高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)13 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律-人教版高三物理試題
《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)13 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律-人教版高三物理試題》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)13 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律-人教版高三物理試題(8頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題限時(shí)集訓(xùn)(十三) 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律 (建議用時(shí):40分鐘) 1.(12分)(2016·泰州模擬)某學(xué)習(xí)小組做了如下實(shí)驗(yàn),先把空的燒瓶放入冰箱冷凍,取出燒瓶,并迅速把一個(gè)氣球緊套在燒瓶頸上,封閉了一部分氣體,然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯內(nèi),氣球逐漸膨脹起來,如圖6所示. 圖6 (1)在氣球膨脹過程中,下列說法正確的是__________. A.該密閉氣體分子間的作用力增大 B.該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加 C.該密閉氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的 D.該密閉氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 (2)若某時(shí)刻該密閉氣體的體積為V,密度為ρ,平均摩爾質(zhì)量為M,阿
2、伏加德羅常數(shù)為NA,則該密閉氣體的分子個(gè)數(shù)為__________; (3)若將該密閉氣體視為理想氣體,氣球逐漸膨脹起來的過程中,氣體對(duì)外做了0.6 J的功,同時(shí)吸收了0.9 J的熱量,則該氣體內(nèi)能變化了__________J;若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸,則該氣球內(nèi)氣體的溫度__________(填升高或者降低) 【解析】 (1)氣體膨脹,分子間距變大,分子間的引力和斥力同時(shí)變小,故A錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,一切宏觀熱現(xiàn)象過程總是朝著熵增加的方向進(jìn)行,故該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加,故B正確;氣體壓強(qiáng)是由氣體分子對(duì)容器壁的碰撞產(chǎn)生的,故C錯(cuò)誤;氣體分子間隙很大,該密閉氣體的體積遠(yuǎn)大于所有
3、氣體分子的體積之和,故D錯(cuò)誤. (2)氣體物質(zhì)的量為:n=;該密閉氣體的分子個(gè)數(shù)為:N=nNA=NA. (3)氣體對(duì)外做了0.6 J的功,同時(shí)吸收了0.9 J的熱量,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,有: ΔU=W+Q=-0.6 J+0.9 J=0.3 J;若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸,氣體迅速膨脹,對(duì)外做功,內(nèi)能減小,溫度降低. 【答案】 (1)B (2)NA (3)0.3 降低 2.(12分)(1)關(guān)于飽和汽和相對(duì)濕度,下列說法中錯(cuò)誤的是__________. A.使未飽和汽變成飽和汽,可采用降低溫度的方法 B.空氣的相對(duì)濕度越大,空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓 C.密閉容器中裝有某
4、種液體及其飽和蒸汽,若溫度升高,同時(shí)增大容器的容積,飽和汽壓可能會(huì)減小 D.相對(duì)濕度過小時(shí),人會(huì)感覺空氣干燥 (2)如圖7所示,一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生如圖所示的狀態(tài)變化,從狀態(tài)A到狀態(tài)B,在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)__________(選填“增大”“不變”或“減小”),從狀態(tài)A經(jīng)B、C再回到狀態(tài)A,氣體吸收的熱量______________放出的熱量(選填“大于”“小于”或“等于”). 圖7 (3)已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓強(qiáng)p0=1 atm、溫度t0=0 ℃)下任何氣體的摩爾體積都為22.4 L,已知第(2)問中理想氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度
