高考物理二轮复习 专题限时集训15 分子动理论 气体及热力学定律（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题限时集训(十五)(建议用时：40分钟)1(1)(多选)下列说法正确的是_。A昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为空气的绝对湿度小B当分子间距增大时，分子势能一定增大C一定量的理想气体，在等压膨胀时，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少D晶体熔化时吸收的热量主要用来破坏空间点阵E肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用(2)如图所示，内壁光滑、导热良好的圆柱形汽缸开口向下竖直悬挂，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸缓慢加热，使理想气体体积由V增大了2V的过程中，气体吸收的热量为Q1；停止加热并保持气体体积不变，使其温度降低为T1。已知重力加速度为g，求：()停止加热时缸内气体的温度；()降温过程中气体放出的热量。解析(1)昆明地区晴朗天气晒衣服易干，是因为相对湿度小，所以晾晒的衣服易干，故A错误；若分子间表现为引力，随分子间距的增大引力做负功，分子势能增加，若分子间表现为斥力，随分子间距的增大斥力做正功，分子势能减小，故B错误；一定量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，气体分子对器壁的平均撞击力增大，为保持压强不变，气体分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数减少，故C正确；晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能，故D正确；肥皂泡呈球形是由于液体表面张力的作用，故E正确。(2)()停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得由题意知V1V，V23V解得：T23T1。()体积由V增大到3V的过程中，由活塞受力平衡有pSp0Smg解得：pp0气体对外所做的功W1pV2V停止加热并保持气体体积不变，W20全程内能变化，U0根据热力学第一定律得UW1Q1Q2所以降温过程中气体放出的热量Q2Q12V。答案(1)CDE(2)()3T1()Q12V2(1)(多选)下列说法中错误的是()A当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B晶体在熔化过程中分子势能增加，分子的平均动能不变C用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力D一定质量的理想气体，先等温膨胀，再等压压缩，其体积必低于初态体积E一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大(2)如图为高楼供水系统示意图，压力罐甲、乙与水泵连接，两罐为容积相同的圆柱体，底面积为0.5 m2，高为0.7 m，开始两罐内只有压强为1.0×105 Pa的气体，阀门K1、K2关闭，现启动水泵向甲罐内注水，当甲罐内气压达到2.8×105 Pa时水泵停止工作，当甲罐内气压低于1.2×105 Pa时水泵启动，求：甲罐内气压达到2.8×105 Pa时注入水的体积。打开阀门K1，水流入乙罐，达到平衡前水泵是否启动。解析(1)影响人们感觉的是相对湿度而非绝对湿度，A错误；晶体熔化过程吸收热量，内能增大，但温度不变，分子平均动能不变，所以分子势能增大，B正确；气体的分子间距都非常大，分子引力斥力几乎为零，用打气筒给自行车充气，越打越费劲，是因为内部压强越来越大，C错误；气体先等温膨胀，体积变大，压强变小，再等压压缩，体积变小，所以体积先增大后减小，但无法确定体积与初态的关系，D错误；根据气体压强的微观解释可知，气体压强与分子的平均动能和数密度有关，体积不变，数密度不变，而分子热运动变剧烈，分子的平均动能变大，则压强一定增大，E正确。(2)取甲内气体为研究对象，由玻意耳定律：p0L0Sp1L1S注入水的体积为：V水L0SL1S，解得：V水0.225 m3。打开开关后两罐液面相平，罐内气体高度：L2对甲气罐由玻意耳定律：p0L0SpL2S解得：p1.47×105 Pa因气压p>1.2×105 Pa，故水泵未启动。答案(1)ACD(2)0.225 m3未启动3.(1)(多选)(2020·全国卷·T33(1)如图所示，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中_。A气体体积逐渐减小，内能增加B气体压强逐渐增大，内能不变C气体压强逐渐增大，放出热量D外界对气体做功，气体内能不变E外界对气体做功，气体吸收热量(2)如图所示，“L”形玻璃管ABC粗细均匀，开口向上，玻璃管水平部分长为30 cm，竖直部分长为10 cm，管中一段水银柱处于静止状态，水平管中的水银柱长为10 cm，竖直管中的水银柱长为5 cm，已知大气压强为p075 cmHg，管中封闭气体的温度为27 。()若对玻璃管中的气体缓慢加热，当竖直管中的水银柱液面刚好到管口C时，管中封闭气体的温度升高多少？(结果保留1位小数)()若以玻璃管水平部分为转轴，缓慢转动玻璃管180°，使玻璃管开口向下，试判断玻璃管中水银会不会流出？如果不会流出，竖直管中水银液面离管口的距离为多少？解析(1)外力使活塞缓慢下降的过程中，由于温度保持不变，则气体的内能保持不变，气体的体积逐渐减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，又由玻意耳定律可知，气体体积减小，气体的压强增大，由以上分析可知B、C、D正确，A、E错误。(2)()开始时，管内封闭气体的压强p1p05 cmHg80 cmHg气柱的长度l120 cm气体加热后，当竖直管中水银面刚好到管口C时，管中封闭气柱的长度为l225 cm管中气体压强p2p010 cmHg85 cmHg设玻璃管的横截面积为S，则根据理想气体状态方程有即解得T2398.4 K玻璃管中封闭气体的温度升高TT2T198.4 K故t98.4 。()若将玻璃管以水平部分为转轴，缓慢转动玻璃管180°，使玻璃管开口向下，假设水银不会流出，且竖直管中水银面离管口的距离为h cm此时管中气体压强p3p0(10h)cmHg(65h)cmHg管中封闭气柱长l3(205h)cm(25h)cm根据玻意耳定律有p1l1Sp3l3S即80×20(65h)(25h)解得h(520)cm因h>0，假设成立，因此水银不会流出，管中水银面离管口的距离为(520)cm。答案(1)BCD(2)()98.4 ()(520)cm4(1)(多选)以下说法中正确的有()A单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化B内能相同的物体，内部分子热运动的平均动能可能不同C饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态D布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒与器壁的碰撞次数随着温度的降低而减少(2)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。解析(1)单晶体冰糖磨碎后仍然是单晶体冰糖，熔点不会发生变化，选项A正确；内能相同的物体温度可能不同，则内部分子热运动的平均动能可能不同，选项B正确；饱和蒸汽是指液体蒸发与蒸汽液化相平衡的状态，液体仍在蒸发，蒸汽仍在液化，选项C错误；布朗运动是由液体分子对悬浮在液体中的微粒的不平衡的碰撞引起的，选项D错误；温度是分子平均动能的标志，是分子运动激烈程度的宏观表现，一定量的气体，在体积不变时，温度降低，则分子运动的激烈程度降低，所以分子平均每秒碰撞器壁的次数随着温度的降低而减少，故E正确。