高考物理二輪課時(shí)作業(yè)：專題七 1 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律 Word版含解析

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1、 專題七 第1講 1．(2019·石家莊二模)(1)(多選)下列說法中正確的是(　　 ) A．如圖甲所示為熱機(jī)工作能流分配圖，如果在理想情況下沒有任何漏氣、摩擦、不必要的散熱損失，熱機(jī)的效率會(huì)達(dá)到100% B．如圖乙所示為分子間的引力和斥力隨分子間距離變化的關(guān)系圖，若兩分子間距從r0開始逐漸增大，則分子力先變大后變小，分子勢(shì)能逐漸變大 C．如圖丙所示為某理想氣體分子速率分布圖像，由圖可知與0 ℃相比，100 ℃時(shí)速率大的分子所占比例較多 D．在某樣品薄片上均勻涂上一層石蠟，然后用灼熱的金屬尖接觸樣品的背面，結(jié)果得到如圖丁所示石蠟熔化的圖樣，則該樣品一定為非晶體

2、E．如圖戊所示，透明塑料瓶內(nèi)有少量水，水上方有水蒸氣．用橡膠皮塞把瓶口塞住，向瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，瓶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)“白霧”，這是由于氣體膨脹對(duì)外做功溫度降低造成的 (2)如圖所示，質(zhì)量m＝50 kg的導(dǎo)熱汽缸置于水平地面上，質(zhì)量不計(jì)，橫截面積S＝0.01 m2的活塞通過輕桿與右側(cè)墻壁相連．活塞與汽缸間無摩擦且不漏氣，氣體溫度t＝27℃，汽缸與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，已知g＝10 m/s2，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為T＝t＋273，求： ①緩慢升高氣體溫度，汽缸恰好開始向左運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體的壓強(qiáng)p和溫度t； ②保證汽缸靜止不動(dòng)時(shí)溫度的范圍． 解析：

3、(1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機(jī)體熱量的損失，熱機(jī)的效率也不可以達(dá)到100%，故A錯(cuò)誤；如圖乙所示為分子間的引力和斥力隨分子間距離變化的關(guān)系圖，若兩分子間距從r0開始逐漸增大，則分子力先變大后變小，由于分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能逐漸變大，故B正確；如圖丙所示為某理想氣體分子速率分布圖像，由圖可知與0℃相比，100℃時(shí)速率大的分子所占比例較多；故C正確；在某樣品薄片上均勻涂上一層石蠟，然后用灼熱的金屬尖接觸樣品的背面，由圖可知，該樣品具有各向同性，則該樣品可以是非晶體和多晶體，故D錯(cuò)誤；如圖戊所示，透明塑料瓶內(nèi)有少量水，水上方有水蒸氣．用橡膠皮塞把瓶口塞住，向瓶內(nèi)打氣，

4、當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，瓶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)“白霧”，這時(shí)由于氣體膨脹對(duì)外做功溫度降低造成的；故E正確． (2)①汽缸開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽缸與地面間的摩擦力為最大靜摩擦力，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為：p＝p0＋＝1.2×105 Pa 氣體發(fā)生了等容變化，根據(jù)查理定律可得：＝，代入數(shù)據(jù)可得：T＝360 K，即：t＝T－273＝87℃ ②當(dāng)汽缸恰好不向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，溫度有最低值汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)：p′＝p0－＝0.8×105Pa 氣體發(fā)生了等容變化，根據(jù)查理定律可得：＝，可得T′＝240 K，即：t′＝T′－273＝－33℃，溫度在－33℃到87℃之間汽缸靜止不動(dòng)． 答案：(1)BCE　(2)①1.2×105Pa　87℃ ②－3

5、3℃～87℃ 2．(2020·峨山縣校級(jí)模擬)(1)(多選)下列說法正確的是(　　 ) A．凡是不違背能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想，都是能夠?qū)崿F(xiàn)的 B．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的，這表明要使物體的內(nèi)能發(fā)生變化，既可以通過做功來實(shí)現(xiàn)，也可以通過熱傳遞來實(shí)現(xiàn) C．保持氣體的質(zhì)量和體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多 D．溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 E．在水池中，一個(gè)氣泡從池底浮起，此過程可認(rèn)為氣泡的溫度不變，氣泡內(nèi)氣體為理想氣體，則外界對(duì)氣泡做正功，同時(shí)氣泡吸熱 (2)一個(gè)水平放置的汽缸，由兩個(gè)截面積不同的圓筒聯(lián)接

