第十四单元 分子动理论 热力学定律 B卷 教师版

第页此卷只装订不密封班级姓名准考证号此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号第十四单元分子动理论热力学定律注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、(本题共10小题，每小题6分，在每小题给出的五个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．下列说法中正确的是()A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律C．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小D．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行【答案】ABE【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞，是由于气体的流动造成的，这不是布朗运动，故A正确；麦克斯韦提出了气体分子速率分布的规律，即“中间多，两头少”，故B正确；分子力的变化比较特殊，随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，分子做负功，分子势能增大，故C错误；一定量理想气体发生绝热膨胀时，不吸收热量，同时对外做功，其内能减小，故D错误；根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。2．下列有关热现象和内能的说法中正确的是()A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大E．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小【答案】ACE【解析】把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项D错误，E正确。3.下列有关热现象的分析与判断正确的是()A.布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越明显B.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，两电器工作较长时间后，房间内的气温将会增加C.温度升高，单位时间内从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，饱和汽压增大D.一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多E.在一个大气压下，1g100℃的水吸收2.26×103J热量变为1g100℃的水蒸气。在这个过程中，2.26×103J＝水蒸气的内能＋水的内能＋水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功【答案】BCD【解析】布朗运动中固体小颗粒的体积越大，在某一瞬间液体分子对它撞击的次数越多，各个方向的撞击作用更接近平衡，布朗运动就越不明显，A项错误.在一个大气压下，1g100℃的水吸收2.26×103J热量变为1g100℃的水蒸气.在这个过程中，2.26×103J＝水蒸气的内能－水的内能＋水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功，E项错误.4．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大【答案】ADE【解析】p、V不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确．内能不变，温度不变，p、V可能变，选项B错误．气体温度升高，压强不一定增大，故选项C错误．气体温度每升高1K吸收的热量与气体对外做功多少有关，即与经历的过程有关，故选项D正确．温度升高，理想气体的内能一定增大，故选项E正确。5.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中()A.气体对外界做功，内能减少B.气体不做功，内能不变C.气体压强变小，温度不变D.气体压强变大，温度不变E.单位时间内撞击容器壁的分子数减少【答案】BCE【解析】绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q＝0，稀薄气体向真空扩散时气体没有做功，W＝0，根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变，稀薄气体扩散，体积增大，根据玻意耳定律可知，气体的压强必然变小，故A、D错误，B、C正确；温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，说明单位时间内撞击容器壁的分子数减少，故E正确.6.关于分子力，下列说法中正确的是()A.碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用B.将两块铅压紧以后能连在一块，说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力D.固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力E.分子间的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小【答案】BDE7．一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m)()A．乙分子的动能变化量为eq\f(1,2)mv2B．分子力对乙分子做的功为eq\f(1,2)mv2C．分子引力比分子斥力多做的功为eq\f(1,2)mv2D．分子斥力比分子引力多做的功为eq\f(1,2)mv2E．乙分子克服分子力做的功为eq\f(1,2)mv2【答案】ABD【解析】当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为eq\f(1,2)mv2，A正确；在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合＝W斥－W引，由动能定理得W斥－W引＝eq\f(1,2)mv2，故分子斥力比分子引力多做的功为eq\f(1,2)mv2，B、D正确。8.下列说法正确的是()A.第二类永动机违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律B.布朗运动反映出分子热运动的规律，即小颗粒的运动是液体分子的无规则运动C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果E.从微观上看，气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关【答案】CDE【解析】第二类永动机违反了热力学第二定律，但没有违反能量守恒定律，A项错误.布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，反映的是液体分子热运动的规律，B项错误。9．下列说法中正确的是()A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低E.空调机压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律【答案】ACD【解析】布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，反应了液体或其他分子的无规则运动，故A正确；气体温度升高，分子平均动能增大，每个分子运动的速率不一定都增加，故B错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，吸收热量，内能增加，动能不变，所以其分子之间的势能增加，故C正确；气体的温度越高，分子运动越剧烈，所以降低温度可以减弱气体分子热运动的距离程度，故D正确；空调机压缩机制冷时，空气压缩机做功，消耗电能，制冷过程不是自发的进10．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金从热水中吸收的热量C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量E.叶片在热水中吸收的热量一定大于水和转轮获得动能【答案】BDE【解析】根据能量守恒定律形状记忆合金从热水中吸收热量后，一部分能量在伸展划水时转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中。转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误；要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，故B正确；转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D正确。二、(本题共4小题，共50分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11.(14分)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积SB.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C.用浅盘装入约2cm深的水D.用公式d＝eq\f(V,S)，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：(1)________________________________________________________________________(2)________________________________________________________________________上述实验步骤的合理顺序是________。某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开【答案】见解析【解析】(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉。(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。实验步骤的合理顺序是CFBAED。由d＝eq\f(V,S)可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故正确的说法是A、C、D。12.(12分)如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长。粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体)，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝15cm，两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移，直至水银的eq\f(1,3)被推入细筒中，求活塞B上移的距离。(设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p0相当于75cm的水银柱产生的压强)【解析】初态封闭气体压强：p1＝H＋p0，体积：V1＝LSeq\f(1,3)水银上升到细筒中，设粗筒横截面积为S，则eq\f(1,3)HS＝h1eq\f(S,3)，eq\f(2,3)HS＝h2S此时封闭气体压强：p2＝h1＋h2＋p0，体积：V2＝L′S由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得L′＝18cm活塞B上移的距离d＝H＋L－L′－eq\f(2,3)H＝7cm。13.(12分)如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa。(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值；(2)请在图乙所示的坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。【解析】(1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所以A→B是一个等压变化，即pA＝pB根据盖—吕萨克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)所以TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f(0.4,0.6)×300K＝200K.(2)由题图甲可知，由B→C是等容变化，根据查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)所以pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB