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2019-2020年高三物理二輪復習 專題限時練13 第1部分 專題13 分子動理論、氣體及熱力學定律 一、選擇題(本題共6小題，每小題5分．在每小題給出的選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有錯選的得0分) 1．(xx山東高考)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻．關(guān)于該現(xiàn)象的分析正確的是(　　) A．混合均勻主要是由于碳粒受重力作用 B．混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動 C．使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速 D．墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學反應(yīng)引起的 2．(xx江蘇高考)對下列幾種固體物質(zhì)的認識，正確的有(　　) A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體 B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體 C．天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則 D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同 3．(xx全國卷Ⅰ)下列說法正確的是(　　) A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體 B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì) C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變 4．(xx廣東高考)圖137為某實驗器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣(　　) 圖137 A．內(nèi)能增大 B．壓強增大 C．分子間引力和斥力都減小 D．所有分子運動速率都增大 5．給體積相同的兩個容器A、B分別裝滿溫度為60 ℃的熱水和6 ℃的冷水．下列說法中正確的是(　　) A．由于溫度是分子平均動能的標志，所以容器A中水分子的平均動能比容器B中水分子的平均動能大 B．由于溫度越高，布朗運動越劇烈，所以容器A中水分子的布朗運動比容器B中水分子的布朗運動更劇烈 C．若把A、B兩個容器靠在一起，則A、B兩容器內(nèi)水的內(nèi)能都將發(fā)生改變，這種改變內(nèi)能的方式叫熱傳遞 D．由于A、B兩容器內(nèi)水的體積相等，所以A、B兩容器中水分子間的平均距離相等 E．已知水的相對分子質(zhì)量是18，若容器B中水的質(zhì)量為3 kg，水的密度為1.0103 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023mol－1，則容器B中水分子個數(shù)約為1.01026 6．下列說法中正確的是(　　) A．分子間的距離增大時，分子勢能一定增大 B．晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點 C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．物體吸熱時，它的內(nèi)能可能不增加 E．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱 二、計算題(本題共6小題，共計50分．解答過程要有必要的文字說明和解題步驟) 7．(8分)(xx重慶高考)北方某地的冬天室外氣溫很低，吹出的肥皂泡會很快凍結(jié)．若剛吹出時肥皂泡內(nèi)氣體溫度為T1、壓強為p1，肥皂泡凍結(jié)后泡內(nèi)氣體溫度降為T2.整個過程中泡內(nèi)氣體視為理想氣體，不計體積和質(zhì)量變化，大氣壓強為p0.求凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強差． 8．(8分)(xx江蘇高考)給某包裝袋充入氮氣后密封，在室溫下，袋中氣體壓強為1個標準大氣壓、體積為1 L．將其緩慢壓縮到壓強為2個標準大氣壓時，氣體的體積變?yōu)?.45 L．請通過計算判斷該包裝袋是否漏氣． 9．(8分)(xx海南高考)如圖138所示，一底面積為S，內(nèi)壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的相同活塞A和B；在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體，平衡時體積均為V.已知容器內(nèi)氣體溫度始終不變，重力加速度大小為g，外界大氣壓強為p0.現(xiàn)假設(shè)活塞B發(fā)生緩慢漏氣，致使B最終與容器底面接觸．求活塞A移動的距離． 圖138 10．(8分)如圖139所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C，此過程中氣體吸收的熱量Q＝7.0102 J．已知在狀態(tài)A時氣體溫度為TA＝300 K，求： 圖139 (1)在狀態(tài)B、C時氣體的溫度； (2)此過程中氣體內(nèi)能的增量． 11．(8分)如圖1310所示，在圓柱形氣缸中用具有質(zhì)量的光滑導熱活塞密閉有一定質(zhì)量的理想氣體，在氣缸底部開有一小孔，與U形水銀管相連，已知外界大氣壓為p0＝75 cmHg，室溫t0＝27 ℃，穩(wěn)定后兩邊水銀面的高度差為Δh＝1.5 cm，此時活塞離容器底部的高度為L＝50 cm.已知柱形容器橫截面積S＝0.01 m2，75 cmHg＝1.0105Pa. 圖1310 (1)求活塞的質(zhì)量； (2)使容器內(nèi)溫度降至－63 ℃，求此時U形管兩側(cè)水銀面的高度差和活塞離容器底部的高度L′. 12．(10分)(xx棗莊模擬)如圖1311甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S＝110－3m2.活塞的質(zhì)量為m＝2 kg，厚度不計．在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B下方汽缸的容積為1.010－3m3，A、B之間的容積為2.010－4m3，外界大氣壓強p0＝1.0105 Pa.