高考物理二轮复习 专题提升训练 第13讲 分子动理论 气体及热力定律

第13讲分子动理论气体及热力学定律1．(·浙江卷，13)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图7－13－13所示．图中TA、VA和TD为已知量．图7－13－13(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”、“等容”或“等压”)；(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D时的体积VD＝________.解析题目中给出了四个不同状态的体积和温度．(1)A→B过程，体积不变，是等容过程．(2)B→C过程，体积减小，说明外界对气体做功，但气体的温度不变，所以气体的内能也不变，说明此过程放热．(3)C→D过程，气体的体积减小、温度降低，说明外界对气体做正功(或者说气体对外界做负功)，且气体的内能减小，是放热过程．(4)由理想气体状态方程知，eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pDVD,TD)，由题图知，D→A过程是等压过程，则有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VD,TD)，得VD＝eq\f(TD,TA)VA.答案(1)等容(2)不变(3)做负功放热(4)eq\f(TD,TA)VA2．(1)下列说法正确的是________．A．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数B．已知某种液体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该液体分子间的平均距离可以表示为eq\r(3,\f(M,ρNA))或eq\r(3,\f(6M,πρNA))C．分子间距离减小时，分子力一定增大D．自然界发生的一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生(2)用活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，当汽缸开口竖直向上时封闭气体的长度为h，如图7－13－14甲所示．将汽缸慢慢转至开口竖直向下时，如图7－13－14乙所示，封闭气柱的长度为eq\f(4,3)h.已知汽缸的导热性能良好，活塞与缸壁间的摩擦不计，外界温度不变，大气压强为p0.图7－13－14①此过程气体是吸热还是放热？②汽缸开口向上时，缸内气体的压强为多少？解析(2)②设汽缸的横截面积为S，活塞的重力产生的附加压强为Δp.则根据玻意耳定律得：(p0＋Δp)hS＝(p0－Δp)eq\f(4hS,3)解得：Δp＝eq\f(1,7)p0，p1＝p0＋Δp＝eq\f(8,7)p0.答案(1)AB(2)①吸热②eq\f(8,7)p03．人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是________．A．液体的分子势能与体积有关B．在完全失重的情况下，密闭容器内气体的压强为零C．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大D．外界对气体做功，气体的内能一定增加(2)气体温度计结构如图7－13－15所示，玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm.(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg)图7－13－15①求恒温槽的温度．②此过程A内气体内能________(填“增大”或“减小”)，气体不对外做功，气体将________(填“吸热”或“放热”)．解析(1)分子势能与分子间距有关，选项A正确；在完全失重情况下，气体分子的无规则运动仍然存在，对器壁的压力仍在，故压强不为零，选项B错误；气体压强大小由气体分子的平均动能和分子密度(单位体积内的分子数)共同决定，选项C错误；由热力学第一定律表达式ΔU＝W＋Q可知，外界对气体做功，若同时气体传递热量给外界，则气体的内能不一定增加，选项D错误．(2)①设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273K，A内气体发生等容变化．根据查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)p1＝p0＋ph1p2＝p0＋ph2联立以上各式，代入数据得：T2＝364K(或91℃)．②增大；吸热答案(1)A(2)①364K(或91℃)②增大吸热4．(·重庆卷，10)(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时 ()．A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功(2)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．解析(1)房间没有密闭，对房间内气体加热时，内外压强始终相等，但温度升高时，气体分子的平均动能变大．B项对，A项错．此时室内外空气密度应相等，C项错．室内气体膨胀对外做功，对室外气体做正功，D项错．(2)对轮胎内气体进行研究：由于等温变化则有p0V0＝(p0＋Δp)V′所以V′＝eq\f(p0,p0＋Δp)V0所以ΔV＝V0－V′＝eq\f(Δp,p0＋Δp)V0答案(1)B(2)eq\f(Δp,p0＋Δp)V05．(1)下列说法正确的是 ()．A．当分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力也减小B．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为V0＝eq\f(M,ρNA)C．自然界发生的一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生D．若气体温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大(2)一定质量的理想气体，经过如图7－13－16所示的p－V图象由A经B到C的状态变化．设状态A的温度为400K，求：图7－13－16①状态C的温度TC为多少K?②如果由A经B到C的状态变化的整个过程中，气体对外做了400J的功，气体的内能增加了20J，则这个过程气体是吸收热量还是放出热量？其数值为多少？解析(1)分子间距离增大，引力和斥力都减小，A对；如果对于气体而言B选项求得的是分子占有的体积而非分子体积，B错；符合能量守恒定律的宏观过程可能违背热力学第二定律，即不一定自然发生，C错；由eq\f(pV,T)＝恒量知，温度T升高，压强不一定增大，D错误．(2)①由理想气体状态方程eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，解得状态C的温度TC＝320K.②由热力学第一定律，ΔU＝Q＋W，解得Q＝420J，气体吸收热量．答案(1)A(2)①320K②吸收热量420J6.(1)如图7－13－17所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处静止释放，则 ()．图7－13－17A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加(2)一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB①求气体在状态B时的体积．②说明B→C过程压强变化的微观原因．③设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因．解析(1)a→c分子受到引力作用，分子力做正功，乙分子一直做加速运动，分子势能减小，c→d过程中，分子受到斥力作用，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增加．到达c点时速度最大．故选项B正确．(2)①设气体在状态B时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，代入数据得VB＝0.4m②微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子平均动能变化(减小)，导致气体压强变化(减小)．③Q1大于Q2；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减少的内能相同，而A→B过程气体对外界做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2.答案(1)B(2)①0.4m3②见解析③Q1>Q27．(1)下列说法中正确的是 ()．A．布朗运动是悬浮在液体中的花粉分子的运动，反映了液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性B．温度越高时，悬浮在液体或气体中的固体颗粒运动越剧烈，布朗运动越明显C．若把分子处于平衡状态时，相邻分子间的距离记为r0，当分子间距离从r0逐渐增大时，分子间的作用力表现为引力，且引力增大D．分子间的引力和斥力是同时存在的，当分子间的距离减小时，引力和斥力都增大，斥力增大的更快一些(2)一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图7－13－18中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→D→A(其中AD、BC与纵轴平行，AB、CD与横轴平行)，这一过程为一个循环，则：图7－13－18①由A→B，气体分子的平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)．②由B→C，气体的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)．③由C→D，气体________热量(填“吸收”或“放出”)．④已知气体在A状态时的温度为300K，求气体在该循环过程中的最高温度为多少？解析(1)布朗运动是花粉小颗粒的无规则运动，不是分子的运动，A错；温度越高、颗粒越小，布朗运动越明显，B对；当分子间距离从r0逐渐增大时，分子力表现为引力，但引力的变化非单调的，从r0到∞处，引力先增大后减小，C错；分子间引力和斥力都随距离减小而增大，但斥力变化快，合力表现为斥力，D对．①从p－V图象上可以看出A→B，对应压强恒为p2，是等压过程，由eq\f(V,T)＝恒量，当V增大时，T增大，则分子平均动能增大