【物理】2020届二轮复习专题六分子动理论、气体及热力学定律作业

【物理】2020届二轮复习专题六分子动理论、气体及热力学定律作业

‎[限时练·通高考]　　　　　　　　　　　　　　　 　科学设题　拿下高考高分 ‎ (45分钟)‎ ‎[刷基础]‎ ‎1．(多选)(2019·河北保定高三3月理科综合)下列说法中正确的是(　　)‎ A．—定质量的理想气体体积增大时，其内能一定减少 B．气体的温度降低，某个气体分子热运动的动能可能增加 C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中不会有水分子飞出水面 D．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 解析：根据公式＝C可得体积增大，有可能压强减小，温度不变，其内能不变，A错误；温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，物体温度降低，不是每个分子热运动的动能均降低，个别分子动能有可能增加，B正确；水蒸气达到饱和状态时，蒸发和液化达到动态平衡，仍旧会有蒸发现象，仍旧会有水分子飞出水面，C错误；压强就是因为大量气体分子不断碰撞容器器壁而产生的，D正确．‎ 答案：BD ‎2．(多选)关于固体、液体和气体，下列说法正确的是(　　)‎ A．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的 B．液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力 C．液体的蒸发现象在任何温度下都能发生 D．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的 解析：无论固体、液体还是气体，其内部分子都在永不停息地做无规则运动，A错误；当分子间距离为r0时，分子间的引力和斥力相等，液体表面层的分子比较稀疏，分子间距离大于r0，所以分子间作用力表现为引力，B正确；蒸发只发生在液体表面，在任何温度下都能发生，C正确；汽化是物质从液态变成气态的过程，汽化分为蒸发和沸腾两种情况，不是分子间的相互排斥产生的，D错误．‎ 答案：BC ‎3．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动 B．液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离 C．扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生 D．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能不一定减小 解析：布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，固体颗粒的运动是所有颗粒分子整体在运动，不能证明组成固体颗粒的分子在做无规则运动，故A错误；液体表面分子比较稀疏，故液体表面分子间距离大于内部分子之间距离，故B正确；扩散现象可以在液体、气体中进行，也能在固体中发生，故C错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但是分子势能的变化却不一定，如分子之间距离从小于r0位置开始增大，则分子势能先减小后增大，故D正确．‎ 答案：BD ‎4．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．一个热力学系统吸收了热量，其内能不一定增加 B．绝热情况下，外界对物体做了正功，物体的内能也不一定增加 C．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%‎ D．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它不仅违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律 解析：一个热力学系统的内能增量等于气体从外界吸收的热量与外界对它所做的功的和，所以A正确，B错误；根据热力学第二定律“不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响”，可以判断C正确；第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律，D错误．‎ 答案：AC ‎5．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．A→B过程中，气体放出热量 B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大 C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 解析：A→B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，故A正确；B→C为等压过程，体积增大，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度升高，内能增加，故气体分子的平均动能增大，故B正确；C→D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，故C错误；D→A为等容过程，体积不变，压强变小，由＝C可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，故D错误．