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(課標版)高考物理二輪復習 專題限時訓練15 分子動理論、氣體及熱力學定律(含解析)-人教版高三全冊物理試題

上傳人:文*** 文檔編號:240557344 上傳時間:2024-04-15 格式:DOC 頁數(shù):7 大?。?08.50KB
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1、專題限時訓練15 分子動理論、氣體及熱力學定律 時間:45分鐘 1.(2019·全國卷Ⅰ)(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住,容器和活塞絕熱性能良好,空氣可視為理想氣體.初始時容器中空氣的溫度與外界相同,壓強大于外界.現(xiàn)使活塞緩慢移動,直至容器中的空氣壓強與外界相同.此時,容器中空氣的溫度低于(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度,容器中空氣的密度大于(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度. 解析:由于初始時封閉在容器中的空氣的壓強大于外界壓強,容器和活塞絕熱性能良好,容器中空氣與外界沒有熱量交換,容器中的空氣推動活塞對外做功,由熱力學第一定律可知,空氣內能減小.根據(jù)理想氣體內

2、能只與溫度有關可知,活塞緩慢移動后容器中空氣的溫度降低,即容器中的空氣溫度低于外界溫度.因壓強與氣體溫度和分子的密集程度有關,當容器中的空氣壓強與外界壓強相同時,容器中空氣溫度小于外界空氣溫度,故容器中空氣的密度大于外界空氣密度. (2)熱等靜壓設備廣泛應用于材料加工中.該設備工作時,先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中,然后爐腔升溫,利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理,改善其性能.一臺熱等靜壓設備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3,爐腔抽真空后,在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中.已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3,使用前瓶中氣體

3、壓強為1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106 Pa;室溫溫度為27 ℃.氬氣可視為理想氣體. (ⅰ)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強; (ⅱ)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃,求此時爐腔中氣體的壓強. 答案:(ⅰ)3.2×107 Pa (ⅱ)1.6×108 Pa 解析:(ⅰ)設初始時每瓶氣體的體積為V0,壓強為p0;使用后氣瓶中剩余氣體的壓強為p1. 假設體積為V0、壓強為p0的氣體壓強變?yōu)閜1時,其體積膨脹為V1.由玻意耳定律p0V0=p1V1?、? 被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為 V′1=V1-V0?、? 設10瓶氣體壓入完成后爐腔中

4、氣體的壓強為p2,體積為V2. 由玻意耳定律p2V2=10p1V1′?、? 聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=3.2×107 Pa ④ (ⅱ)設加熱前爐腔的溫度為T0,加熱后爐腔溫度為T1,氣體壓強為p3.由查理定律= ⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108 Pa?、? 2.(1)(多選)下列說法正確的是( ABD ) A.一定溫度下,水的飽和汽的壓強是一定的 B.一定質量的理想氣體,升高相同的溫度所吸收的熱量與所經歷的狀態(tài)變化的過程有關 C.單晶體有固定的熔點,多晶體和非晶體沒有固定的熔點 D.熱力學第二定律的開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而

5、不產生其他影響 E.一定質量的理想氣體保持體積不變,由于單位體積內分子數(shù)不變,雖然溫度升高,單位時間內撞擊單位面積的分子數(shù)不變 (2)如圖所示,豎直放置的U形管左端封閉,右端開口,左管橫截面積為右管橫截面積的2倍,在左管內用水銀封閉一段長為l,溫度為T的空氣柱,左右兩管水銀面高度差為h cm,外界大氣壓為h0 cmHg. ①若向右管中緩慢注入水銀,直至兩管水銀面相平(原右管中水銀沒全部進入水平部分),求在右管中注入水銀柱的長度h1(以cm為單位); ②在兩管水銀面相平后,緩慢升高氣體的溫度至空氣柱的長度變?yōu)殚_始時的長度l,求此時空氣柱的溫度T′. 答案:①h+l?、赥 解析:(

6、2)①封閉氣體做等溫變化:p1=h0-h(huán),p2=h0, p1l=p2l′ h1=h+3(l-l′) 解得:h1=h+l ②空氣柱的長度變?yōu)殚_始時的長度l時,左管水銀面下降l,右管水銀面會上升2l,此時空氣柱的壓強: p3=h0+3l 由= 解得:T′=T 3.(1)(多選)如圖,一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e.對此氣體,下列說法正確的是( BDE ) A.過程①中氣體的壓強逐漸減小 B.過程②中氣體對外界做正功 C.過程④中氣體從外界吸收了熱量 D.狀態(tài)c、d的內能相等 E.狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 解析:過程①為等容變化,根據(jù)