5、為27 ℃,求該氣體的分子數(shù).(計(jì)算結(jié)果取兩位有效數(shù)字) 【解析】 (1)飽和汽壓是物質(zhì)的一個(gè)重要性質(zhì),它的大小取決于物質(zhì)的本性和溫度,溫度越高,飽和氣壓越大,則使未飽和汽變成飽和汽,可采用降低溫度的方法,故A正確;根據(jù)相對(duì)濕度的特點(diǎn)可知,空氣的相對(duì)濕度越大,空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓,故B正確;溫度升高,飽和氣壓增大,故C錯(cuò)誤;相對(duì)濕度過小時(shí),人會(huì)感覺空氣干燥,故D正確. (2)理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B,壓強(qiáng)不變,體積變大,分子的密集程度減小,所以在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)減小,從狀態(tài)A經(jīng)B、C再回到狀態(tài)A,內(nèi)能不變,一個(gè)循環(huán)過程中,A到B氣體對(duì)外做的功W1=-2×3 J=
6、-6 J,B到C過程中外界對(duì)氣體做功W2=(1+3)×2 J=4 J,C到A體積不變不做功,所以W=W1+W2=-2 J,根據(jù)ΔU=W+Q,Q=2 J,即一個(gè)循環(huán)氣體吸熱2 J,所以一個(gè)循環(huán)中氣體吸收的熱量大于放出的熱量. (3)根據(jù)蓋-呂薩克定律:=,代入數(shù)據(jù):=,解得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的體積為V1=0.91 L,N=NA=×6×1023=2.4×1022(個(gè)). 【答案】 (1)C (2)減小 大于 (3)2.4×1022個(gè) 3.(12分)(2016·江蘇徐州高三考前模擬)(1)以下說法中正確的是__________. A.單晶體的所有物理性質(zhì)都具有各向異性 B.懸浮在液體中的花粉顆
7、粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng) C.相同溫度下,氫分子的平均動(dòng)能一定等于氧分子的平均動(dòng)能 D.隨著分子間距離增大,分子間作用力減小,分子勢(shì)能也減小 (2)某同學(xué)做“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí),在邊長(zhǎng)約30 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水,然后將痱子粉均勻的撒在水面上,用注射器滴一滴__________(選填“純油酸”或“油酸酒精溶液”)在水面上.穩(wěn)定后,在玻璃板上描下油膜的輪廓,放到坐標(biāo)紙上估算出油膜的面積,還需要知道__________,就可以算出分子直徑. (3)如圖8所示,內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸里封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,活塞的橫截面積為S,質(zhì)量不計(jì),離缸底的距離為L(zhǎng)1.由于環(huán)境溫度緩
8、慢下降,使得活塞緩慢下降到距離缸底L2處.已知大氣壓強(qiáng)為p0,被封閉氣體初始狀態(tài)的熱力學(xué)溫度為T1、內(nèi)能為E1. 圖8 ①求活塞下降到距離缸底L2處時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的溫度; ②一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比,求整個(gè)過程中通過缸壁傳遞的熱量Q. 【解析】 (1)單晶體具有各向異性,不能說單晶體的所有物理性質(zhì)都具有各向異性,A項(xiàng)錯(cuò)誤;懸浮在液體中的花粉顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng),不是熱運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志,相同溫度下,氫分子的平均動(dòng)能一定等于氧分子的平均動(dòng)能,C項(xiàng)正確;隨著分子間距離的增大,分子勢(shì)能不一定減小,當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí),分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能
9、增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤. (2)油膜法測(cè)分子直徑實(shí)驗(yàn)中,用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上,讓它形成單分子油膜.實(shí)驗(yàn)過程中,由d=可知,還需要知道向水面滴入的油酸酒精溶液中的純油酸體積. (3)①氣體發(fā)生等壓變化,有= 解得封閉氣體的溫度為T2=. ②設(shè)氣體在T2時(shí)的內(nèi)能為E2,由題意有= 氣體狀態(tài)變化過程中內(nèi)能變化了ΔU=E2-E1=E1 外界對(duì)氣體做功W=p0(L1-L2)S 由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q 整個(gè)過程中通過缸壁傳遞的熱量Q=E1-p0(L1-L2)S. 【答案】 (1)C (2)油酸酒精溶液 油酸酒精溶液中的純油酸體積 (3)①?、贓1-p0(L1-L2)S 4.