(2)开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有根据力的平衡条件有p1Sp0Smg联立式可得T1T0此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖­吕萨克定律有式中V1SHV2S(Hh)联立式解得T2(1)(1)T0从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W(p0Smg)h。答案(1)ABE(2) T0(p0Smg)h5(1)关于热力学定律，下列说法正确的是_。A不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度B在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小C热量不可能由低温物体传递给高温物体D物体从外界吸收热量，但其内能可能减小E第二类永动机违背能量守恒定律，不可能制成(2)如图为测量粉末状矿物密度的装置，其中A、B、C是一个玻璃容器，D是玻璃管，上端与大气相通，B、D间用软管连接，内部灌有水银。测量时操作步骤如下：打开阀门K，使管AB及罩C与大气相通，上下移动D使AB管中水银面在1的位置；关闭K，缓慢上提D，使水银面到达2位置，记下两管中水银面的高度差h112.5 cm；打开K，使水银面重新回到1位置，将m400 g的某种矿物放入C中，关闭K；缓慢上提D，使水银面重新达到2位置，此时两管中水银面的高度差h237.5 cm。已知罩C和管AB中2位置以上部分的总体积为V01 000 cm3，不考虑环境温度及大气压强的变化，求该矿物的密度。(已知大气压强p075 cmHg)解析(1)热力学零度不可能达到，选项A正确；在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，这是用熵的概念表示的热力学第二定律，选项B正确；热量可以由低温物体传递给高温物体，但要引起其他变化，选项C错误；物体从外界吸收热量，若同时对外做功，则物体的内能可能减少，选项D正确；第二类永动机并不违背能量守恒定律，而是违背热力学第二定律，因此不可能制成，选项E错误。(2)设水银面在1位置时气体体积为V1水银面在2位置时气体压强p1p0水银gh1步骤气体为等温变化，由玻意耳定律得p0V1p1V0水银面重新达到2位置时气体压强p2p0水银gh2步骤气体也为等温变化，设矿物的体积为V，由玻意耳定律得p0(V1V)p2(V0V)联立各式得V×103 m3矿物的密度解得0.6×103 kg/m3。答案(1)ABD(2)0.6×103 kg/m36(2020·全国卷·T33)(1)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，rr1时，F0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_(填“减小”“不变”或”增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能_(填“大于”“等于”或“小于”)零。(2)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)，甲罐的容积为V ，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V ，罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后，()两罐中气体的压强；()甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。解析(1)若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零。(2)()假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有p(2V)pV1现两罐气体压强均为p，总体积为(VV1)。设调配后两罐中气体的压强为p，由玻意耳定律有p(VV1)p(V2V)联立式可得pp。()若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时，体积为V2，由玻意耳定律有pVpV2设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k，由密度的定义有k联立式可得k。答案(1)减小减小小于(2)()p()237(2020·全国卷·T33)(1)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_。(填正确答案标号)A汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内(2)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为，重力加速度大小为g，大气压强为p0，Hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。()求进入圆筒内水的高度l；()保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。解析(1)汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C。(2)()设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V0和V1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有p1V1p0V0V0hSV1(hl)Sp1p0g(Hl)联立以上各式并考虑到Hhl，解得lh。()设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有p2V0p0V3其中p2p0gH设需压入筒内的气体体积为V，依题意VV3V0联立式得V。答案(1)BC(2)()h()8(2018·全国卷·T33)(1)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是_。A过程中气体的压强逐渐减小B过程中气体对外界做正功C过程中气体从外界吸收了热量D状态c、d的内能相等E状态d的压强比状态b的压强小(2)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。解析(1)由理想气体状态方程可知，pb>pa，即过程中气体的压强逐渐增大，选项A错误；由于过程中气体体积增大，所以过程中气体对外做功，选项B正确；过程中气体体积不变，气体对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程中气体放出热量，选项C错误；由于状态c、d的温度相等，理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，选项D正确；由理想气体状态方程并结合题图可知，状态d的压强比状态b的压强小，选项E正确。(2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2。在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0p1V1p0p2V2由已知条件得V1VV2设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2Sp1Smg联立以上各式得m。答案(1)BDE(2)