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1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专题检测卷(十五)分子动理论气体及热力学定律(45分钟100分)1.(20分)(2013启东二模)(1)一密封气球中装有一定质量的理想气体,现使环境压强不变、气体温度缓慢升高。对于气体在此过程中的下列说法,正确的是()A.气球中气体分子间的作用力增大B.气球中气体每个分子的速率都增大C.气球内壁单位面积上受到的压力不变D.气球中气体吸收的热量等于气体增加的内能(2)一个装有一定质量气体的密闭容器,27时容器内气体压强为1.0105Pa,已知当内、外气压压强差超过3.010
2、4Pa时该容器将破裂。在外界大气压为1.0105Pa的环境中,把该容器降温到-33(容器容积的变化忽略不计,且容器内气体可视为理想气体)。求：此时容器内气体的压强大小;容器是否会破裂?2.(20分)(2013铁岭二模)(1)关于热学的知识,下列叙述正确的是()A.分子间的作用力表现为引力时,若分子间的距离增大,则分子力减小,分子势能增大B.对于一定种类的大量气体分子,在一定温度时,处于一定速率范围内的分子数所占百分比是确定的C.我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化D.气体的状态变化时,若温度升高,则每个气体分子的平均动能增加(2)如图所示,两端开
3、口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300K平衡时水银的位置如图所示,其中左侧空气柱长度L1=50cm,左侧空气柱底部的水银面与水银槽液面高度差为h2=5cm,左右两侧顶部的水银面的高度差为h1=5cm,大气压为75cmHg。求：右管内气柱的长度L2。关闭阀门A,当温度升至405K时,左侧竖直管内气柱的长度L3。3.(18分)(2013德州二模)(1)若已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量、摩尔体积,则可以计算出()A.固体物质分子的大小和质量B.液体物质分子的大小和质量C.气体分子的大小
4、和质量D.气体分子的质量和分子间的平均距离(2)如图,一汽缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d。已知大气压强为p0,不计汽缸和活塞间的摩擦;且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0;整个过程中温度保持不变。求小车加速度的大小。4.(10分)(2012福建高考)(1)关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是()A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大D.若两分子间距离
5、减小,分子间引力和斥力都增大(2)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L,现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为()A.2.5 atmB.2.0 atmC.1.5 atmD.1.0 atm5.(20分)(1)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,b、c状态温度相同,V-T图如图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则()A.pbpc,QabQacB.pbpc,QabQacC.
6、pbQacD.pbpc,QabQac(2)某学校科技兴趣小组利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管,玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱,接口处用蜡密封,将酒瓶水平放置,如图所示。已知该装置密封气体的体积为480 cm3,玻璃管内部横截面积为0.4 cm2,瓶口外的有效长度为48 cm。当气温为7时,水银柱刚好处在瓶口位置。求该气温计能测量的最高气温。假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体从外界吸收3 J热量,问在这一过程中该气体的内能如何变化?变化了多少?(已知大气压为1105Pa)6.(12分)(2013南宁二模)在“用单分子油膜估测分子大小
7、”实验中,(1)某同学操作步骤如下：取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误： 。(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.810-3mL,其形成的油膜面积为40 cm2,则估测出油酸分子的直径为m。答案解析1.【解析】(1)选C。理想气体分子间没有作用力,选项A错误;气球中大多数分子速率增大了,但不排除个别分子速率是减小的,选项B错误;气球内壁单位面积上受到的压力就是气体对气球内壁
8、的压强,压强不变,选项C正确;气体体积变大,气体就要对外做功,根据热力学第一定律,气体吸收的热量应大于气体增加的内能,选项D错误。(2)取封闭气体为研究对象,初状态的压强为p1=1.0105Pa,温度为T1=(273+27)K=300 K其末状态的压强为p2,温度为T2=(273-33)K=240 K根据查理定律,有p1T1=p2T2解得：p2=8104Pap=p0-p2=2104Pa3.0104Pa,所以不会破裂。答案：(1)C(2)8104Pa不会【方法技巧】气体实验定律与热力学定律的综合问题的解题思路(1)气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体。(2)分清气体的变化过程是求解问题的关
9、键。(3)理想气体体积变化对应着做功;温度变化,内能一定变化。(4)结合热力学第一定律求解。2.【解析】(1)选B。当分子力表现为引力时,随着分子间距增大,分子力先增大后减小,但分子力始终做负功,分子动能减小,分子势能增大,选项A错误;根据气体分子的速率和统计规律可知,选项B正确;热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性,或者说自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,能量耗散和热传递都具有方向性,如机械能可以完全转化为内能,内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化,选项C错误;气体的温度升高,表示气体的平均分子动能增大,而不是每个气体分子的平均动能增加,选项D错误。本题答
10、案为B。(2)左管内气体压强p1=p0+ph2=80cmHg,右管内气体压强p2=p1+ph1=85cmHg,p2=p0+ph3,得右管内外液面高度差为h3=10cm,则L2=L1-h1-h2+h3=50cm。设玻璃管横截面积为S,对左侧管内气体：p1=80cmHg,V1=50S,T1=300K当温度升至405K时,设左侧管内水银面下降了xcm,则有：p1=(80+x)cmHg,V1=L3S=(50+x)S,T1=405K根据p1V1T1=p1V1T1,代入数据得x=10cm。则左侧竖直管内空气柱长度L3=60cm。答案：(1)B(2)50cm60cm3.【解析】(1)选A、B、D。用M表示摩
11、尔质量,即一摩尔物质的质量,而一摩尔物质中含有N个分子,因此每个分子的质量为MN。由于固体和液体中分子间距离较小,可以近似地认为分子是紧密地排列在一起的,那么若用V表示摩尔体积,即N个分子所具有的总体积,显然VN就可以表示每个分子的体积。而气体分子间的距离很大,用VN只能表示每个气体分子平均占据的空间,而不是表示分子的体积,那么3VN就可以表示气体分子间的平均距离了。所以应选A、B、D。(2)设小车加速度为a,稳定时汽缸内气体的压强为p1,活塞受到汽缸内外气体的压力分别为f1=p1Sf0=p0S由牛顿第二定律得f1-f0=ma小车静止时,在平衡情况下,汽缸内气体的压强为p0,由玻意耳定律得p1
12、V1=p0V式中V=SLV1=S(L-d)联立各式得a=p0Sdm(L-d)答案：(1)A、B、D(2)p0Sdm(L-d)4.【解析】(1)选D。据热力学第一定律U=W+Q可知气体吸收热量对外做功,内能不一定增大,A错;热量可以由低温物体传递到高温物体但要引起其他变化,B错;两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大,D对;当分子间作用力表现为斥力时,距离增大,分子势能减小,C错。(2)选A。依题可知p1=1 atm,V1=15.0 L,V2=6 L,据p1V1=p2V2得p2=2.5 atm,故选A。答案：(1)D(2)A【变式备选】如图,一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分,已知a内有一定量
13、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,温度降低D.气体压强变小,温度不变【解析】选B、D。本题考查热力学第一定律、气体的压强的微观解释、气体的内能等知识点。b室为真空,则a气体体积膨胀对外不做功,由热力学第一定律U=W+Q知,在绝热时,气体的内能不变,A项错,B项对。又气体是稀薄气体,则只有动能,因此气体的温度不变,由pVT=C知,气体的压强减小,C项错,D项对。5.【解析】(1)选C。由V=kpT可知V-T图线的斜率越大,压强p越小,故pbpc。由热力学第一定律得：Q=U-W
14、,因Tb=Tc,所以Uab=Uac,而WabQac,综上C正确。(2)当水银柱到达管口时,所测气温最高,设为T2,此时气体体积为V2初状态：T1=(273+7)K=280 K,V1=480cm3,末状态V2=480cm3+480.4 cm3=499.2 cm3,由等压变化知：V1T1=V2T2,代入数据得T2=291.2K,即18.2。水银柱移动过程中,外界对气体做功W=-p0SL=-11050.410-44810-2J=-1.92J,由热力学第一定律知内能变化为U=W+Q=-1.92J+3 J=1.08 J,即内能增加1.08J。答案：(1)C(2)291.2K(或18.2) 内能增加增加1
15、.08J【方法技巧】气体状态变化的图像的应用技巧(1)求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。(2)在V-T图像(或p -T图像)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,其规律是斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大。6.【解析】(1)步骤应改为：在量筒中滴入N滴该溶液,测出它的体积;步骤应改为：在蒸发皿内盛一定量的水,先在水面上撒上痱子粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定。(2)1滴该溶液含有纯油酸的体积为V=4.810-3mL0.10%=4.8