開始時活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0，溫度為27 ℃.現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327 ℃.求： (1)活塞剛離開B處時氣體的溫度t2； (2)缸內(nèi)氣體最后的壓強； (3)在圖乙中畫出整個過程中的pV圖線． 甲　　　　　　　　　　乙 圖1311  【詳解答案】 1．BC　墨滴入水，最后混合均勻，這是擴散現(xiàn)象，碳粒做布朗運動，水分子做無規(guī)則的熱運動；碳粒越小，布朗運動越明顯，混合均勻的過程進行得越迅速，選項B、C正確． 2．AD　晶體在熔化過程中溫度保持不變，食鹽具有這樣的特點，則說明食鹽是晶體，選項A正確；蜂蠟的導熱特點是各向同性的，燒熱的針尖使蜂蠟熔化后呈橢圓形，說明云母片的導熱特點是各向異性的，故云母片是晶體，選項B錯誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，則該物質(zhì)微粒在空間的排列是規(guī)則的，選項C錯誤；石墨與金剛石皆由碳原子組成，但它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)是不同的，選項D正確． 3．BCD　將一晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故選項A錯誤．單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學性質(zhì)不同，故選項B正確．例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，故選項C正確．晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如天然水晶是晶體，熔融過的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，故選項D正確．熔化過程中，晶體的溫度不變，但內(nèi)能改變，故選項E錯誤． 4．AB　在水加熱升溫的過程中，封閉氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，選項A正確；根據(jù)＝C知，氣體的壓強增大，選項B正確；氣體的體積不變，氣體分子間的距離不變，分子間的引力和斥力不變，選項C錯誤；溫度升高，分子熱運動的平均速率增大，但并不是所有分子運動的速率都增大，選項D錯誤． 5．ACE　布朗運動不是水分子的運動，而是水中小顆粒的無規(guī)則運動，所以選項B錯誤；由于A、B兩容器中水的密度不同(熱水的密度較小)，所以A、B兩容器中水的質(zhì)量不同，水分子的個數(shù)不同，水分子間的平均距離也不相等，選項D錯誤；根據(jù)題意，水的摩爾質(zhì)量為18 g/mol，容器B中水的物質(zhì)的量為n＝mol＝ mol，所以容器B中水分子個數(shù)約為N＝nNA＝1.01026，選項E正確． 6．BDE　分子間的距離有一個特殊值r0，此位置分子間引力與斥力平衡，分子勢能最?。敺肿娱g的距離小于r0時，分子勢能隨距離的增大而減小，當分子間的距離大于r0時，分子勢能隨距離的增大而增大，選項A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化．在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項C錯誤． 7．解析：肥皂泡內(nèi)氣體等容變化，凍結(jié)后，設(shè)膜內(nèi)氣體壓強為p2，則＝，得p2＝p1，則肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強差Δp＝p2－p0＝p1－p0. 答案：p1－p0 8．解析：若不漏氣，設(shè)加壓后的體積為V1，由玻意耳定律知：p0V0＝p1V1，代入數(shù)據(jù)得V1＝0.5 L，因為0.45 L<0.5 L，說明包裝袋漏氣． 答案：漏氣 9．解析：A與B之間、B與容器底面之間的氣體壓強分別為p1、p2，在漏氣前，對A分析有p1＝p0＋，對B有p2＝p1＋ B最終與容器底面接觸后，AB間的壓強為p，氣體體積為V′，則有p＝p0＋ 因為溫度始終不變，對于混合氣體有(p1＋p2)V＝pV′設(shè)活塞B厚度為d，漏氣前A距離底面的高度為 h＝＋d 漏氣后A距離底面的高度為h′＝＋d 聯(lián)立可得Δh＝h′－h(huán) 以上各式聯(lián)立化簡得Δh＝. 答案： 10．解析：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體等壓變化 ＝ 解得TB＝400 K 從狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體等容變化，＝ 解得TC＝800 K. (2)理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，對外做的功W＝pA(VB－VA)＝1.0105(8.0－6.0)10－3J＝2.0102J，根據(jù)熱力學第一定律有ΔU＝Q－W 代入數(shù)據(jù)得ΔU＝5.0102 J. 答案：(1)TB＝400 K　TC＝800 K　(2)5.0102 J 11．解析：(1)根據(jù)U形管兩側(cè)水銀面的高度差為Δh＝1.5 cm，可知A中氣體壓強pA1＝p0＋pΔh＝75 cmHg＋1.5 cmHg＝76.5 cmHg 而pA1＝p0＋p塞 所以活塞產(chǎn)生的壓強p塞＝1.5 cmHg＝1.5105Pa＝0.02105 Pa 由p塞＝mg/S，解得m＝2 kg. (2)由于活塞光滑，所以氣體等壓變化，U形管兩側(cè)水銀面的高度差不變 仍為Δh＝1.5 cm 初狀態(tài)：溫度T1＝300 K，體積V1＝50 cmS； 末狀態(tài)：溫度T2＝210 K，體積V2＝L′S 由蓋呂薩克定律，＝ 解得活塞離容器底部的高度L′＝35 cm. 答案：(1)2 kg　(2)1.5 cm　35 cm 12．解析：(1)活塞剛離開B處時，設(shè)氣體的壓強為p2，由二力平衡可得p2＝p0＋， 解得p2＝1.2105Pa. 由查理定律得＝， 解得t2＝127 ℃. (2)設(shè)活塞最終移動到A處，缸內(nèi)氣體最后的壓強為p3，由理想氣體狀態(tài)方程得＝， 解得p3＝1.5105 Pa. 因為p3＞p2，故活塞最終移動到A處的假設(shè)成立． (3)如圖所示． 答案：(1)127 ℃　(2)1.5105Pa　(3)見解析圖