【高考复习指导】2022届高三物理二轮复习限时规范训练-专题十四-分子动理论-气体及热力学定律

专题十四分子动理论气体及热力学定律限时规范训练[单独成册](时间：45分钟)1．(2021·高考福建卷)(1)下列有关分子动理论和物质结构的生疏，其中正确的是__________．(填选项前的字母)A．分子间距离减小时分子势能肯定减小B．温度越高，物体中分子无规章运动越猛烈C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性(2)如图，肯定质量的抱负气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸取的热量分别为Qab和Qac.则__________．(填选项前的字母)A.Tb>Tc，Qab>Qac B.Tb>Tc，Qab<QacC．Tb＝Tc，Qab>Qac D．Tb＝Tc，Qab<Qac解析：(1)A.当分子间距r<r0时，分子间距r减小，分子势能增大，选项A错误．B．分子热运动的猛烈程度只与温度有关，温度越高，运动越猛烈，选项B正确．C．温度越高，热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大，选项C错误．D．多晶体的物理性质为各向同性，选项D错误．(2)由抱负气体状态方程可知eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pbVb,Tb)，即eq\f(2p0·V0,Tc)＝eq\f(p0·2V0,Tb)，得Tc＝Tb，则气体在b、c状态内能相等，因a到b和a到c的ΔU相同；而a到c过程中气体体积不变，W＝0，a到b过程中气体膨胀对外做功，W<0，依据热力学第肯定律：ΔU＝Q＋W可知a到b的吸热Qab大于a到c的吸热Qac，即Qab>Qac.选项C正确．答案：(1)B(2)C2．(2021·高考新课标全国卷Ⅱ)(1)(多选)关于集中现象，下列说法正确的是________．A．温度越高，集中进行得越快B．集中现象是不同物质间的一种化学反应C．集中现象是由物质分子无规章运动产生的D．集中现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的集中现象是由于液体的对流形成的(2)如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm.现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时将开关K关闭．已知大气压强p0＝75.0cmHg.①求放出部分水银后A侧空气柱的长度．②此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度．解析：(1)集中现象与温度有关，温度越高，集中进行得越快，选项A正确．集中现象是由于分子的无规章运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确，选项E错误．集中现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．(2)①以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l＝10.0cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.由玻意耳定律得pl＝p1l1由力学平衡条件得p＝p0＋h②打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加渐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止．由力学平衡条件有p1＝p0－h1③联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0cm④②当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律得pl＝p2l2由力学平衡条件有p2＝p0⑥联立②⑤⑥式，并代入题给数据得l2＝10.4cm⑦设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧联立④⑦⑧式，并代入题给数据得Δh＝13.2cm⑨答案：(1)ACD(2)①12.0cm②13.2cm3．(2021·高考山东卷)(1)(多选)墨滴入水，扩而散之，缓缓混匀．关于该现象的分析正确的是________．A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规章运动C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更快速D．墨汁的集中运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象．如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开头时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强p0.当封闭气体温度上升到303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强马上减为p0，温度仍为303K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K．整个过程中封闭气体均可视为抱负气体．求：①当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；②当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．解析：(1)墨滴入水，最终混合均匀，这是集中现象，碳粒做布朗运动，水分子做无规章的热运动；碳粒越小，布朗运动越明显，混合均匀的过程进行得越快速，选项B、C正确．(2)①以开头封闭的气体为争辩对象，由题意可知，初状态温度T0＝300K，压强为p0，末状态温度T1＝303K，压强设为p1，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)①代入数据得p1＝eq\f(101,100)p0②②设杯盖的质量为m，刚好被顶起时，由平衡条件得p1S＝p0S＋mg③放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为争辩对象，由题意可知，初状态温度T2＝303K，压强p2＝p0，末状态温度T3＝300K，压强设为p3，由查理定律得eq\f(p2,T2)＝eq\f(p3,T3)④设提起杯盖所需的最小力为F，由平衡条件得F＋p3S＝p0S＋mg⑤联立②③④⑤式，代入数据得F＝eq\f(201,10100)p0S⑥答案：(1)BC(2)①eq\f(101,100)p0②eq\f(201,10100)p0S4．(2022·河南开封一模)(1)(多选)下列说法正确的是()A．分子间的距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小B．大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强C．对于肯定质量的抱负气体，温度不变，压强增大时，气体的体积肯定减小D．依据热力学其次定律可知，热量不行能自发地从低温物体传到高温物体E．