高考物理总复习 3-3-1-2 气体、固体与液体

第2讲气体、固体与液体1．(1)把一些常见的固体物质分为两组：第一组是玻璃、蜂蜡、硬塑料等；第二线是盐粒、砂糖、石英等．根据所学的知识可知这两组物质表现出许多不同的特征，为此我们把第一组称之为________；第二组称之为________．其中不同的特征有________________________________________________________________________．(要求列举两种不同特征)(2)下面四图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个主要步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用字母表示)．答案：(1)非晶体晶体①非晶体没有确定的几何形状，晶体则有；②非晶体没有确定的熔点，晶体则有；(或非晶体各向同性，晶体各向异性)．(2)dacb2．(1)若在绝热条件下对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5℃.改为只用热传递的方式，使气体温度同样升高5℃，那么气体应吸收________J的热量．若对一定理想气体做2000J的功，其内能增加了2400J，表明该过程中，气体还________(填“吸收”或“放出”)热量________J.(2)关于液晶与饱和汽，正确的说法是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．不是所有物质都具有液晶态C．密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水汽饱和D．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为p，体积为V，当保持温度不变时，下压活塞使水汽的体积变为eq\f(V,2)时，水汽的压强变为2p解析：(1)做功和热传递是等效的；Q＝ΔU－W＝2400J－2000J＝400J.(2)提示：水蒸气的压强与空气压强无关．答案：(1)1500吸收400(2)B3．(1)一位同学在化学实验室内用相同的两个集气瓶收集到了两瓶常温、常压下的氢气和氧气，下列说法正确的是()A．氧气分子质量数大，所以氧气集气瓶中分子平均动能小B．氢气分子质量数小，所以氢气集气瓶中分子的平均速率大C．氧气集气瓶内壁单位面积受到的平均冲量小D．两集气瓶内壁单位面积受到的平均冲量相等(2)某同学在研究一定质量的理想气体状态变化规律过程中，绘出如图1－2－13所示的p－V图象，已知状态1温度为T1，状态2温度为T2，那么你能算出图中状态3的温度为多少吗？解析：(1)由于气体温度相同，所以分子平均动能相同，选项A错误；由Ek＝eq\f(1,2)mv2可知，因为氢气分子的质量数小，故平均速率大，选项B正确；由于两集气瓶内气体压强相同，所以选项C错误、D正确．(2)设状态1时体积为V1、压强为p1，状态2时压强为p2，状态3时温度为T3、体积为V3，由状态1－2变化过程中：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)①由状态2－3变化过程中：eq\f(V1,T2)＝eq\f(V3,T3)②由图知eq\f(p1,V1)＝eq\f(p2,V3)③由①②③联立解得：T3＝eq\f(T\o\al(2,2),T1).答案：(1)BD(2)eq\f(T\o\al(2,2),T1)4．(1)气体在某一过程中从外界吸收了120J的热量，外界对气体做了80J的功，则气体的内能________(选填“增加”或“减少”)了________J.(2)下列关于分子间作用力和分子热运动的说法正确的是()A．分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力B．分子之间距离减小时，分子引力和斥力都增大，且引力增大得比斥力快C．压缩气缸内气体时要用力推活塞，这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力D．布朗运动就是液体分子的热运动(3)氧气瓶在车间里充完气后的压强为1.60×107Pa，运输到工地上后发现压强降为1.25×107Pa.已知在车间里充气时的温度为18℃，工地上的气温为－30℃，问：氧气瓶在运输过程中是否漏气？解析：(1)根据热力学第一定律，气体的内能增加了200J.(2)根据分子动理论的知识可知，分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力，当分子之间距离减小时，分子引力和斥力都增大，且引力增大得比斥力慢；压缩气缸内气体时要用力推活塞，这并不表明气体分子间的作用力主要表现为斥力，而是表明气体分子频繁碰撞活塞的内表面而产生持续的压力；布朗运动不是液体分子的热运动，而是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动．(3)T1＝273＋18＝291(K)，T2＝273－30＝243(K)，p1＝1.6×107Pa，由查理定律可知：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得：p2＝1.34×107Pa>1.25×107Pa，所以氧气瓶在运输过程中漏气．答案：(1)增加200(2)A(3)漏气5．(1)下列说法中正确的是()A．机械能全部转化为内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式C．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D．从单一热库吸收的热量全部变成功是可能的b、b→b、b→c两个过程，则________过程是放热的，________过程是吸热的．(2)一定质量的理想气体经过如图1-2-14所示的a→b、b→c两个过程，则过程是放热的，过程是吸热的.(3)如图1－2－15所示，学校兴趣小组为估计某座高山的高度，进行了如下的简易实验：先在山脚下将长1m、一端封闭的玻璃管竖直放置，开口向上，灌入一段水银，封住一部分空气，量得水银柱高16cm，被封闭的空气柱高15cm，当开口向下时，被封闭空气柱高23.0cm.