2019-2020学年上学期高三物理总复习-第二轮-针对性专题试卷-16 热学-分子动理论 气体及热力学定律试题

2019-2020学年上学期高三物理总复习-第二轮-针对性专题试卷

16 热学-分子动理论 气体及热力学定律试题及答案

命题教师：贾培清

一、选择题

1．下列说法正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的

B．布朗运动就是液体分子的热运动

C．分子间的引力和斥力是不能同时存在的，有引力就不会有斥力

D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大

E．一定质量的理想气体吸热时，其温度不一定升高

2．下列说法中正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离

B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同

C．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁也有压强

D．夜晚气温降低时，空气的相对湿度增大

E．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故

3．下列说法中正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

B．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝

E．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动

4．下列关于气体和液体的说法中，正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈

B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化

C．一定质量的气体在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

D．某些昆虫可以站在水面上是由于液体有表面张力

E．温度高的物体的分子平均动能一定比温度低的物体的分子平均动能大

5．下列说法中正确的是________．(填入正确选项前的字母．选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．凡是具有规则几何形状的物体一定是单晶体，单晶体和多晶体都具有各向异性

B．液体表面层内分子分布比液体内部稀疏，所以分子间作用力表现为引力

C．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它间接说明分子永不停息地做无规则运动

D．满足能量守恒定律的客观过程并不都是可以自发地进行的

E．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加

6．如图所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止．已知气缸质量为M，活塞的质量为m，气缸内封闭一定质量的理想气体．设活塞和缸壁间无摩擦，缸壁导热性能良好，且不漏气，外界大气的压强和温度不变．现在气缸顶上缓慢放一个质量为m1的物体．当系统重新平衡后，下列说法正确的是________．

A．弹簧将被压缩一些

B．外界对缸内气体做正功，气缸内气体的内能增加

C．气体对外放热，内能不变

D．外界对缸内气体做正功，缸内气体的压强增大

E．单位时间内缸内气体分子对缸壁单位面积的碰撞次数减少

7．下列说法中正确的是________．

A．理想气体的体积增大，分子势能也随之增大

B．对物体做功可以使物体的温度升高

C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以空调作为制冷机使用时是不遵守热力学第二定律的

D．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加

E．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

8．下列说法中正确的是________．

A．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高

B．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

C．分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时，分子间斥力小于引力

D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液体表面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势

E．关于一定质量的气体，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低

9．根据分子动理论和分子内能的规律，分子力和分子势能都与分子间的距离r有关．如图所示是分子的某物理量随分子间距离变化的图象．关于该图象的信息，下列说法正确的是_______．

A．若A是分子力随r变化的图线，则B可能是分子势能随r变化的图线

B．若A是分子势能随r变化的图线，则B可能是分子力随r变化的图线

C．若A是分子势能随r变化的图线，则当分子间的距离r＝r1时，分子引力小于分子斥力

D．若A是分子力随r变化的图线，则当分子间的距离r＝r1时，分子引力小于分子斥力

E．分子间的距离r＝r1时的分子引力大于分子间的距离r＝r0时的分子引力

10．如图所示是一定质量的理想气体的过程变化图线，下列说法正确的是________．

A．由状态A变化到状态B，气体分子的平均动能增大

B．由状态B变化到状态C，气体密度增大

C．由状态A变化到状态C，气体内能变大

D．由状态A经状态B到状态C的过程与由状态A直接到状态C的过程相比，气体对外做功相同

E．由状态A经状态B到状态C的过程与由状态A直接到状态C的过程相比，气体均吸热，但吸收的热量不同

二、非选择题

11．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.已知状态A的温度为300 K.

①求气体在状态B的温度；

②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．

12．如图甲所示，面积为S，质量为M的活塞在气缸内封闭着一定质量的理想气体．现对缸内气体缓慢加热，使缸内气体的温度从T1升高到T2，气柱的高度增加了ΔL，内能增加了ΔU.已知整个过程中气体不会泄露，外界大气压强为p0，重力加速度为g.求：

①加热过程中气体吸收的热量为多少；

②如图乙所示，若保持缸内气体温度不变，再在活塞上放一砝码，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，则所放砝码的质量为多少．

13．如图所示，圆柱形气缸的上部有小挡板，可以阻止活塞滑离气缸，气缸内部的高度为d，质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内．开始时活塞离底部高度为d，温度为t1＝27 ℃，外界大气压强为p0＝1 atm，现对气体缓缓加热．求：

①活塞离底部的高度为d时，气体温度t2为多少摄氏度；

②气体温度升高到t3＝357 ℃时，缸内气体的压强．

14．如图所示，粗细均匀的管子，竖直部分长为l＝50 cm，水平部分足够长．当温度为15 ℃时，竖直管中有一段长h＝20 cm的水银柱，封闭着一段长l1＝20 cm的空气柱．设外界大气压强始终保持在76 cmHg。求：

    ①被封空气柱长度为l2＝40 cm时的温度；

    ②温度升高至327 ℃时，被封空气柱的长度l3.