气体假如失去了容器的约束就会散开，这是由于气体分子之间存在斥力的原因(2)在标准状态下，空气的密度为1.29g/L，若房间的容积为100m3，大气压等于77cmHg，那么当室温由17℃升至解析：(1)当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，A错误；依据气体压强产生的缘由知，气体的压强就是大量气体分子对容器壁的持续性作用形成的，B正确；由抱负气体状态方程知，对于肯定质量的抱负气体，温度不变，压强增大时，气体的体积肯定减小，C正确；依据热力学其次定律知，热量从低温物体传到高温物体需要其他作用的影响，D正确；气体失去了容器的约束会散开，是由于气体的集中现象，E错误．(2)以17℃时“室内气体”由盖－吕萨克定律可得eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)依据题意，V1＝100m3，T1＝290K，T2V2＝eq\f(T2,T1)V1＝eq\f(300,290)×100m3＝eq\f(300,29)m3，因此27℃时有ΔV＝V2－V1＝eq\f(100,29)m3体积的气体处于房间之外再算出27℃时空气密度ρ2，标准状态下：p0＝76cmHg、T0＝273K、ρ0＝1.29g27℃时房间内的空气：p2＝77cmHg、T2由抱负气体的状态方程变形有：eq\f(p0,ρ0T0)＝eq\f(p2,ρ2T2)可得ρ2＝eq\f(ρ0p2T0,p0T2)＝eq\f(1.29×77×273,76×300)kg/m3＝1.19kg/m3.因此房间里空气质量将削减Δm＝ρ2ΔV＝4.1kg答案：(1)BCD(2)4.1kg5．(2021·湖南师大附中第六次月考)(1)(多选)下列说法正确的是()A．液晶的光学性质具有各向异性B．当人们感觉到闷热时，说明空气的相对湿度较小C．液体表面的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏D．草叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用E．由于液体表面具有收缩趋势，故液体表面的分子之间不存在斥力(2)某高速大路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5atm，温度为27℃，爆胎时胎内气体的温度为87①求爆胎时轮胎内气体的压强；②爆胎后气体快速外泄，假设气体对外做功为1000J，且来不及与外界发生热交换，则此过程胎内原有气体内能如何变化，变化了多少？解析：(1)液晶具有液体的流淌性和各向异性，故A正确；人感觉越闷热，说明空气相对湿度越大，故B错误；液体表面由于液体分子简洁挥发，液体表面分子分布比液体内部要稀疏，故C正确；草叶上的露珠呈球形，主要是由于液体表面有张力作用，故D正确；液体表面的分子之间斥力和引力同时存在，故E错误．(2)①对抱负气体，爆胎之前气体状态变化为等容变化，由查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)①代入数据得爆胎时轮胎内气体压强为：p2＝3atm②②气体快速膨胀对外做功，但短时间内与外界几乎不发生热量传递，所以内能削减③由热力学第肯定律得，变化的内能为：ΔU＝W＋Q＝－1000J④答案：(1)ACD(2)①3atm②内能削减－1000J6．(1)(多选)下列说法正确的是()A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，布朗运动越不明显B．做功和热传递都是通过能量转化的方式转变系统内能的C．假如没有漏气，没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%D．空气中单个分子的运动是无规章的，但大量分子的运动是有规律的E．肯定质量的抱负气体发生等温变化时，内能不转变，但可能与外界发生热交换(2)如图所示，肯定质量的抱负气体从状态A经状态B到状态C，此过程中气体吸取的热量Q＝7.0×102J.已知在状态A时气体温度为TA＝300K，求：①在状态B、C时气体的温度；②此过程中气体内能的增量．解析：(1)悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，那么它受力越难趋于平衡，微粒越简洁运动，布朗运动就越明显，选项A错误；做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，选项B错误；热机的效率不行能达到100%，选项C错误；单个分子的运动是无规章的，但大量分子的运动是具有统计规律的，选项D正确；肯定质量的抱负气体发生等温变化时，由于内能只取决于温度，所以内能不转变，依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知，当气体体积发生变化，外界对气体做功或气体对外界做功时，气体与外界发生热交换，选项E正确．(2)①从状态A到状态B，气体等压变化eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)解得TB＝400K从状态B到状态C，气体等容变化，eq\f(pC,TC)＝eq\f(pB,TB)解得TC＝800K.②抱负气体从状态A到状态B，对外做的功W＝pA(VB－VA)＝1.0×105×(8.0－6.0)×10－3J＝2.0×102J，依据热力学第肯定律有ΔU＝Q－W代入数据得ΔU＝5.0×102J答案：(1)DE(2)①400K800K②5.0×102J7．(原创题)(1)(多选)在一个标准大气压下，1g水在沸腾时吸取了2260J的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170J的功．已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，水的摩尔质量M＝18g/mol.下列说法中正确的是()A．分子间的平均距离增大B．水分子的热运动变得更猛烈了C．水分子总势能的变化量为2090JD．在整个过程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子数为3.3×1022个(2)如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分抱负气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，已知电热丝电阻为R，通过的电流为I.通电时间为t时，活塞上升了h，此时气体的温度为T1，已知大气压强为p0，电热丝放出热量的90%被气体吸取，重力加速度为g.①加热过程中，若A气体内能增加了ΔE1，求B气体内能增加量ΔE2.②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的总质量为Δm时，活塞恰好回到原来的位置．求此时A气体的温度T2.解析：(1)液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A正确；温度是分子热运动猛烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的猛烈程度是相同的，选项B错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W，可得水的内能的变化量为ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的内能增大2090J，则水分子的总势能增大了2090J，选项C正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D错误；1g水所含的分子数为n＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1,18)×6.0×1023＝3.3×1022(个)，选项E正确．(2)①由焦耳