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前自测诊断卷（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·江苏六市二模)(1)关于现代科技在生产、生活中的应用，下列说法正确的是________。A．潮湿的房间内，开启空调制热，可降低空气的绝对湿度B．普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内C．石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂D．天然气是一种洁净环保的能源，相比于传统化石燃料不会产生地球温室效应(2)油膜法估测分子的大小实验中，某实验小组用1mL的油酸配置了500mL的油酸酒精溶液，用滴管、量筒测得n滴油酸酒精溶液体积为V，一滴溶液在水槽中最终形成的油膜面积为S，则油酸分子直径为________；实验中水面上撒的痱子粉太厚会导致分子直径测量值________。(选填“偏大”或“偏小”)(3)如图所示，某同学制作了一个简易的气温计，一导热容器连接横截面积为S的长直管，用一滴水银封闭了一定质量的气体，当温度为T0时水银滴停在O点，封闭气体的体积为V0。大气压强不变，不计水银与管壁间的摩擦，①设封闭气体某过程从外界吸收0.50J的热量，内能增加0.35J，求气体对外界做的功。②若环境温度缓慢升高，求水银滴在直管内相对O点移动的距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系。解析：(1)空气的绝对湿度是用空气中水蒸气的压强表示的，对房间内气体加热，不会减少空气中水蒸气的压强，故空气的绝对湿度不会降低，故A错误；普通液晶显示器在严寒地区不能工作，是因为物质的液晶态是在一定温度范围内，故B正确；石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂，故C正确；天然气燃烧同样产生二氧化碳，也会产生温室效应，故D错误。(2)一滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为eq\f(V,500n)，因一滴溶液在水槽中最终形成的油膜面积为S，所以油酸分子直径为d＝eq\f(\f(V,500n),S)＝eq\f(V,500nS)；痱子粉太厚会导致油酸在水面的扩散面积减小，从而测量的分子直径偏大。(3)①由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W代入数据得：W＝－0.15J所以气体对外做功为：W′＝－W＝0.15J。②气体做等压变化，由盖－吕萨克定律有：eq\f(V0,T0)＝eq\f(V0＋xS,T)解得：x＝eq\f(V0T,ST0)－eq\f(V0,S)。答案：(1)BC(2)eq\f(V,500nS)偏大(3)①0.15J②x＝eq\f(V0T,ST0)－eq\f(V0,S)2．(2018·苏北四市一模)(1)对于下列实验，说法正确的是________。A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径B．乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母晶体的导热性能各向同性(2)一定质量的理想气体，其状态变化的p­V图像如图所示。已知气体在状态A时的温度为260K，则气体在状态B时的温度为________K，从状态A到状态C气体与外界交换的热量为________J。(3)2017年5月，我国成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家。可燃冰是一种白色固体物质，1L可燃冰在常温常压下释放160L的甲烷气体，常温常压下甲烷的密度ρ＝0.66g/L，甲烷的摩尔质量M＝16g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。请计算1L可燃冰在常温常压下释放出甲烷气体分子数目(计算结果保留一位有效数字)。解析：(1)在测量油酸分子的直径时，将油酸分子看成球形分子，并且把油酸薄膜看成单分子油膜，此时油酸薄膜厚度等于油酸分子直径，A正确；研究溴蒸气的扩散实验时，若温度升高，则分子的运动越激烈，所以扩散的速度加快，B正确；丙图模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的，与重力无关，C错误；图丁的形状，由于是椭圆，则说明云母晶体具有各向异性，D错误。(2)由题可知，TA＝260K，VA＝1×10－3m3，VB＝3×10－3m3，由图示图像可知，A→B等压变化，由盖－吕萨克定律得：eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入数据解得：TB＝780K。气体状态参量：pA＝3×105Pa，VA＝1×10－3m3，pC＝1×105Pa，VC＝3×10－3m3，由理想气体状态方程得：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入数据解得：TC＝TA＝260KA、C两个状态的温度相等，内能相等，气体从A到C过程，内能变化量ΔU＝0A到B过程气体体积增大，外界对气体做功：W＝－pΔV＝－3×105×(3－1)×10－3J＝－600J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得：Q＝ΔU－W＝0－(－600)J＝600J＞0，气体从外界吸收600J的热量。(3)甲烷分子数目为：n＝eq\f(ρV,M)NA＝eq\f(0.66×160,16)×6.0×1023个＝4×1024个。答案：(1)AB(2)780600(3)4×1024个3．(2018·南京师范大学附中模拟)(1)下列说法正确的是________。A．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能也一定减小B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体(2)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p­T图像如图所示。a、b和c三个状态中分子平均动能最小的是________(选填“a”“b”或“c”)，气体在过程ab中吸收的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)过程ca中放出的热量。(3)某柴油机的气缸容积为0.83×10－3m3，压缩前其中空气的温度为47℃、压强为0.8×105Pa。