2018·苏锡常镇二模)(1)关于下列实验及现象的说法，正确的是________。A．图甲说明薄板是非晶体B．图乙说明气体速率分布随温度变化且T1>T2C．图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关D．图丁说明水黾受到了浮力作用(2)氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性，已知某轿车的氙气灯泡的容积为V，其内部氙气的密度为ρ，氙气摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA。则灯泡中氙气分子的总个数为_____，灯泡点亮后其内部压强将______(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)如图为一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T的变化关系图像。由状态A变化到状态B的过程中气体吸收热量Q1＝220J，气体在状态A的压强为p0＝1.0×105Pa。求：①气体在状态B时的温度T2；②气体由状态B变化到状态C的过程中，气体向外放出的热量Q2。解析：(1)图甲说明薄板的导热性能是各向同性，则薄板是非晶体或多晶体，故A项错误；图乙说明气体速率分布随温度变化，T1时速率低的占的比例比T2时多，速率大的占的比例比T2时少，则T1<T2，故B项错误；图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关，故C项正确；图丁说明水的表面存在表面张力，故D项错误。(2)氙气灯泡的容积为V，其内部氙气的密度为ρ，氙气摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA。则灯泡中氙气分子的总个数N＝eq\f(ρV,M)NA，灯泡点亮后其内部气体温度升高，体积不变，压强增大。(3)①状态A变化到状态B的过程是等压过程，根据盖－吕萨克定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得：T2＝600K。②A到B过程气体从外界吸热，对外界做功，内能增加，据热力学第一定律：ΔUAB＝Q1＋WAB又WAB＝－p0(V2－V1)＝－100JC状态与A状态内能相等，则ΔUAB＝－ΔUBCB到C过程是等容过程WBC＝0，据热力学第一定律：ΔUBC＝QBC＋WBC解得：QBC＝－120J，即气体由状态B变化到状态C的过程中，气体向外放出的热量Q2＝120J。答案：(1)C(2)eq\f(ρV,M)NA增大(3)①600K②120J5．(2018·江苏七市三模)(1)下列说法中正确的有________。A．只有在温度较高时，香水瓶盖打开后才能闻到香水味B．冷水中的某些分子的速率可能大于热水中的某些分子的速率C．将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于多晶体D．表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的，其方向与液面平行(2)1912年，英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室，结构如图所示，在一个圆筒状容器中加入少量酒精，使云室内充酒精的饱和蒸汽。迅速向下拉动活塞，室内气体温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)，酒精的饱和汽压________(选填“升高”“不变”或“降低”)。(3)如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置，用截面积为S的轻活塞在气缸内封闭着体积为V0的气体，此时气体密度为ρ0。在活塞上加一竖直向下的推力，使活塞缓慢下降到某位置O，此时推力大小F＝2p0S。已知封闭气体的摩尔质量为M，大气压强为p0，阿伏加德罗常数为NA，环境温度不变。求活塞下降到位置O时：①封闭气体的体积V；②封闭气体单位体积内的分子数n。解析：(1)将香水瓶盖打开，整个房间都能闻到香水味，这属于扩散现象，在任何温度下都会发生扩散现象，温度越高扩散的越快，故A错误；物体的温度高，分子的平均动能大，但由于分子运动是无规则的，冷水中的某些分子的速率可能大于热水中的某些分子的速率，故B正确；将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于单晶体，故C错误；表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行，使液面收缩，故D正确。(