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課時作業(yè)14　分子動理論、氣體及熱力學定律 1．(1)對于圖中各圖線說法正確的是__________． A．圖甲為氧氣分子在不同溫度下的速率分布圖象，由圖可知狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度高 B．圖乙為一定質量的理想氣體狀態(tài)變化的p－V圖線，由圖可知氣體由狀態(tài)A變化到B的過程中，氣體分子平均動能先增大后減小 C．圖丙為分子間作用力的合力與分子間距離的關系，可知當分子間的距離r>r0時，分子勢能隨分子間的距離增大而增大 D．液體表面層分子間的距離比液體內部分子間的距離大；附著層內液體分子間的距離小于液體內部分子間的距離 E．一定質量的理想氣體在等壓膨脹過程中，氣體內能增加的同時向外界釋放熱量 (2)一上端開口、下端封閉的細長玻璃管傾斜放置，與水平面夾角θ＝30?.玻璃管的中間有一段長為l2＝50 cm的水銀柱，水銀柱下部封有長l1＝25 cm的空氣柱，上部空氣柱的長度l3＝60 cm.現(xiàn)將一活塞從玻璃管開口處緩緩往下推，使管下部空氣長度變?yōu)閘1′＝20 cm，如圖所示．假設活塞下推過程中沒有漏氣，已知大氣壓強為p0＝75 cmHg，環(huán)境溫度不變，求活塞下推的距離Δl. 解析：(1)A項，狀態(tài)①的速度較高的粒子比狀態(tài)②多，所以狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度高，故A項正確；B項，對于一定量的氣體由狀態(tài)變化到的過程，由理想氣體狀態(tài)方程得其溫度先增大后減小，故B項正確；C項，當分子間的距離時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離增大，分子力做負功，分子勢能增大，故C項正確；D項，由于揮發(fā)，液體表面具有收縮的趨勢，即液體表面表現(xiàn)為張力，是液體表面分子間距離大于液體內部分子間的距離；對于不同性質的液體，附著層內液體分子間的距離可能大于也可能小于液體內部分子間的距離，故D項錯誤；E項，一定質量的理想氣體在等壓膨脹過程中，吸收外界熱量，氣體內能增加，故E項錯誤．綜上所述，本題正確答案為A、B、C. (2)以cmHg為壓強單位．在活塞下推前，玻璃管下部空氣柱壓強為p1＝p0＋l2sin30? 設活塞下推后，下部空氣柱的壓強為p1′，由玻意耳定律得： p1l1＝p1′l1′ 設此時玻璃管上部空氣柱的壓強為p2′，則：p2′＝p1′－l2sin30? 由玻意耳定律得：p0l3＝p2′l3′ 設活塞下推距離為Δl時即：Δl＝l1＋l3－(l1′＋l3′)得Δl＝20 cm. 答案：(1)ABC　(2)20 cm 2．(1)下列有關熱學知識的敘述中，正確的是________． A．布朗運動是指懸浮在液體中的花粉分子的無規(guī)則運動 B．隨著分子間距離的增大，分子間的引力和斥力都減小 C．晶體沿不同方向的物理性質是一樣的，具有各向同性 D．一定質量的理想氣體在等溫變化過程中，內能一定不變 E．一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳遞給高溫物體 (2)如圖所示，噴灑農藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總容積為15 L，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為2 L，打氣筒活塞每次可以打進1 atm、150 cm3的空氣，忽略打氣和噴藥過程氣體溫度的變化． (ⅰ)噴藥前若要使氣體壓強增大到2.5 atm，應打氣多少次？ (ⅱ)如果壓強達到2.5 atm時停止打氣，并開始向外噴藥，那么當噴霧器不能再向外噴藥時，桶內剩下的藥液還有多少升？ 解析：(1)布朗運動是指懸浮微粒的無規(guī)則運動，注意微粒不是分子，布朗運動也不是花粉分子的熱運動，選項A錯誤；由于分子之間的引力和斥力都來源于電荷之間的作用力，所以隨著分子之間的距離的增大，根據(jù)庫侖定律，分子間的引力和斥力都減小，選項B正確；有些晶體沿不同方向的導熱或導電性能不同，有些晶體沿不同方向的光學性質不同，選項C錯誤；由于理想氣體的內能只與溫度有關，所以一定質量的理想氣體在等溫變化過程中，內能一定不變，選項D正確；一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳遞到高溫物體，例如冰箱，選項E正確． (2)(ⅰ)設應打n次，則有：p1＝1 atm，V1＝150 cm3n＋2 L＝0.15n L＋2 L，p2＝2.5 atm，V2＝2 L 根據(jù)玻意耳定律得：p1V1＝p2V2 解得n＝20 (ⅱ)由題意可知：V′1＝2 L，p′1＝2.5 atm；p′2＝1 atm 根據(jù)玻意耳定律得p′1V′1＝p′2V′2 V′2＝V′1＝5 L 剩下的藥液V＝15 L－5 L＝10 L 答案：(1)BDE　(2)(ⅰ)20　(ⅱ)10 L 3．(1)下列說法中正確的是__________． A．單位時間內氣體分子對容器壁單位面積上碰撞次數(shù)減少，氣體的壓強可能增大 B．液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學性質的各向異性 C．