然后在山顶处重做这个实验，此时管内水银柱高度不变，开口向下时，被封闭空气柱高度为30cm，问该山顶距地面多高？(已知离地高度每升高12m，气压计中的水银柱降低约0.1cm，不考虑环境温度的变化)解析：(1)机械能可以全部转化为内能，A错．第二类永动机不违反能量守恒定律，不可能制成的原因是违反热力学第二定律，B错．热量在一定条件下可以从低温物体传向高温物体，C错，D正确．（２）a→b体积不变，压强变小，由eq\f(pV,T)＝C可知此过程中温度降低，内能减小，而做功为零，由ΔU＝W＋Q可得气体一定放热．b→b体积不变，压强变小，由eq\f(pV,T)＝C可知此过程中温度降低，内能减小，而做功为零，由ΔU＝W＋Q可得气体一定放热．b→c压强不变，体积增大，由eq\f(pV,T)＝C可知温度升高，内能增大，且气体对外做功，由ΔU＝W＋Q可得气体一定吸热．(3)设山脚下的大气压为p0，山顶处的大气压为p，玻璃管管口面积为S，由(p0＋16)×15S＝(p0－16)×23S，得p0＝76cmHg，由(p－16)×30S＝(p0－16)×23S，得p＝62cmHg，则山顶距地面的高h＝eq\f(76－62,0.1)×12m＝1680m.答案：（1）D（２）b→bb→c(3)1680m6．(1)如图1－2－16，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．气缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量(2)如图1－2－17所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10J，大气压强为p0＝1×105Pa，不计活塞的重力．问：图1—2—17①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强为多大？②若以适当的速度压缩气体，此过程中气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加了多少？(活塞的横截面积为1cm2)解析：(1)虽然气缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通电放出热量而温度升高，压强增大，从而推动隔板，左边气体因隔板压缩气体对内做功，没有热交换，故内能一定增加，温度升高，由eq\f(pV,T)＝常数，左边气体V变小，T变大，故p一定变大，对右边气体，由于最终还要达到平衡，则p变大，V变大，T一定变大，由此可知，A错，B、C都对；又右边气体吸收电热丝放出的热量后，由于对外做了功，故气体内能的增加量小于电热丝放出的热量，故选项D不对．(2)①设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l0＝20cm，l＝10cm，v0＝l0S，V＝lS.缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律有：p0v0＝pV解得p＝2×105Pa②大气压力对活塞做的功为W1＝p0S(l0－l)＝1J，人对活塞做的功为W2＝10J由热力学第一定律有：ΔU＝W1＋W2＋Q将Q＝－2J代入，解得：ΔU＝9J.答案：(1)BC(2)①2×105Pa②9J1．(1)布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒撞击的________引起的，是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果．布朗运动的激烈程度与________和________有关．(2)如图1－2－18所示，在注射器中封有一定质量的气体，缓慢推动活塞使气体的体积减小，并保持气体温度不变，则管内气体的压强________(填“增大”“减小”或“不变”)，按照气体分子热运动理论从微观上解释，这是因为：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：本题考查布朗运动和气体分子热运动的微观解释．掌握布朗运动的特点和玻意耳定律的微观解释，解题就非常简单．气体温度不变，分子平均动能不变，体积减小，分子的密集程度增大，所以压强增大，本题较易．答案：(1)不平衡微粒的大小液体的温度(2)增大分子的平均动能不变，分子的密集程度增大2．(1)关于热现象，下列说法正确的是________(填选项前的编号)①气体压强是大量气体分子碰撞器壁产生的②布朗运动就是液体分子的运动③第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律④气体吸收热量，内能一定增加(2)一定质量的气体，在保持体积不变的情况下，使压强增大到原来的1.5倍，则其温度由原来的27℃变为________(填选项前的编号)①450℃②40.5℃③313.5℃④177℃解析：(1)大量气体分子频繁的碰撞器壁就对器壁产生一个持续均匀的压力，单位面积上的压力就等于压强的数值．布朗运动就是悬浮在液体中的颗粒的运动．第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了热力学第二定律．气体吸收热量，内能不一定增加，因为改变内能有两种方式，做功和热传递．(2)由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，且p2＝1.5p1，T2＝273＋t2，T1＝273＋27＝300K，解得t0＝177℃.答案：(1)①(2)④3．(1)通常把白菜腌成咸菜需要几天时间，而把白菜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需几分钟，造成这种差别的主要原因是________________________________________________________________________．