高三物理二轮高频考点突破专题28 有关理想气体、分子力和气体速率分布的图像问题

高考物理二轮高频考点专题突破专题28有关理想气体、分子力和气体速率分布的图像问题专练目标专练内容目标1有关理想气体的图像（1T—9T）目标2有关分子力的图像（10T—12T）目标3有关气体速率分布的图像（13T—15T）【典例专练】一、有关理想气体的图像1．一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C、C→A三个过程后回到初始状态A，其图象如图所示，已知状态A的气体温度为，下列说法正确的是（）A．状态B的气体温度为800KB．在A→B过程中，气体分子的平均动能减小C．在B→C过程中，气体内能一直在减小D．在C→A过程中，外界对气体做功300JE．在A→B→C→A一个循环过程中，气体从外界吸收450J热量【答案】ADE【详解】A．状态为等容变化，根据代入数据解得故A正确；B．由A选项可知，状态温度升高，气体分子内能增大，则平均动能增大，故B错误；C．根据可知，的等温曲线时反比例函数图像，根据数学知识可知的过程中，乘积先增大后减小，则温度先增大后减小，即内能先增大后减小，故C错误；D．状态过程为等圧変化，气体体积减小，外界对气体做功E．状态过程中，气体对外界做功等于图线与横坐标围城的面积则在A→B→C→A一个循环过程中，外界对气体做功为气体内能不变，即根据热力学第一定律可得气体从外界吸收450J热量，故D正确。故选ADE。2．一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的循环过程，其压强的变化如图所示，下列说法正确的是（）A．B→C过程中气体温度不变B．B状态下单位体积内的气体分子数一定比C状态下的多C．C→A过程中气体放出热量D．A状态下的气体分子在单位时间内撞击器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的少【答案】AD【详解】A．根据理想气体状态方程结合题图，可知从B→C过程中气体温度保持不变，压强增大，体积减小，所以B状态下单位体积内的气体分子数一定比C状态下的少，故A正确，B错误；C．由题图知C→A过程中气体压强不变，体积增大，气体对外做功（），由理想气体状态方程可知温度升高（），由热力学第一定律可知，气体吸收热量（），故C错误；D．C→A过程中气体压强不变，体积增大，温度升高，则气体分子的平均动能增大，由气体压强微观解释可知：在单位时间内撞击器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的少，故D正确。故选AD。3．如图所示，一定质量的理想气体，沿图中直线ABC由状态A变化到状态C，已知状态A的温度TA=300K，则下列说法中正确的是（）A．状态B的温度为400KB．由A→B的过程中，气体内每个分子的无规则热运动都变剧烈C．由B→C的过程，气体放出的热量大于外界对气体做的功D．由A→C的过程，气体放出了300J的热量【答案】AC【详解】A．根据理想气体状态方程得代入数据解得TB=400K故A正确；B．由A→B过程温度升高，则分子的平均动能增大，大多数分子的运动变剧烈，但不是每个分子的无规则热运动都变剧烈，故B错误；C．由B→C过程，根据pV减小，故温度降低，内能减少，气体对外做功，根据△U=Q-W可知气体放出的热量大于外界对气体做的功，故C正确；D．根据图象可知pAVA=pCVC所以TA=TC，即从A到C内能变化为零，此过程中气体对外做的功等于图象与坐标轴围成的面积，即为根据热力学第一定律可得由A→C过程，气体放出了800J的热量，故D错误；故选AC。4．如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经abcda一个循环过程，最后回到状态a，其p—V图像是一个椭圆，已知椭圆圆心对应的压强为p0、体积为V0、温度为T0，则下列判断中的说法正确的是（）A．ab过程中，气体吸收热量B．bc过程中，气体的内能一定减少C．气体在状态d时的温度T<T0D．cd过程中，外界对气体做功E．da过程中，气体的温度一定升高【答案】ACD【详解】A．气体由状态a变化到状态b的过程，由于压强和体积都增大，根据理想气体状态方程有故气体的温度升高，物体的内能增加，而体积增大的过程气体对外做功，根据热力学第一定律有则，气体吸收热量，故A正确；B．气体由状态b变化到状态c的过程，根据理想气体状态方程有代入数据得气体的温度升高，内能增加，故B错误；C．将气体状态d与椭圆圆心相比较，发生等容变化，根据查理定律有由于则故C正确；D．气体由状态c变化到状态d的过程，由于体积减小，故外界压缩气体做功，故D正确；E．气体由状态d变化到状态a的过程，由解得气体的温度降低，故E错误。故选ACD。5．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示，下列说法中正确的是（）A．a→b过程中，气体体积变小，温度降低B．b→c过程中，气体温度不变，体积变小C．c→a过程中，气体体积变小，压强增大D．c→a过程中，气体压强增大，温度升高【答案】AD【详解】A．a→b过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律=C可知气体温度降低，体积变小，故A正确；B．b→c过程中，气体发生等温变化，根据玻意耳定律pV=C可知压强减小，体积增大，故B错误；CD．c→a过程中，由题图可知p与T成正比，则气体发生等容变化，根据查理定律=C可知压强增大，温度升高，故C错误，D正确。故选AD。6．一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点（-273.15℃，0）。下列判断正确的是（）A．过程ab中气体体积不变B．过程ca中气体体积不变C．过程ca中外界对气体做功D．过程bc中气体对外做功E．b状态与c状态相比，c状态容器壁单位面积单位时间受到气体分子撞击的次数较少【答案】BDE【详解】A．由图可知，ab过程，b与绝对零度连线的斜率大于a与绝对零度连线的斜率，则b状态气体的体积小于a状态气体的体积，则ab过程中体积减小，故A错误；B．由图可知，ca过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，故B正确；C．由于ca过程体积不变，，所以外界对气体不做功，故C错误；DE．由图可知，bc过程，气体的压强不变，温度升高，体积变大，气体对外界做功；分子平均动能变大，为保证压强不变，所以容器单位面积、单位时间内受到的气体分子撞击次数减少，故DE正确。7．一定质量的理想气体由a状态沿图中直线经b、c、d状态回到a状态，下列说法正确的是（）A．a、c状态的压强之比为B．c、d状态的体积之比为C．a到b的过程中，克服气体做功，气体内能增加D．b到c的过程中，气体放出热量，气体内能不变E．c到d的过程中，容器壁单位面积上受到分子的平均冲力减小【答案】ABD【详解】AB．V-T图像的斜率（C为定值），根据图像可以看出，cd连线是一条通过原点的直线，斜率不变，所以是一条等压线，故有；气体在a状态和c状态，根据理想气体状态变化规律气体从d状态到a状态，等温变化气体从c状态到d状态，等压变化联立可得，故AB正确；C．a到b的过程中，气体温度升高，内能增大，体积不变，对外做功为零，根据热力学第一定律可知气体吸热，故C错误；D．