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課時(shí)作業(yè)14　分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)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(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的p－V圖線，由圖可知?dú)怏w由狀態(tài)A變化到B的過程中，氣體分子平均動(dòng)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(guān)系，可知當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，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(nèi)部分子間的距離大；附著層內(nèi)液體分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離 E．一定質(zhì)量的理想氣體在等壓膨脹過程中，氣體內(nèi)能增加的同時(shí)向外界釋放熱量 (2)一上端開口、下端封閉的細(xì)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?fù)峦?，使管下部空氣長度變?yōu)閘1′＝20 cm，如圖所示．假設(shè)活塞下推過程中沒有漏氣，已知大氣壓強(qiáng)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(xiàng)，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(xiàng)正確；B項(xiàng)，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(xiàng)正確；C項(xiàng)，當(dāng)分子間的距離時(shí)，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(fù)功，分子勢能增大，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，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(nèi)部分子間的距離；對于不同性質(zhì)的液體，附著層內(nèi)液體分子間的距離可能大于也可能小于液體內(nèi)部分子間的距離，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；E項(xiàng)，一定質(zhì)量的理想氣體在等壓膨脹過程中，吸收外界熱量，氣體內(nèi)能增加，故E項(xiàng)錯(cuò)誤．綜上所述，本題正確答案為A、B、C. (2)以cmHg為壓強(qiáng)單位．在活塞下推前，玻璃管下部空氣柱壓強(qiáng)為p1＝p0＋l2sin30? 設(shè)活塞下推后，下部空氣柱的壓強(qiáng)為p1′，由玻意耳定律得： p1l1＝p1′l1′ 設(shè)此時(shí)玻璃管上部空氣柱的壓強(qiáng)為p2′，則：p2′＝p1′－l2sin30? 由玻意耳定律得：p0l3＝p2′l3′ 設(shè)活塞下推距離為Δl時(shí)即：Δl＝l1＋l3－(l1′＋l3′)得Δl＝20 cm. 答案：(1)ABC　(2)20 cm 2．(1)下列有關(guān)熱學(xué)知識的敘述中，正確的是________． A．布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的花粉分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 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(zhì)是一樣的，具有各向同性 D．一定質(zhì)量的理想氣體在等溫變化過程中，內(nèi)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(nóng)藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總?cè)莘e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(jìn)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(qiáng)增大到2.5 atm，應(yīng)打氣多少次？ (ⅱ)如果壓強(qiáng)達(dá)到2.5 atm時(shí)停止打氣，并開始向外噴藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時(shí)，桶內(nèi)剩下的藥液還有多少升？ 解析：(1)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，注意微粒不是分子，布朗運(yùn)動(dòng)也不是花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B正確；有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以一定質(zhì)量的理想氣體在等溫變化過程中，內(nèi)能一定不變，選項(xiàng)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(xiàng)E正確． (2)(ⅰ)設(shè)應(yīng)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(shí)間內(nèi)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(qiáng)可能增大 B．液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)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(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)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(nèi)部長度為L＝1 m的汽缸壁自由活動(dòng)的活塞將密封充有一定質(zhì)量的理想氣體的圓筒形導(dǎo)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(shí)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(qiáng)為p0.設(shè)活塞厚度不計(jì)，彈簧原長恰好與汽缸內(nèi)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(shí)，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(nèi)，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(shí)間內(nèi)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(qiáng)也可能增大，選項(xiàng)A正確；液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性，選項(xiàng)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(xiàng)C錯(cuò)誤；空調(diào)機(jī)在制冷過程中消耗了電能，總體上放出熱量，從室內(nèi)吸收的熱量小于向室外放出的熱量，選項(xiàng)D錯(cuò)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(xiàng)E正確． (2)(ⅰ)開始時(shí)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(qiáng)相等，均為p0 在圖乙狀態(tài)時(shí)，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(qiáng)) 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(shí)，由活塞的受力可得 k(L－L1)＝mg 在圖丙狀態(tài)時(shí)，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(yùn)動(dòng)是液體分子的熱運(yùn)動(dòng) B．氣體的溫度降低，個(gè)別氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度有可能加強(qiáng) C．液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)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?yàn)闅怏w分子間斥力大于引力，而是氣體分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)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(xì)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(cè)，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(dāng)環(huán)境溫度為t1＝27℃時(shí)，B部分氣柱長度為h2＝20 cm，U形玻璃管底部右側(cè)水銀面比左側(cè)水銀面高出h1＝16 cm，玻璃管中右側(cè)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(dāng)加熱到多少攝氏度時(shí)，玻璃管底部水銀柱左右水銀面在同一水平面上； (ⅱ)當(dāng)加熱到溫度t2＝164.25℃時(shí)停止加熱，此時(shí)U形玻璃管底部左側(cè)水銀面比右側(cè)水銀面要高出Δh，則B部分氣體上方水銀面移動(dòng)的距離(相對溫度為27℃時(shí)的位置)． 解析：(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氣體的溫度降低，大部分氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度減弱，但有可能少部分氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度加強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)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(xiàng)C正確；氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因?yàn)闅怏w分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的緣故，選項(xiàng)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(xiàng)E錯(cuò)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(dòng)的距離ΔH＝＋＝12 cm 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)117℃　(ⅱ)12 cm