6、而成．活塞A、B用一長為4L的剛性細(xì)桿連接，L＝0.5 m，它們可以在筒內(nèi)無摩擦地左右滑動(dòng)．A、B的截面積分別為SA＝40 cm2，SB＝20 cm2，A、B之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，兩活塞外側(cè)(A的左方和B的右方)是壓強(qiáng)為p0＝1.0×105 Pa的大氣．當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為T1＝525 K時(shí)兩活塞靜止于如圖所示的位置． (ⅰ)現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體的溫度緩慢下降，當(dāng)溫度降為多少時(shí)活塞A恰好移到兩圓筒連接處？ (ⅱ)若在此變化過程中氣體共向外放熱500 J，求氣體的內(nèi)能變化了多少？ 解析：(1)第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反熱力學(xué)第二定律，不能夠?qū)崿F(xiàn)，故A錯(cuò)誤；做功和熱傳遞在改變

7、內(nèi)能的效果上是等效的，表明要使物體的內(nèi)能發(fā)生變化，既可以通過做功來實(shí)現(xiàn)，也可以通過熱傳遞來實(shí)現(xiàn)，故B正確；保持氣體的質(zhì)量和體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子平均速率增大，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多，故C正確；溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，分子的平均速率越大，這是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，具體到個(gè)別分子，其速率的變化不確定，因此仍可能有分子的運(yùn)動(dòng)速率非常小，故D正確； 隨著氣泡的上升，壓強(qiáng)減小，因?yàn)闇囟炔蛔儯鶕?jù)＝c可知，體積增大，氣泡對(duì)外界做正功，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，溫度不變時(shí)，ΔU不變，又W＜0，所以Q＞0，即氣泡吸熱，故E錯(cuò)誤． (2)(ⅰ)對(duì)活塞受力分析，活塞向右緩慢移動(dòng)過程中，氣體發(fā)生

8、等壓變化 由蓋·呂薩克定律有＝ 代入數(shù)據(jù)：＝ 解得T2＝300 K時(shí)活塞A恰好移到兩筒連接處 (ⅱ)活塞向右移動(dòng)過程中，外界對(duì)氣體做功 W＝p0·3L(SA－SB)＝1×105×3×0.5×(4×10－3－2×10－3)J＝300 J 由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q＝300 J－500 J＝－200 J 即氣體的內(nèi)能減少200 J. 答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)300 K　(ⅱ)200 J 3．(1)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量． ①氣體狀態(tài)從A到B是________過

9、程(選填“等容”“等壓”或“等溫”)； ②狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度________(選填“升高”“不變”或“降低”)； ③狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體________(選填“吸熱”或“放熱”)； ④狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對(duì)外界所做的總功為________． (2)如圖所示，豎直放置的汽缸上端有一活塞，活塞橫截面積為S(厚度不計(jì))，活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦地滑動(dòng)．汽缸側(cè)壁有一個(gè)小孔與裝有水銀的U形玻璃細(xì)管相通．汽缸內(nèi)封閉了一段高為L的氣柱，U形管內(nèi)的氣體體積不計(jì)．此時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為T0，U形管內(nèi)水銀柱高度差為h.已知大氣壓強(qiáng)為p0，水銀的密度為ρ，重力加速度為g

10、.(汽缸內(nèi)氣體與外界無熱量交換) ①求活塞的質(zhì)量m. ②對(duì)汽缸內(nèi)氣體進(jìn)行加熱，并在活塞上緩慢添加質(zhì)量為4m的沙子，最終活塞位置不變，求最終汽缸內(nèi)氣體的溫度T. 解析：(1)①A→B，對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)值恒為p2，即為等壓過程． ②B→C，由＝恒量，V不變，p減小，T降低． ③C→D，由＝恒量，p不變，V減小，可知T降低，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能減小，由ΔU＝W＋Q可知C→D過程放熱． ④A→B，氣體對(duì)外界做功 WAB＝p2(V3－V1) B→C，V不變，氣體不做功 C→D，V減小，外界對(duì)氣體做功 WCD＝－p1(V3－V2) 狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對(duì)外界做的總功W＝

11、WAB＋WBC＋WCD＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)． (2)本題考查物體的平衡、查理定律，意在考查考生的理解能力． ①活塞受力分析如圖所示，設(shè)此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，由平衡條件有p1S＝p0S＋mg 由U形管中水銀的高度差，結(jié)合液體壓強(qiáng)公式有p1＝p0＋ρgh 聯(lián)立解得活塞的質(zhì)量m＝ρSh ②在活塞上添加質(zhì)量為4m的沙子，由平衡條件得p2S＝p0S＋5mg得p2＝p0＋5ρgh 汽缸內(nèi)氣體做等容變化，由查理定律得＝ 所以此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度為T＝T0 答案：(1)①等壓?、诮档汀、鄯艧帷、躳2(V3－V1)－p1(V3－V2) (2)①pSh　②T0 4

12、．(2018·全國卷Ⅱ，33T) (1)(多選)對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能 B．氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢(shì)能 C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 D．氣體的體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變 E．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 (2)如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h.a距缸底的高度為H，活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體．已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)它們之間的摩擦．開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)．上下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均