7、查理定律有=,因為溫度逐漸增加,則氣體的壓強逐漸增加,故選項A錯誤;過程②氣體體積增加,則氣體對外界做正功,故選項B正確;過程④中為體積不變,則氣體對外界不做功,外界對氣體也不做功,即W=0,理想氣體的溫度降低,則內能減少,即ΔU<0,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q可知Q<0,則氣體向外界放出了熱量,故選項C錯誤;狀態(tài)c、d的溫度相等,則分子平均動能相等,理想氣體沒有分子勢能,則內能相等,故選項D正確;連接Ob、Od,根據(jù)=C得=,Ob斜率大于Od斜率,則狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小,故選項E正確. (2)如圖,容積為V的汽缸由導熱材料制成,面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分,汽缸

8、上部通過細管與裝有某種液體的容器相連,細管上有一閥門K.開始時,K關閉,汽缸內上下兩部分氣體的壓強均為p0.現(xiàn)將K打開,容器內的液體緩慢地流入汽缸,當流入的液體體積為時,將K關閉,活塞平衡時其下方氣體的體積減小了.不計活塞的質量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g.求流入汽缸內液體的質量. 答案: 解析:設活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強為p1;下方氣體的體積為V2,壓強為p2.在活塞下移的過程中,活塞上、下方氣體的溫度均保持不變,由玻意耳定律得 p0=p1V1① p0=p2V2② 由已知條件得V1=+-=V③ V2=-=④ 設活塞上方液體的質量為m,由

9、力的平衡條件得 p2S=p1S+mg⑤ 聯(lián)立以上各式得m=⑥ 4.(1)(多選)關于熱現(xiàn)象,下列說法正確的是( ACE ) A.兩個鄰近的分子之間同時存在著引力和斥力,引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小 B.液晶像液體一樣具有流動性,其光學性質與某些晶體相似,具有各向同性 C.處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中,由于消除了重力的影響,一大滴水銀的表面將收縮到最小面積——球面,水銀滴成為球形 D.液面上部的蒸汽達到飽和時,就沒有液體分子從液面飛出,所以從宏觀上看液體不再蒸發(fā) E.熱量可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞,但要從低溫物體向高溫物體傳遞,必須有第三者的介入 (2)如圖所示,

10、圓柱形噴霧器高為h,內有高度為的水,上部封閉有壓強為p0、溫度為T0的空氣.將噴霧器移到室內,一段時間后打開噴霧閥門K,恰好有水流出.已知水的密度為ρ,大氣壓強恒為p0,噴霧口與噴霧器等高.忽略噴霧管的體積,將空氣看作理想氣體. ①求室內溫度. ②在室內用打氣筒緩慢向噴霧器內充入空氣,直到水完全流出,求充入空氣與原有空氣的質量比. 答案:①(1+)T0 ② 解析:(2)①設噴霧器的橫截面積為S,室內溫度為T1,噴霧器移到室內一段時間后,封閉氣體的壓強p1=p0+ρg· 氣體做等容變化:= 解得:T1=(1+)T0 ②以充氣結束后噴霧器內空氣為研究對象,排完水后,壓強為p2,體

11、積為V2=hS.若此氣體經等溫變化,壓強為p1時,體積為V3 則p2=p0+ρgh,p1V3=p2V2 即(p0+ρg·)V3=(p0+ρgh)hS 同溫度下同種氣體的質量比等于體積比,設打進氣體質量為Δm 則=,V0=S· 代入得= 5.(2019·全國卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的實驗中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜.實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1_mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積.為得到油酸分子的直徑,還需測

12、量的物理量是單分子層油膜的面積. 解析:由于分子直徑非常小,極少量油酸所形成的單分子層油膜面積也會很大,因此實驗前需要將油酸稀釋,使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜.可以用累積法測量多滴溶液的體積后計算得到一滴溶液的體積.油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比,即d=,故除測得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外,還需要測量單分子層油膜的面積. (2)如圖,一粗細均勻的細管開口向上豎直放置,管內有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內氣體溫度與環(huán)境

13、溫度相同.已知大氣壓強為76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K. (ⅰ)求細管的長度; (ⅱ)若在倒置前,緩慢加熱管內被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時密封氣體的溫度. 答案:(ⅰ)41 cm (ⅱ)312 K 解析:(ⅰ)設細管的長度為L,橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時,設水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強為p;細管倒置時,氣體體積為V1,壓強為p1.由玻意耳定律有pV=p1V1?、? 由力的平衡條件有 p=p0+ρgh ② p1=p0-ρgh?、? 式中,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強.由題意有 V=S(L-h(huán)1-h(huán)) ④ V1=S(L-h(huán))?、? 由①②③④⑤式和題給條件得 L=41 cm?、? (ⅱ)設氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T,由蓋—呂薩克定律有=?、? 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得T=312 K?、?

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