10、(12分)(2015·江蘇四校高三模擬)(1)下列說法正確的是__________. A.氣體的溫度升高時(shí),分子的熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈,分子的平均動(dòng)能增大,撞擊器壁時(shí)對(duì)器壁的作用力增大,從而氣體的壓強(qiáng)一定增大 B.液晶分子在特定方向排列比較整齊,但不穩(wěn)定 C.液體的表面張力是由于液體分子間的相互作用引起的 D.物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體 (2)已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023 mol-1,一滴露水的體積大約是6.0×10-8 m3,它含有________個(gè)水分子,如果一只極小的蟲子來喝水,每
11、分鐘喝進(jìn)6.0×107個(gè)水分子時(shí),喝進(jìn)水的質(zhì)量是__________kg.(保留兩位有效數(shù)字) 圖9 (3)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖9所示,已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃,則: ①該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能的變化量是多大? ②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱,還是放熱?傳遞的熱量是多少? 【解析】 (1)根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程=C,當(dāng)氣體的溫度升高時(shí),若體積也同時(shí)增大,氣體的壓強(qiáng)不一定增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;液晶分子在特定方向排列比較整齊,但不穩(wěn)定,B項(xiàng)正確;液體的表面張力是由于表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏,
12、分子間相互作用表現(xiàn)為引力,C項(xiàng)正確;晶體分單晶體和多晶體,單晶體具有各向異性特征,多晶體具有各向同性特征,D項(xiàng)錯(cuò)誤. (2)水的摩爾質(zhì)量為M=1.8×10-2 kg,水的摩爾體積為VM=,一個(gè)水分子的體積為V0=. 一滴露水含有水分子的個(gè)數(shù)為N==×ρNA=2.0×1021個(gè) 喝進(jìn)水的物質(zhì)的量為n==1×10-16 mol 故水的質(zhì)量m=nM=1.8×10-18 kg. (3)①由圖示圖象可知,pAVA=pCVC,由理想氣體狀態(tài)方程:=C可知,A、C兩狀態(tài)的溫度相等,由于理想氣體內(nèi)能僅與溫度有關(guān),A、C兩狀態(tài)溫度相等,兩狀態(tài)氣體內(nèi)能相等,則從A到C過程氣體內(nèi)能的變化量為0. ②氣體
13、從狀態(tài)A到狀態(tài)C體積增大,對(duì)外做功,即W<0;TA=TC,所以狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能變化量為0.由熱力學(xué)第一定律得:Q>0,所以A→C的過程中是吸熱.從A到B過程,體積不變,氣體不對(duì)外做功,外界也不對(duì)氣體做功,只有B到C過程氣體對(duì)外做功,故吸收的熱量為: Q=W=pΔV=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200 J. 【答案】 (1)BC (2)2.0×1021 1.8×10-18 (3)①0?、谖鼰帷?00 J 5.(12分)(2016·江蘇揚(yáng)州四模)(1)下列說法正確的是__________. A.陽光下看到細(xì)小的塵埃飛揚(yáng),是固體顆粒在空氣中做布朗運(yùn)動(dòng) B.壓縮
14、氣體需要做功,說明氣體分子間存在斥力 C.晶體熔化過程中,吸收的熱量全部用來破壞空間點(diǎn)陣,增加分子勢(shì)能,而分子平均動(dòng)能卻保持不變,所以晶體有固定的熔點(diǎn) D.兩個(gè)分子甲和乙相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間的作用力可以忽略),設(shè)甲固定不動(dòng),乙逐漸向甲靠近,直到不能再靠近,在整個(gè)移動(dòng)過程中分子力先增大后減小,分子勢(shì)能先減小后增大 (2)利用單分子油膜法可以粗略測(cè)定分子的大小和摩爾質(zhì)量.已知某種油的密度為ρ,取體積為V的油慢慢滴出,可滴n滴.將其中一滴滴在廣闊水面,形成面積為S的單分子油膜,阿伏加德羅常數(shù)為NA.若把分子看作球形,則估算出它的直徑是__________,油的摩爾質(zhì)量是__________.
15、 (3)如圖10所示是農(nóng)業(yè)上常用的農(nóng)藥噴霧器,貯液筒與打氣筒用細(xì)連接管相連,已知貯液筒容積為8 L(不計(jì)貯液筒兩端連接管體積),打氣筒活塞每循環(huán)工作一次,能向貯液筒內(nèi)壓入1 atm的空氣200 mL,現(xiàn)打開噴霧頭開關(guān)K,裝入6 L的藥液后再關(guān)閉,設(shè)周圍大氣壓恒為1 atm,打氣過程中貯液筒內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變.求: ①要使貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3 atm,打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù); ②打開噴霧頭開關(guān)K直至貯液筒內(nèi)、外氣壓相同時(shí),貯液筒向外噴出藥液的體積. 【解析】 (1)陽光下看到細(xì)小的塵埃飛揚(yáng),是固體顆粒隨空氣流動(dòng)而形成的,并不是布朗運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;壓縮氣
