高考物理能力梯级提升思维高效练习70分子动理论气体及热力学定律

高考物理能力梯级提升思维高效练习70分子动理论气体及热力学定律

高考物理能力梯级提升思维高效练习7.0分子动理论气体及热力学定律 ‎1.(2018·南京模拟）（1）以下说法正确的选项是___________.‎ A.当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力一定减小 B.大量分子的集体行为是不规则的，带有偶然性 C.晶体和非晶体在一定的条件下可以转化 D.人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能 ‎（2）一定质量的理想气体，体积由V1压缩至V2，第一次是经过一个等温过程，最终气体压强是p1、气体内能是E1；第二次是经过一个等压过程，最终气体压强是p2、气体内能是E2；则p1________p2,E1_________E2.(填“>”、“＝”或“<”）‎ ‎（3）当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约‎2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒.现用滴管从量筒中取V体积的溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴.‎ ‎①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸 薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图 所示.（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油 膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍 去）则油膜面积为_________.‎ ‎②求出估算油酸分子直径的表达式.‎ ‎ 2.(2017·山东高考)（1）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的选项是_____________.‎ a．液晶的分子势能与体积有关 b．晶体的物理性质都是各向异性的 c．温度升高，每个分子的动能都增大 d．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 ‎（2）气体温度计结构如下图.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=‎14 cm.后来放入待测恒温槽中，上下移动D，使左管C中水银面在O点处，测得右管D中水银面高出O点h2=‎44 cm（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg）‎ 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”).‎ ‎ 3.(2018·江苏高考)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量.在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ,空气_________(选填“吸收”或“放出”)热量.‎ ‎(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为‎1.3kg/m3和‎2.1kg/m3，空气的摩尔质量为‎0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1.若潜水员呼吸一次吸入‎2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字)‎ ‎4.(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，以下说法正确的选项是____________.(填写选项前的字母)‎ A.气体分子间的作用力增大 B.气体分子的平均速率增大 C.气体分子的平均动能减小 D.气体组成的系统的熵增加 ‎(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡_________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J.气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.‎ ‎5.(1)下列说法中正确的选项是（ ）‎ A.物体从外界吸收热量时其内能一定增大 B.悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 C.当分子间的距离增大时，其分子力一定减小 D.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 ‎(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p-V图象如下图.已知该气体在状态A时的温度为‎27 ℃‎.则：‎ ‎①该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？‎ ‎②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？‎ ‎6.（2018·常州模拟）（1）根据热力学定律和分子动理论，以下说法正确的 是（ ）‎ A.气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 B.物体的温度为‎0℃‎时，物体分子的平均动能为零 C.分子势能一定随分子间距离的增大而增大 D.给物体加热，物体的内能不一定增加 ‎（2）如下图的p-V图中，一定质量的理想气 体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收 热量420 J，同时膨胀对外做功300 J，当气体从 状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做 功200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是 多少？‎ 答案解析 ‎1.【解析】（1）选C、D.当两个分子间的分子势能增大时，分子作用力做负功，但分子力不一定减小，大量分子的集体行为满足统计规律不具有偶然性，因此选项A、B错误，晶体和非晶体在一定条件下可以转化，选项C正确，人类利用能源就是将高品质的能量释放出来最终转化为低品质的内能，选项D正确.‎ ‎（2）设理想气体的初始压强为p0,初始温度为t.体积由V1压缩至V2,等温变化后，根据关系式pV＝C知，p1>p0,内能不变，但外界对气体做功，由热力学第一定律知E1＝E0+W，若经过等压变化，则＝C，p2＝p0,T2p2,E1>E2.‎ ‎(3)①由图可知，油膜面积为8S；②一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V0＝×,而一滴单分子油酸薄膜的面积为8S,油酸分子直径d就等于单分子油酸薄膜的厚度，即d=.‎ 答案：（1）C、D （2）> >‎ ‎(3)①8S ②‎ ‎2.【解析】（1）选a、d.液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关，a正确.晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体物理性质表现为各向同性，b错误.温度升高时，分子的平均动能增大，但不是每一个分子动能都增大，c错误.露珠由于受到表面张力的作用，表面积有收缩到最小的趋势即呈球形，d正确.‎ ‎（2）此过程中由于被封闭理想气体温度升高，故内能增大；由热力学第一定律知在没对外做功的前提下应该从外界吸收热量.‎ 答案：（1）a、d （2）增大 吸热 ‎3.【解析】(1)根据热力学第一定律W+Q=ΔU，第一阶段W1=24 kJ，ΔU1=0,所以Q1=-24 kJ，放热.第二阶段W2=0，Q2=-5 kJ，所以ΔU2=-5 kJ，两过程共放热Q=Q1+Q2=-29 kJ，内能变化ΔU=-5 kJ，即减少5 kJ.‎ ‎(2)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn= NA=NA，代入数据得Δn=3×1022.‎ 答案：(1)5 放出 (2)3×1022个 ‎4.【解析】(1)掌握分子动理论和热力学定律才能准确处理此题.气泡在上升过程中气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上表达为分子间距增大，分子间引力减小，温度不变所以气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大.D项正确.‎ ‎(2)此题从热力学第一定律入手，抓住理想气体内能只与温度有关的特点进行处理.理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU=Q+W得，物体对外做功0.6 J，则一定同时从外界吸收0.6 J的热量，才能保证内能不变.而温度上升的过程，内能增加了0.2 J.‎ 答案：(1)D (2)吸收 0.6 0.2‎ ‎5.【解析】(1)由热力学第一定律可知，物体内能的变化由做功和热传递共同决定，故A错;当分子间的距离r＜r0时，r增大，分子力减小，当r=r0时，分子力为零，当r由r0开始增大时,分子力先增大后减小，故C错;悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，合力越小，布朗运动越不明显，故B选项错误.根据温度的微观定义分析可知，D选项正确.‎ ‎(2)①A→C由温度相等得：ΔU=0‎ ‎②A→C的过程中是吸热，吸收的热量 Q=W=pΔV=1×105×(3×‎10-3-1‎×10-3)J=200 J 答案：(1)D (2)①0 ②吸热 200 J ‎6.【解析】（1）选A、D.温度是气体分子平均动能的标志，A项正确，0℃时分子仍有动能，当温度趋近于绝对零度时，分子的平均动能才趋近于零，B项错；因不知分子间距是大于平衡位置还是小于平衡位置，故无法判断分子势能的变化特点，C项错；由热力学第一定律ΔU=Q+W知，改变物体内能的方式有做功和热传递两种，D项正确.‎ ‎（2）一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀时对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律得，气体内能的增加量为ΔU=Q1+W1=420 J+（-300 J）＝120 J，气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2=200 J的功.因而气体放热，则Q2＝ΔU′-W2=(-120 J)-200 J=-320 J.‎ 答案：（1）A、D （2）放热320 J