b到c的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放热，D正确；E．气体从c到d的过程中是等压变化，所以容器壁单位面积上受到分子的平均冲力不变，故E错误。故选ABD。8．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（）A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小【答案】BDE【详解】A．过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则压强增大，A错；B．过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做功，B对；C．过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即气体放出热量，C错；D．状态c、d温度相同，所以内能相同，D对；E．连接bO和dO，根据数学知识可知，状态d的值大于状态b的值，根据气态方程＝c知状态d的压强比状态b的压强小，E对。故选BDE。9．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－t图像如图所示，下列说法正确的有（）A．A→B的过程中，气体对外做功B．A→B的过程中，气体放出热量C．B→C的过程中，气体压强变大D．B→C的过程中，气体内能变大【答案】AC【详解】A．A→B的过程中，气体体积变大，对外做功，选项A正确；B．A→B的过程中，气体温度不变，内能不变，气体对外做功，则吸收热量，选项B错误；C．在V-T图象中，若过坐标原点，表示气体做等压变化，如图所示，从B到C的过程上的任意一点与-273℃连线，斜率越来越小，故压强越来越大，故C正确；D．B→C的过程中，气体温度降低，则内能变小，选项D错误。故选AC。二、有关分子力的图像10．如图所示，横坐标表示两个分子间的距离，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，为两曲线的交点，则下列说法中正确的是（）A．为引力曲线，为斥力曲线，点横坐标的数量级为B．为斥力曲线，为引力曲线，点横坐标的数量级为C．当两分子间距离在附近时，若两个分子间距离增加，分子间斥力减小得比引力更快D．若，则分子间没有引力和斥力【答案】AC【详解】在图像中，在附近随着距离的增加，斥力比引力减小得快，则知为引力曲线，为斥力曲线。图中曲线交点所对应时，分子间距离的数量级为，分子间引力和斥力的合力为零，分子势能最小，但分子间引力和斥力同时存在。故选AC。11．分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示，曲线与横轴交点为r1，曲线最低点对应横坐标为r2（取无限远处分子势能Ep=0）。下列说法正确的是（）A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小B．当r<r1时，分子势能和分子间作用力都随r减小而增大C．当r=r1时，分子间作用力为零D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离减小而增大【答案】ABD【详解】A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小，A正确；B．由图可知当r<r1时，分子势能随r减小而增大；r<r1时，分子间作用力表现为斥力，随r减小而增大，B正确；C．当r=r2时，分子间作用力为零，C错误；D．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，D正确。故选ABD。12．如图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是（）A．当分子间距离为r0时，分子力最小且为零B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大【答案】ACD【详解】A．由图甲可知，当分子间距离为r0时，分子力最小且为0，故A正确；B．由图甲可知，当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误；C．由图乙可知，当分子间距离为r0时，分子势能最小，当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大，故C正确；D．由图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小，当分子间距离r<r0时，分子间距离逐渐减小时，分子力和分子势能都逐渐增大，故D正确。故选ACD。三、有关气体速率分布的图像13．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（）A．随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大C．①状态的氧分子平均动能比②状态的氧分子平均动能小D．同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律【答案】ACD【详解】A．随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大，从而使分子平均动能增大，故A正确；B．温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，故B错误；C．由图可知，②中速率大的分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故C正确；D．同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，即氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，故D正确．故选ACD。故选ACD。14．氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知（）A．两种温度下相比较,在①状态下,氧气分子中速率大的分子占总分子的比例相对较大B．两种状态氧气分子的平均速率不相等C．随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D．①状态的温度比②状态的温度低【答案】BD【详解】A．由图可知，②中速率大的分子占据的比例较大，A错误；BD．由气体分子运动速率分布规律可知②对应的温度较高，②状态氧气分子的平均速率较大，BD正确；C．由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，C错误。故选BD。15．氧气分子在0°C和100°C温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（）A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100°C时的情形D．与0°C时相比，100°C时氧气分子速率出现在0~4