16、體需要做功,是因?yàn)榇嬖跉怏w壓強(qiáng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;晶體熔化過程中,吸收的熱量全部用來破壞空間點(diǎn)陣,增加分子勢(shì)能,而分子平均動(dòng)能卻保持不變,因此溫度能保持穩(wěn)定不變,所以晶體有固定的熔點(diǎn),選項(xiàng)C正確;兩個(gè)分子甲和乙相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間的作用力可以忽略),設(shè)甲固定不動(dòng),乙逐漸向甲靠近,直到不能再靠近,在整個(gè)移動(dòng)過程中分子力先增大后減小再增大,分子勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. (2)由題意知一滴油滴的體積為,則油分子直徑為d=; 單個(gè)分子的體積為V0=== 則油的摩爾體積為Vmol=NA, 則油的摩爾質(zhì)量為M=ρVmol=. (3)①貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體體積為V0=8 L-6 L=2 L,設(shè)
17、1 atm下,打入貯液筒的氣體體積為V,總體積V1,則:V1=V+V0 設(shè)1 atm下,氣體的壓強(qiáng):p1=1 atm 打入貯液筒氣體后體積:V2=V0 打入貯液筒氣體后的壓強(qiáng):p2=3 atm 由理想氣體方程得:p1V1=p2V2 解得:V=4 L 打氣次數(shù):n==20. ②打開噴霧頭開關(guān)K直至貯液筒內(nèi)外氣壓相同時(shí),p3=1 atm 由理想氣體方程得:p1V1=p3V3 解得:V3=V1=6 L 故噴出藥液的體積V′=V3-V0=4 L. 【答案】 (1)C (2) (3)①20次 ②4 L 6.(12分)(2015·江蘇鹽城二模)(1)以下說法中正確的是______
18、____. A.系統(tǒng)在吸收熱量時(shí)內(nèi)能一定增加 B.懸浮在空氣中做布朗運(yùn)動(dòng)的PM2.5微粒,氣溫越高,運(yùn)動(dòng)越劇烈 C.封閉容器中的理想氣體,若溫度不變,體積減半,則單位時(shí)間內(nèi)氣體分子在容器壁單位面積上碰撞的次數(shù)加倍,氣體的壓強(qiáng)加倍 D.用力拉鐵棒的兩端,鐵棒沒有斷,說明此時(shí)分子間只存在引力而不存在斥力 (2)常溫水中用氧化鈦晶體和鉑黑作電極,在太陽光照射下分解水,可以從兩電極上分別獲得氫氣和氧氣.已知分解1 mol的水可得到1 mol氫氣,1 mol氫氣完全燃燒可以放出2.858×105 J的能量,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 mol-1,水的摩爾質(zhì)量為1.8×10-2 kg
19、/mol.則2 g水分解后得到氫氣分子總數(shù)__________個(gè);2 g水分解后得到氫氣完全燃燒所放出的能量__________J.(均保留兩位有效數(shù)字) (3)如圖11所示,在兩端封閉粗細(xì)均勻的豎直長(zhǎng)管道內(nèi),用一可自由移動(dòng)的活塞A封閉體積相等的兩部分氣體.開始時(shí)管道內(nèi)氣體溫度都為T0=500 K,下部分氣體的壓強(qiáng)p0=1.25×105 Pa,活塞質(zhì)量m=0.25 kg,管道的內(nèi)徑橫截面積S=1 cm2.現(xiàn)保持管道下部分氣體溫度不變,上部分氣體溫度緩慢降至T,最終管道內(nèi)上部分氣體體積變?yōu)樵瓉淼?,若不?jì)活塞與管道壁間的摩擦,g取10 m/s2,求此時(shí)上部分氣體的溫度T. 圖11 【解析
20、】 (1)若系統(tǒng)在吸收熱量的同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氣溫越高,布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈,B項(xiàng)正確;封閉容器中的理想氣體,若溫度不變,則分子的平均動(dòng)能不變,體積減半,單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)加倍,則單位時(shí)間內(nèi)氣體分子在容器壁單位面上碰撞的次數(shù)加倍,氣體壓強(qiáng)加倍,C項(xiàng)正確,用力拉鐵棒的兩端,鐵棒沒有斷,說明分子間的引力大于斥力,對(duì)外表現(xiàn)為引力,D項(xiàng)錯(cuò)誤. (2)2 g水的分子數(shù)N=NA=×6.02×1023=6.7×1022(個(gè)),水分解后得到的氫氣分子個(gè)數(shù)與水分子個(gè)數(shù)相同. 氫氣燃燒所放出的能量E=×E0=×2.858×105 J=3.2×104 J. (3)設(shè)初狀態(tài)時(shí)兩部分氣體體積均V0, 對(duì)下部分氣體,等溫變化時(shí),p0V0=pV, V=V0,解得p=1×105 Pa. 對(duì)上部分氣體,初態(tài)p1=p0-=1×105 Pa. 末態(tài)p2=p-=0.75×105 Pa, 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有=, 解得T=281.25 K. 【答案】 (1)BC (2)6.7×1022 3.2×104 (3)281.25 K
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