物理答案     专题十六  热学-分子动理论 气体及热力学定律

1．解析　做功和热传递是改变内能的两种方式，A正确，布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，B错误；分子间的引力和斥力是同时存在的，C错误；由于理想气体无分子势能，只有分子动能，分子动能大小由温度决定，故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，因此D正确；若气体吸热的同时也对外界做功，则内能就可能减小，温度也就可能降低，故E正确．

答案 ADE

2．答案 ACD

3．解析　气体放出热量，若外界对气体做功，气体温度有可能升高，使分子的平均动能增大，选项A正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项B错误；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，选项C正确；摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，对固体或液体，阿伏加德罗常数NA＝，对气体此式不成立，所以选项D错误；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，选项E正确．

答案　ACE

4．解析　布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒受到液体分子或气体分子撞击，因受到的撞击力不均匀而造成的，显然撒在一锅水中的胡椒粉在加热时翻滚不是布朗运动，A错误；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，B正确；气体对容器壁的压强是由于大量气体分子做无规则热运动时，频繁地碰撞容器壁产生的，而与容器系统的运动状态无关，C错误；某些昆虫可以站在水面上是由于水的表面张力作用，D正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，E正确．

答案　BDE

5、答案BDE

6、答案ACD

7、答案BDE

8、答案ADE

9、答案BCE

10、答案ACE

11、解析　

(2)①由理想气体的状态方程＝(2分)

得气体在状态B的温度TB＝＝1 200 K(2分)

②由状态B到状态C，气体做等容变化，

由查理定律得＝，

则TC＝TB＝600 K(2分)

气体由状态B到状态C为等容变化，气体不做功，但温度降低，内能减小．根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU<0，W＝0，故Q<0，可知气体要放热．(3分)

答案　①1 200 K　②放热，理由见解析

12、解析　(2)①假设缸内气体的温度为T1时压强为p1，对活塞进行受力分析，活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得Mg＋p0S＝p1S(2分)

气体膨胀对外界做功为

W＝p1SΔL(1分)

根据热力学第一定律得Q－W＝ΔU(1分)

解得Q＝ΔU＋(p0S＋Mg)ΔL

②气体变化的整个过程可视为等容变化，假设所放砝码的质量为m，缸内气体的温度为T2时压强为p2，将活塞和砝码视为一个整体进行受力分析，系统受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得

(M＋m)g＋p0S＝p2S(2分)

根据查理定律＝(2分)

解得m＝(2分)

答案　①ΔU＋(p0S＋Mg)ΔL　②

13．解析　①设活塞面积为S，由题意得

V1＝Sd，T1＝300 K，V2＝Sd

由盖·吕萨克定律＝(2分)

得T2＝400 K

t2＝T2－273 K＝127 ℃(1分)

②活塞刚好到达顶部时气体的温度为T3，V3＝Sd

由盖·吕萨克定律＝(2分)

得T3＝450 K(1分)

当温度升到T4＝357 ℃＋273 K＝630 K时

由查理定律＝(2分)

得p＝1.4 atm(1分)

答案　①127 ℃　②1.4 atm

14．解析　①气体在初态时有：

p1＝96 cmHg，T1＝288 K，l1＝20 cm.

末态时有：p2＝86 cmHg，l2＝40 cm.

由理想气体状态方程得：

＝(3分)

所以可解得：T2＝T1＝516 K(1分)

②当温度升高后，竖直管中的水银将可能有一部分移至水平管内，甚至水银柱全部进入水平管．因此当温度升高至327 ℃时，水银柱如何分布，需要分析后才能得知．设水银柱刚好全部进入水平管，则此时被封闭气柱长为l＝50 cm，压强p＝76 cmHg，此时的温度为

T＝·T1＝570 K(2分)

现温度升高到600K>T，可见水银柱已全部进入水平管内，末态时p3＝76 cmHg，T3＝600 K，此时空气柱的长度

l3＝·l1＝52.6 cm(3分)

答案　①516 K　②52.6 cm