13、為T0，現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處．求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對(duì)外所做的功．重力加速度大小為g. 解析：(1)氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢(shì)能和分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，與整體的重力勢(shì)能和動(dòng)能均無關(guān)，故A、C錯(cuò)誤，B、E正確；由熱力學(xué)第二定律可知，氣體體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變，故D正確． (2)設(shè)活塞在a處時(shí)溫度為T1，體積為V1，活塞在b處時(shí)溫度為T2，體積為V2.活塞沒動(dòng)之前是等容過程＝，T1＝之后是一個(gè)等壓過程，V1＝SH，V2＝S(H＋h)，＝，所以解得：T2＝，W＝F·h＝(mg＋p0S)·h 答案：(1)BDE　(2)　(mg＋p

14、0S)h 5．(2018·全國卷Ⅲ，33T)(1)(多選)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示．在此過程中________． A．氣體溫度一直降低 B．氣體內(nèi)能一直增加 C．氣體一直對(duì)外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功 (2)在兩端封閉，粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣，當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm.左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另

15、一邊．求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長度，在整個(gè)過程中，氣體溫度不變． 解析：(1)因＝C，由a→b，pa＜pb，Va＜Vb，可得Ta＜Tb，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；因Ta＜Tb，故理想氣體的內(nèi)能一直增加，B項(xiàng)正確；因氣體的體積一直增大，故氣體一直對(duì)外做功，C項(xiàng)正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一直從外界吸熱，D項(xiàng)正確；氣體吸收的熱量有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分用于對(duì)外做功，故E項(xiàng)錯(cuò)誤． (2)設(shè)管截面積為S 對(duì)左邊的氣體，p1＝12.0 cmHg，l1＝18.0 cm 設(shè)后來壓強(qiáng)為p，l′1＝l1＋Δl 根據(jù)玻意耳定律得：p1l1S＝pl′1S 即：p1l1S＝p(l1＋Δl)S

16、對(duì)右邊的氣體：p2＝p1－p液＝6.0 cmHg l2＝12.0 cm 后來壓強(qiáng)為p，l′2＝l2－Δl 根據(jù)玻意耳定律得：p2l2S＝pl′2S 即p2l2S＝p(l2－Δl)S 聯(lián)立解得：Δl＝4.5 cm 所以：l′1＝18.0 cm＋4.5 cm＝22.5 cm l′2＝12.0 cm－4.5 cm＝7.5 cm 答案：(1)BCD (2)l′1＝22.5 cm　l′2＝7.5 cm 6．(2020·湖北模擬)(1)(多選)下列說法正確的是________． A．花粉顆粒在水中做布朗運(yùn)動(dòng)，反映了花粉分子在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．外界對(duì)氣體做正功，氣體的內(nèi)能不一定

17、增加 C．影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和氣壓的差 D．第二類永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律 E．晶體熔化過程中，分子的平均動(dòng)能保持不變，分子勢(shì)能增大 (2)一個(gè)籃球的容積是2.5 L，用打氣筒給籃球打氣時(shí)，每次把105 Pa的空氣打進(jìn)去125 cm3.如果在打氣前籃球里的空氣壓強(qiáng)也是105 Pa，那么打30次以后籃球內(nèi)的空氣壓強(qiáng)是多少Pa？(設(shè)在打氣過程中氣體溫度不變) 解析：(1)花粉顆粒在水中做布朗運(yùn)動(dòng)，反映了水分子在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；外界對(duì)氣體做正功，氣體可能同時(shí)放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU＝W＋

18、Q，氣體的內(nèi)能不一定增加，故B正確；影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是相對(duì)濕度，與空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和氣壓的差距有關(guān)，故C正確；第二類永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，即自發(fā)的熱現(xiàn)象具有方向性，故D錯(cuò)誤；晶體熔化過程中，溫度不變，故分子的平均動(dòng)能保持不變，但吸收熱量，說明內(nèi)能增加，故分子勢(shì)能增大，故E正確； (2)由于每打一次氣，總是把ΔV體積、相等質(zhì)量、壓強(qiáng)為p0的空氣壓到容積為V0的容器中，所以打n次氣后，共打入壓強(qiáng)為p0的氣體的總體積為nΔV，因?yàn)榇蛉氲膎ΔV體積的氣體與原先容器里空氣的狀態(tài)相同，故以這兩部分氣體的整體為研究對(duì)象．取打氣前為初狀態(tài)，壓強(qiáng)為p0，體積為V0＋nΔV；打氣后容器中氣體的狀態(tài)為末狀態(tài)；壓強(qiáng)為p2、體積為V0.狀態(tài)及過程如圖所示． 令V2為籃球的容積，V1為n次所充氣體的體積及籃球的容積之和，則V1＝2.5 L＋30×0.125 L 由于整個(gè)過程中氣體質(zhì)量不變、溫度不變． 可用玻意耳定律求解． p0V1＝p2V2 p2＝＝Pa＝2.5×105 Pa. 答案：(1)BCE　(2)2.5×105 Pa