专题15 分子动理论 气体及热力学定律-2017年高考物理备考学易黄金易错点(原卷版).doc

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1、1(1)(多选 )下列 说法中正确的是_。A一定量气体膨胀对外做功 100 J,同时从外界吸收 120 J 的热量,则它的内能增大 20 JB在使两个分子间的距离由很远(r10 9 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大C由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力D用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只需再知道油的密度即可E空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压,水蒸发越慢。(2)一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B,再变化到状态 C,其状态变化过程的 pV 图像如图所示。已知该气体在状态 A

2、时的温度为 27 。则:该气体在状态 B、C 时的温度分别为多少 ?该气体从状态 A 到状态 C 的过程中内能的变化量是多大?该气体从状态 A 到状态 C 的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?2(1)(多选 )关于扩散现象,下列说法正确的是_。A温度越高,扩散进行得越快B扩散现象是不同物质间的一种化学反应C扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E液体中的扩散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 l10.0 cm,B 侧水银面比 A 侧

3、的高 h3.0 cm。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 h110.0 cm 时将开关 K 关闭。已知大气压强 p075.0 cmHg。()求放出部分水银后 A 侧空气柱的长度;()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。3 (1)(多选) 下列说法正确的是_。A悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡B荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D 当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大E 一定质量的理想气体先经等容降温,再经等温压缩,压强可

4、以回到初始的数值(2)如图所示,用两个质量均为 m、横截面积均为 S 的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成、两部分,当在活塞 A 下方悬挂质量为 2m 的物体后,整个装置处于静止状态,此时、两部分气体的高度均为 l0。已知环境温度、大气压强 p0 均保持不变,且满足 5mgp 0S,不计一切摩擦。当取走物体后,两活塞重新恢复平衡,求活塞 A 上升的高度。4. (1)(多选 )对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是_。A温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B外界对物体做功,物体内能一定增加C温度越高,布朗运动越显著D当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减

5、小E当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大(2)如图所示,上端封闭、 下端开口内径均匀的玻璃管,管长 L100 cm,其中有一段长 h15 cm 的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管竖直放置时,封闭气柱 A 的长度 LA50 c m。现把开口端向下插入水银槽中,直至 A 端气柱长 LA37.5 cm 时为止,这时系统处于静止状态。已知大气压强 p075 cmHg,整个过程中温度保持不变,试求槽内的水银进入管内的长度。5. (1)(多选)一定量的理想气体从状态 a 开始,经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态,其pT 图像如图所示。其中对角线 ac 的延长线

6、过原点 O。下列判断正确的是_。A气体在 a、c 两状态的体积相等B气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功来源:(2)一氧气瓶的容积为 0.08 m3,开始时瓶中氧气的压强为 20 个大气压。某实验室每天消耗 1 个大气压的氧气 0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到 2 个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。6 (1)(多选) 关于热力学定律,下

7、列说法正确的是_。A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差 p 与气泡半径 r 之间的关系为p ,其中 0.070 N/m。现让水下 10 m 处一半径为 0.50 cm 的气泡缓慢上升。已知大气压强2rp01.010 5 Pa,水的密度 1.010 3 kg/m3,重力加速度大小 g10 m/s 2。()求在水下 10 m 处气泡内外的压强差;()忽略水温随水深的

8、变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。7(多选) 下列说法正确的是( )A显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大 来源:C分子势能随着分子间距 离的增大,可能先减小后增大D在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大易错起源 1、分子动理论 内能及热力学定律例 1(多选) 两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是( )A分子力先增大,后一直减

9、小B分子力先做正功,后做负功C分子动能先增大,后减小D分子势能先增大,后减小E分子势能和动能之和不变【变式探究】(多选)下列说法中正确的是( )A气体放出热量,其分子的平均动能可能增大B布朗运动不是液体分子的运动,但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律E某气体的摩尔体积为 V,每个分子的体积为 V0,则阿伏加德罗常数可表示为 NAVV0【名师点睛】1估算问题(1)油膜法估算分子直径:dVSV 为纯油体积,S 为单分子油膜面积(2)分子总数:N nN A NA NAmMm

10、 VVm注意:对气体而言,N 。VV个(3 )两种模型:球模型:V R 3(适用于估算液体、固体分子直径)43立方体模型:Va 3(适用于估算气体分子间距 )【锦囊妙计,战胜自我】2反映分子运动规律的两个实例(1)布朗运动:研究对象:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒。运动特点:无规则、永不停息。相关因素:颗粒大小、温度。(2)扩散现象产生原因:分子永不停息的无规则运动。相关因素:温度。如诊断卷第 2 题第(1)问,扩散现象是分子无规则热运动产生的,不是物质间的 化学反应或液体对流形成的,故 B、E 均错误。3对热力学定律的理解(1)改变物体内能的方式有两种,只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的

11、。(2)热力学第一定律 UQW 中 W 和 Q 的符号可以这样确定:只要此项改变对内能增加有正贡献的即为正。(3)对热力学第二定律的理解:热量可以由低温物体传递到高温物体,也可以从单一热源吸收热量全部转化为功,但不引起其他变化是不可能的。易错起源 2、固体、液体和气体例 2(多选) 下列说法正确的是( )A将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,

12、内能也保持不变【变式探究】下列说法正确的是( )A液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,故液体表面存在 张力B悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动,这种运动是分子热运动C把很多小的单晶体放在一起,就变成了非晶体D第二类永动机没有违反能量守恒定律E绝对零度不可达到【名师点睛】来源:Z,xx,k.Com【锦囊妙计,战胜自我】1对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体,才可能具有各向异性。(2)各种晶体都具有固定熔点,晶体熔化时,温度不变,吸收的热量全部用于分子势能增加。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异构体,如金刚石和石墨。2正确理解温度的微含义(1)温度是分

13、子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大。(2)温度越高,物体分子动能总和增大,但物体的内能不一定越大。明白以上两点,即可判断诊断卷第 4 题第(1)问的 A 选项。3对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果,温度越高,气体分子密度越大,气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的。易错起源 3、气体实验定律和理想气体状态方程例 3、如图所示,一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为 m12.50 kg,横截面积为 S180.0 cm2;小活塞的质量为 m21.50 kg,横截面积为

14、S240.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为 l40.0 cm;气缸外大气的压强为 p1.0010 5 Pa,温度为 T303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距 ,两活塞间封闭气体的温度为 T1495 K。现l2气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度大小 g 取 10 m/s2。求:(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,气缸内封闭气体的温度;(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。【变式探究】如图所示,两端开口、粗细均匀的长直 U 形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为 15 cm的空气柱,气体温度为 300 K 时,空气

15、柱在 U 形管的左侧。(1)若保持气体的温度不变,从左侧开口处缓慢地注入 25 cm 长的水银柱,管内的空气柱长为多少?(2)为了使空气柱的长度恢复到 15 cm,且回到原位置,可以向 U 形管内再注入一些水银,并改变气体的温度,应从哪一侧注入长度为多少的水银柱?气体的温度变为多少?(大气压强 p075 cmHg,图中标注的长度单位均为 cm)【举一反三】一粗细均匀的 J 形玻璃管竖直放置,短臂端封闭,长臂端(足够长) 开口向上,短臂内封有一定质量的理想气体,初始状态时管内各段长度如图甲所示 ,密闭气体的温度为 27 ,大气压强为75 cmHg。求:(1)若沿长臂的管壁缓慢加入 5 cm 长的

16、水银柱并与下方的水银合为一体,为使密闭气体保持原来的长度,应使气体的温度变为多少?(2)在第(1)问的情况下,再使玻璃管沿绕过 O 点的水平轴在竖直平面内逆时针转过 180,稳定后密闭气体的长度为多少?(3)在图乙所给的 p T 坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化过程。【名师点睛】【锦囊妙计,战胜自我】1压强的计算(1)被活塞、气缸封闭的气体,通常分析活塞或气缸的受力,应用平衡条件或牛顿第二定律求解。(2)被液柱封闭的气体压强,若分析液柱受力,应用平衡条件或牛顿第二定律求解,得出的压强单位为Pa。2合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定,p、V、T 均发生变化,则选用

17、理想气体状态方程列式求解。(2)若气体质量一定,p、V、T 中有一个量不发生变化,则选用对应的实验定律列方程求解。由活塞、液柱相联系的“两团气”问题,要注意寻找两团气之间的压强、体积或位移关系,列出辅助方程,最后联立求解。1 (1)下列说法中正确的是_。( 填正确答案标号)A2时水已经结为冰,水分子停止了热运动B物体温度越高,物体内部分子热运动的平均动能越大C内能不同的物体,物体内部分子热运动的平均动能可能相同D一定质量的气体分子的 平均速率增大,气体的压强可能减小E热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态(2)一定质量的理想气体经历了如图 1 所示的状态变化。图 1()已知从 A 到

18、 B 的过程中,气体对外放出 600 J 的热量,则从 A 到 B,气体的内能变化了多少?()试判断气体在状态 B、C 的温度是否相同。如果知道气体在状态 C 时的温度 TC300 K,则气体在状态 A 时的温度为多少?2 (1)下列说法正确的是_。( 填正确答案标号)A布朗运动反映了组成固体小颗粒的分子的无规则运动B热量可以从低温物体传递到高温物体C一定质量的理想气体,体积减小、温度不变时,气体的内能不变D温度降低,物体内分子运动的速率不一定都变小E随着科学技术的发展,人类终会制造出效率为 100%的热机(2)在一端封闭、内径均匀的光 滑直玻璃管内,有一段长为 l16 cm 的水银柱封闭着一

19、定质量的理想气体。当玻璃管水平放置达到平衡时如图 2 甲所示,被封闭气柱的长度 l123 cm;当管口向上竖直放置时,如图乙所示,被封闭气柱的长度 l219 cm 。已知重力加速度 g10 m/s 2,不计温度的变化。求:图 2()大气压强 p0(用 cmHg 表示);()当玻璃管开口向上以 a5 m/s 2 的加速度匀加速上升时,水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度。3(1)下列说法中正确的是_。( 填正确答案标号)A物体中分子热运动动能的总和等于物体的内能 来源:Z+xx+k.Com来源:B橡胶无固定熔点,是非晶体C饱和汽压与分子密度有关,与温度无关D热机的效率总小于 1E对于同一种气体,温度越高,分子平均动能越大(2)如图 3 甲所示,封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上,开口向右放置,活塞的横截面积为 S。活塞通过轻绳连接了一个质量为 m 的小物体,轻绳跨在定滑轮上。开始时汽缸内外压强相同,均为大气压 p0(mgp0S)。汽缸内气体的温度 T0,轻绳处在伸直状态。不计摩擦。缓慢降低汽缸内温度,最终使得气体体积减半,求:图 3()重物刚离地时汽缸内的温度 T1;()气体体积减半时的温度 T2;()在图乙坐标系中画出气体状态变化的整个过程。并标注相关点的坐标值。4(1)下列说法正确的是_。( 填正确答案标号)A松香在熔化过程中温度不变,分子平均动能不变

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