用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏伽德羅常數(shù)，只需再知道油的密度即可 D．空調機在制冷過程中，從室內吸收的熱量等于向室外放出的熱量 E．使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法 (2)如圖甲所示，可沿內部長度為L＝1 m的汽缸壁自由活動的活塞將密封充有一定質量的理想氣體的圓筒形導熱汽缸分隔成A、B兩部分，活塞與汽缸底部由一輕彈簧相連．A部分高度為L1＝0.8 m，此時活塞受到的彈簧作用力與重力的大小相等，B部分氣體壓強為p0.設活塞厚度不計，彈簧原長恰好與汽缸內長度相等，環(huán)境的溫度恒為T1＝300 K. (ⅰ)將該裝置水平放置如圖乙時，平衡后B部分氣體的長度為L2＝0.1 m，則彈簧的勁度系數(shù)k與活塞的橫截面積S之比為多少？ (ⅱ)將該裝置倒置如圖丙且放入恒溫箱內，平衡后B部分氣體的長度為L2＝0.1 m，則恒溫箱的溫度T2為多少？ 解析：(1)單位時間內氣體分子對容器壁單位面積上碰撞次數(shù)減少，如果氣體的溫度升高，氣體對容器壁的碰撞力變大，則氣體的壓強也可能增大，選項A正確；液晶既像液體一樣具有流動性，又跟某些晶體一樣具有光學性質的各向異性，選項B正確；用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏伽德羅常數(shù)，只需再知道油的摩爾體積即可，選項C錯誤；空調機在制冷過程中消耗了電能，總體上放出熱量，從室內吸收的熱量小于向室外放出的熱量，選項D錯誤；溫度越高，飽和汽壓越大，則使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法，選項E正確． (2)(ⅰ)開始時活塞受到的彈簧作用力與重力的大小相等，A、B兩部分的氣體壓強相等，均為p0 在圖乙狀態(tài)時，由活塞的受力可得 kL2＋pAS＝pBS(pA、pB分別是A、B兩部分氣體的壓強) 對A部分氣體，有p0L1＝pA(L－L2) 對B部分氣體，有p0(L－L1)＝pBL2 聯(lián)立解得＝p0 (ⅱ)在圖甲狀態(tài)時，由活塞的受力可得 k(L－L1)＝mg 在圖丙狀態(tài)時，由活塞的受力可得p′BS＝kL2＋mg＋p′AS 對A部分氣體：＝ 對B部分氣體：＝ 聯(lián)立解得T2＝900 K 答案：(1)ABE　(2)(ⅰ)p0　(ⅱ)900 K 4．(1)下列說法正確的是__________ A．布朗運動是液體分子的熱運動 B．氣體的溫度降低，個別氣體分子熱運動的劇烈程度有可能加強 C．液體表面層分子間的距離大于液體內部分子間的距離，所以液體表面層分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引，即存在表面張力 D．氣體如果失去了容器的約束就會散開，不是因為氣體分子間斥力大于引力，而是氣體分子不停地做無規(guī)則運動的緣故 E．影響人們對空氣干爽與潮濕感受的因素不是空氣的相對濕度，而是空氣的絕對濕度 (2)如圖所示，一豎直放置、粗細均勻且足夠長的U形玻璃管與容積為V0＝90 cm3的金屬球形容器連通，U形玻璃管中有兩段水銀柱，一段在U形玻璃管的左側，其長度為h＝4 cm，另一段在U形玻璃管的底部，封閉了A、B兩部分理想氣體．當環(huán)境溫度為t1＝27℃時，B部分氣柱長度為h2＝20 cm，U形玻璃管底部右側水銀面比左側水銀面高出h1＝16 cm，玻璃管中右側水銀柱上方氣柱長h0＝20 cm.現(xiàn)在對金屬球形容器緩慢加熱，環(huán)境溫度始終不變．已知大氣壓p0＝76 cmHg，U形玻璃管的橫截面積為S＝0.5 cm2，求： (ⅰ)當加熱到多少攝氏度時，玻璃管底部水銀柱左右水銀面在同一水平面上； (ⅱ)當加熱到溫度t2＝164.25℃時停止加熱，此時U形玻璃管底部左側水銀面比右側水銀面要高出Δh，則B部分氣體上方水銀面移動的距離(相對溫度為27℃時的位置)． 解析：(1)布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動，是液體分子熱運動的表現(xiàn)，選項A錯誤；氣體的溫度降低，大部分氣體分子熱運動的劇烈程度減弱，但有可能少部分氣體分子熱運動的劇烈程度加強，選項B正確；液體表面層分子間的距離大于液體內部分子間的距離，所以液體表面層分子間的 作用表現(xiàn)為相互吸引，即存在表面張力，選項C正確；氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子不停地做無規(guī)則運動的緣故，選項D正確；人對空氣干爽與潮濕的感受不是取決于絕對濕度，而主要取決于空氣的相對濕度，選項E錯誤． (2)(ⅰ)研究A部分氣體，初始狀態(tài)： p1＝p0＋ρgh－ρgh1＝64 cmHg，V1＝V0＋h0S＝100 cm3，T1＝300 K 末狀態(tài)：p2＝p0＋ρgh＝80 cmHg，V2＝V1＋＝104 cm3，T2＝(273＋t) K 由理想氣體狀態(tài)方程有＝ 代入數(shù)據(jù)解得t＝117℃ (ⅱ)A部分氣體的第三狀態(tài)：p3＝p0＋ρgh＋ρgΔh，V3＝V1＋S，T3＝(273＋t2) K 由理想氣體狀態(tài)方程有＝ 代入數(shù)據(jù)解得Δh＝8 cm 所以B部分氣體上方水銀面移動的距離ΔH＝＋＝12 cm 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)117℃　(ⅱ)12 cm