‎ 答案：AB ‎6．如图所示，右侧有挡板的导热汽缸固定在水平地面上，汽缸内部总长为‎21 cm，活塞横截面积为‎10 cm2，厚度为‎1 cm，给活塞施加一向左的水平恒力F＝20 N，稳定时活塞封闭的气柱长度为‎10 cm.大气压强为1.0×105 Pa，外界温度为‎27 ℃‎，不计摩擦．‎ ‎(1)若将恒力F方向改为水平向右，大小不变，求稳定时活塞封闭气柱的长度；‎ ‎(2)若撤去外力F，将外界温度缓慢升高，当挡板对活塞的作用力大小为60 N时，求封闭气柱的温度．‎ 解析：(1)恒力F水平向左时，对活塞，根据受力平衡条件有 F＋p0S＝p1S 代入数据解得p1＝1.2×105 Pa 恒力F水平向右时，稳定时活塞受力平衡，有 p0S＝p2S＋F 代入数据解得p2＝0.8×105 Pa 气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2‎ 其中V1＝l1S＝10 cm·S，V2＝l2S 代入数据解得l2＝15 cm.‎ ‎(2)升温前封闭气柱温度T1＝300 K；‎ 升温后封闭气柱温度设为T3，最后气柱长度 l3＝(21－1)cm，‎ 气柱的压强p3＝p0＋＝1.6×105 Pa, 体积V3＝l3S 根据气体状态变化方程有 ＝ 解得T3＝800 K 则t＝527 ℃.‎ 答案：(1)15 cm　(2)527 ℃‎ ‎7．如图甲所示，开口向上、内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，在汽缸P、Q两处设有卡口，使厚度不计的活塞只能在P、Q之间运动．开始时活塞停在Q处，温度为300 K，现缓慢加热缸内气体，直至活塞运动到P处，整个过程中的p V图线如图乙所示．设外界大气压强p0＝1.0×105 Pa.‎ ‎(1)说出图乙中气体状态的变化过程、卡口Q下方气体的体积以及两卡口之间的汽缸的体积；‎ ‎(2)求活塞刚离开Q处时气体的温度以及缸内气体的最高温度．‎ 解析：(1)从题图乙可以看出，气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化，由题图乙可知，卡口Q下方气体的体积V0＝1.0×10－3 m3‎ 两卡口之间的汽缸的体积ΔV＝1.2×10－3 m3－1.0×10－3 m3＝2×10－4 m3.‎ ‎(2)从题图乙可以看出开始时缸内气体的压强为0.9p0‎ 活塞刚离开Q处时，气体压强p2＝1.2p0‎ 由查理定律有＝ 解得t2＝127 ℃‎ 设活塞最终移动到P处，由理想气体状态方程有＝ 解得t3＝327 ℃.‎ 答案：(1)气体先做等容变化，然后做等压变化，最后做等容变化　1.0×10－3 m3　2×10－4 m3　(2)127 ℃　327 ℃‎ ‎[刷综合]‎ ‎8．如图所示的薄壁玻璃管，上端开口且较粗，截面积S1＝‎2 cm2，下端封闭且较细，截面积S2＝‎1 cm2，上、下管的长度均为L＝‎12 cm.一段水银柱把一定质量的理想气体封闭在细管内，两水银面正好均在两部分玻璃管的正中央位置．已知大气压强p0相当于‎76 cm高水银柱产生的压强，气体初始温度为T1＝264 K，重力加速度g取‎10 m/s2.‎ ‎(1)若缓慢升高气体温度，求当细管内的水银刚被全部排出时气体的热力学温度T2；‎ ‎(2)若继续升高温度，要使水银不溢出，则热力学温度T3不能超过多少？‎ 解析：(1)设水银全部进入上端玻璃管时，水银柱的长度为x，则S1＋S2＝xS1，‎ 得x＝＝9 cm 初态压强p1＝p0＋ph1＋ph2＝88 cmHg，末态压强p2＝p0＋px＝85 cmHg 初态体积V1＝S2＝6 cm3，末态体积V2＝LS2＝12 cm3‎ 由理想气体状态方程＝，解得T2＝510 K.‎ ‎(2)继续升高温度气体经历等压过程，则由盖—吕萨克定律知，＝ 其中V3＝LS2＋(L－x)S1＝18 cm3‎ 解得T3＝765 K.‎ 答案：(1)510 K　(2)765 K ‎9．如图所示，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S＝‎100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B，A、B的质量均为m＝‎62.5 kg，两物块与平台间的动摩擦因数均为μ＝0.8.两物块间距为d＝‎10 cm.开始时活塞距缸底L1＝‎10 cm，缸内气体压强p1等于外界大气压强p0＝1×105 Pa，温度t1＝‎27 ℃‎.现对汽缸内的气体缓慢加热，(g＝‎10 m/s2)求：‎ ‎(1)物块A开始移动时，汽缸内的温度；‎ ‎(2)物块B开始移动时，汽缸内的温度．‎ 解析：(1)物块A开始移动前气体做等容变化，则有 p2＝p0＋＝1.5×105 Pa 由查理定律有＝，‎ 解得T2＝T1＝450 K.‎ ‎(2)物块A开始移动后，气体做等压变化，到A与B刚接触时 p3＝p2＝1.5×105 Pa，V3＝(L1＋d)S，‎ V2＝L1S 由盖—吕萨克定律有＝，‎ 解得T3＝T2＝900 K 之后气体又做等容变化，设物块A和B一起开始移动时气体的温度为T4，则 p4＝p0＋＝2.0×105 Pa，V4＝V3‎ 由查理定律有＝，‎ 解得T4＝T3＝1 200 K.‎ 答案：(1)450 K　(2)1 200 K