在压缩过程中，活塞把空气压缩到原体积的eq\f(1,17)，压强增大到4×106Pa。若把气缸中的空气看做理想气体，试估算这时空气的温度。解析：(1)如果分子间的作用力表现为引力，随着距离的增大，分子力做负功，分子势能增大，A错误；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，是因为油脂使水不浸润的缘故，B错误；空气绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示，C错误；晶体具有规则的几何形状，有一定的熔点，物理性质表现为各向异性，非晶体则没有规则的几何形状，没有一定的熔点，物理性质表现为各向同性，二者在一定的条件下可以相互转化，故D正确。(2)由图像可知，a状态温度最低，分子平均动能最小。一定质量的理想气体的内能取决于温度，气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能；ab为等容过程，温度升高，压强增大，内能增加ΔU1>0，气体不做功，W＝0，据W＋Q＝ΔU，气体从外界吸收的热量等于内能的增加量，即Q1＝ΔU1；ca为等压过程，温度下降，体积减小，内能减少ΔU2<0，外界对气体做功，W>0，据W＋Q＝ΔU，得ca过程中放出的热量Q2＝|ΔU2|＋W，由于ab过程中温度变化量和ca过程中温度变化量相等，所以内能变化量的绝对值相等，即ΔU1＝|ΔU2|，故Q1<Q2。(3)气体初状态的状态参量为：p1＝0.8×105Pa，V1＝0.83×10－3m3，T1＝(273＋47)K＝320K；气体末状态的状态参量为：p2＝4×106Pa，V2＝eq\f(1,17)V1，T2为未知量，据理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，有T2＝eq\f(p2V2T1,p1V1)＝941K，故t2＝T2－273K＝668℃。答案：(1)D(2)a小于(3)668℃4.(2018·南通一模)(1)下列现象与液体表面张力无关的是________。A．透过布制的伞面可以看见纱线缝隙，而伞面不漏雨水B．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝D．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起难以分开(2)做汽车安全气囊的模拟实验时，密封的储气罐与气囊相连，撞击时储气罐阀门自动打开，大量气体进入气囊，气囊在极短时间内迅速展开，在人体前部形成弹性气垫，然后气囊泄露，收缩，从而有效保护人体，气囊展开过程中，将气体视为理想气体，气体的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；泄露收缩过程中气囊内壁单位面积上受到气体分子撞击的作用力________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，活塞只在受到压力时才向下移动，倒入热水后，活塞a的下表面与液体相距h，两者间密闭有一定质量的气体，密闭气体的压强等于外界大气压强p0。①刚倒入热水时，瓶内空气温度为T1，经过一段时间温度降至T2，此时瓶内气体的压强多大？②当温度降至T2时，要把瓶中的水压出瓶外，活塞a至少下降多少距离？(设压活塞过程中气体温度不变)解析：(1)由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞有孔，但不漏水，故与表面张力有关，A不符合题意；在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，是水滴表面的分子间的距离比内部分子距离大，分子间表现为引力产生，故与表面张力有关，B不符合题意；把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，是由于液态的玻璃表面的分子间的距离比内部分子距离大，分子间表现为引力产生，故与表面张力有关，C不符合题意；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起难以分开，是因为分子间存在引力，与表面张力无关，D符合题意。(2)气囊展开过程中，气体迅速膨胀，对外做功，由于时间极短，可看作绝热膨胀，故内能减小；泄露收缩过程中，整个气体是进一步膨胀的，根据热力学第一定律，内能进一步减小，故剩余部分气体的温度进一步降低，而温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动平均动能减小，而分子密集程度也稀疏了，故气囊内壁单位面积上受到气体分子撞击的作用力减小。(3)①瓶内气体等容变化，由查理定律可得eq\f(p0,T1)＝eq\f(p2,T2)解得p2＝eq\f(T2p0,T1)。②设活塞的横截面积为S，下降的距离为x由玻意耳定律有p2hS＝p0(h－x)S解得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(T2,T1)))h。答案：(1)D(2)减小减小(3)①eq\f(T2p0,T1)②eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(T2,T1)))h5.(2018·南京、盐城一模)(1)把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的，如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜，观察到棉线的形状，图中所标的箭头方向合理的是________。(2)一定质量的理想气体由状态A经等压变化到状态B，气体吸收热量为Q1；再由B状态经等容变化到状态C，气体放出热量为Q2。状态A：VA＝0.2m3，TA＝200K；状态B：VB＝________m3，TB＝400K；状态C：TC＝200K，则Q1________Q2(选填“>”“＝”或“<”)。(3)铁的密度ρ＝7.8×103kg/m3、摩尔质量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。可将铁原子视为球体，试估算：(保留一位有效数字)①1克铁含有的分子数；②铁原子的直径大小。解析：(1)A、C图中为用烧热的针刺破上侧的薄膜，由于下侧薄膜中的表面张力，使细线向下弯曲，故A正确，C错误；B图中用烧热的针刺破一侧的薄膜，不可能两侧都有张力，故B错误；D图中为用烧热的针刺破下侧的薄膜，由于上侧薄膜中的表面张力，使细线向上弯曲，故D正确。(2)设气体在B状态时的体积为VB，由盖－吕萨克定律得eq\f(VB,TB)＝eq\f(VA,TA)，代入数据解得VB＝0.4m3；因为TA＝TC，故A→B增加