俗话说：“破镜不能重圆”，这是因为镜破处分子间的距离都________(填“大于”“小于”或“等于”)分子直径的10倍以上，分子间相互吸引的作用微乎其微．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度同时打开电冰箱和电风扇，二电器工作长时间后，房内的气温将________．(填“升高”“降低”或“不变”)(2)生活中常见的固体物质分为晶体和非晶体，常见的晶体有：________________；非晶体有：________________.解析：(1)炒菜时温度高，分子热运动激烈，所以炒菜时很快就咸了，“破镜不能重圆”是因为镜破处分子间的距离大于分子直径的10倍以上，分子间的相互作用非常小；两个用电器使用一段时间后，电能转化为内能，房间的温度会升高．答案：(1)炒菜时温度高，分子热运动激烈大于升高(2)金属、食盐、明矾沥青、玻璃、石蜡(每空至少写三种物质)4.如图1－2－19所示，电路与一绝热密闭汽缸相连，R0为电热丝，汽缸内有一定质量的理想气体，闭合电键后，汽缸里的气体()A．内能增大B．平均动能减小C．无规则热运动增强D．单位时间内对单位面积器壁的撞击次数减少(2)如图1－2－20所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为3cm，此时气压表显示容器内压强p1＝1.0×105Pa求：①将活塞缓慢向下推动，直到封闭空气柱长度变为2cm时，气压表的示数是多少？②将活塞快速向下推动，若在压缩气体过程中，气体内能增加了1.5J，气体放出的热量为1.4J，那么活塞对气体做的功是多少？解析：(1)本题考查热力学第一定律、分子动理论以及气体压强的微观分析．由热力学第一定律：W＋Q＝ΔU知Q>0，W＝0，则内能增大，故A选项正确；温度升高，无规则热运动增强、分子平均动能增大，故C选项正确、B选项错误；体积不变，气体密度不变，温度升高会使单位时间内对器壁单位面积的撞击次数增加，故D选项错误．(2)①缓慢压缩时，气体温度不变，L0＝3cm，L＝2cm，p0＝1.0×105Pa设被压缩后气体压强为p，由玻意耳定律有：p0L0S＝解得：p＝1.5×105Pa.②由热力学第一定律有：ΔU＝W＋QW＝ΔU－Q＝1.5－(－1.4)＝2.9J.答案：(1)AC(2)①1.5×105Pa②2.9J5．(1)下列说法中正确的是()A．多晶体具有确定的几何形状B．单晶体的各向异性是由晶体微观结构决定的C．由于液体可以流动，因此液体表面有收缩的趋势D．饱和汽压与液面上饱和汽的体积无关(2)一定质量的理想气体从状态A(p1、V1)开始做等压膨胀变化到状态B(p1、V2)，状态变化如图1－2－21中实线所示．此过程中气体对外做的功为________，气体分子的平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，气体________(选填“吸收”或“放出”)热量．(3)在常温常压下，估算2m3解析：(3)在常温常压下，2m3的空气的摩尔数约为n＝eq\f(V,V0)＝eq\f(2×103,22.4)mol对应的分子数N＝nNA＝eq\f(2×103,22.4)×6×1023＝5×1025(个)．答案：(1)BD(2)P1(V2－V1)增大吸收(3)5×1025个6.有一间长L1＝8m，宽L2＝7m，高h＝4m的教室．假设室内的空气处于标准状况，已知阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.求：(1)教室里有多少个空气分子？(2)如果空气的压强不变，温度升高到如图1－2－22所示的温度，那么教室里空气分子的平均动能如何变化？原来在教室中的空气的体积将增大到多少？此时在教室里有多少个空气分子？图1—2—22解析：(1)教室的体积V＝L1L2h＝教室里的空气分子数n＝eq\f(V,V0)NA＝6.02×1027个(2)温度由T＝273K升高到T′＝300K，教室里空气分子的平均能动增大．设原来在教室中的空气的体积将增大到V′，则有eq\f(V,T)＝eq\f(V′,T′)，V′＝Veq\f(T′,T)＝eq\f(224×300,273)m3＝246m3此时教室里的空气分子数n′＝neq\f(V,V′)＝eq\f(224×6.02×1027,246)(个)＝5.48×1027(个)．答案：(1)6.02×1027个(2)5.48×1027个7．(1)分子甲固定，分子乙从无穷远处以动能Ek向分子甲运动，直到不能再靠近为止，其分子势能Ep随距离r变化如图1－2－23所示，则两分子在逐渐靠近至d的过程中，分子乙的动能____________(选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“保持不变”)，在d点时，两分子间的作用力为________(填“引力”“斥力”或“零”)．(2)如图1－2－24为一定质量的某种理想气体由状态A经过状态C变为状态B的图象，下列说法正确的是()A．该气体在状态A时的内能等于在状态B时的内能B．该气体在状态A时的内能等于在状态C时的内能C．该气体由状态A至状态B为吸热过程D．该气体由状态A至状态C对外界所做的功大于从状态C至状态B对外界所做的功(3)如图1－2－25所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的理想气体，容器横截面积为S，活塞质量为m，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞处于静止状态，现对容器缓缓加热使容器内的气体温度升高t℃，活塞无摩擦地缓慢向上移动了h，在此过程中气体吸收的热量为Q，问：①被密封的气体对外界做了多少功？②被密封的气体内能变化了多少？解析：(1)分子乙在向分子甲靠近过程中，分子力做功实现了分子势能和分子动能的转化；由分子势能和距离的关系图象，可以看出，分子势能先减小后增大，则分子动能是先增大后减小．分子势能最小的时候，正好分子引力和分子斥力相等，d点分子势能为零，此时分子力为斥力．(2)由气体的状态方程，eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pCVC,TC)，可求得TA＝TB