单元13气体实验定律和热力学定律（解析版）.docx

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1、单元13气体实验定律和热力学定律1 .下列说法不亚硬的是（）A.物体内分子热运动的平均动能越大，则物体的温度越高B.液体表面层中分子间的相距作用表现为 引力C.用显微镜观察液体中的布朗运动，观察到的是液体分子的无规则热运动D. 一定质量的理想气 体保持体积不变，温度升高，则单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多【答案】C【解析】A.温度是分子平均动能的标志，物体内分子热运动的平均动能越大，则物体的温度越高。故A正确； 8.液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，从而有分子引力不均衡，产生沿表面作用于任一 界线上的张力，表现为引力，故8正确；C.布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映的

2、是液体分子的无规 则运动，故C错误；。.一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，则分子运动的激烈程度增大，所以 单位时间内撞击器壁单位面枳上的分子数增多，故。正确。此题选不正确的，故选C.下列说法正确的是（）A.图（甲）为水中小炭粒沿折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的B.由图（乙）可知，温度 升高后，所有分子速率都会增大C.图（丙）中曲线表示分子力随分子间距离的变化规律D.图（丙）中 力处分子斥力为零【答案】C【解析】A.图（甲）是每隔一定时间把水中炭粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接 起来，而炭粒本身并不是沿折线运动，该图说明炭粒的运动（布朗运动）是不规则的

3、，从而反映了水分子运动 的不规则性，故A错误；及由图（乙）可知，温度升高后，速率大的分子比例增大，但不是所有分子速率都会 增大，故3错误；C图（丙）中曲线在平衡距离处取值为零，所以表示分子力随分子间距离的变化规律, 故C正确；。.图（丙）中o处，分子引力和斥力的合力为零，但引力和斥力均不为零，故。错误。故选C。2 .（多选）天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源.它是水和天然气在高压和低温 条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃水”、“固 体瓦斯”之称，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体.可燃冰 的形成过程

4、可简化为把甲烷气体压缩到低温的“容器”中，开采时通过升温再把甲烷气体从“容器” 中释放出来,甲烷可视为理想气体，以下说法中正确的是（）A.可燃冰在开采时甲烷气体对外做功，内能变小B.可燃冰在开采时甲烷气体对外做功，又从外界吸 热，内能变大C.可燃冰在形成时外界对气体做功，内能变大D.可燃冰在形成时外界对气体做功，气 体又对外放热，内能变小【答案】BD 【解析】.由题意可知，可燃冰在开采过程中要对其加热升温，气体体积变大对外做功，同时又从外界吸 热，内能变大，故选项4错误，选项B正确;CD.可燃冰形成条件是低温高压，所以形成可燃冰过程中外界 对气体做功，气体又对外放热，内能减少，故选项。错，选项

5、正确。故选3 .绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无 摩擦，缸内气体的内能4 = 72/,如图甲所示。已知活塞面积5 = 5x10-42,其质量为m = 1kg,大 气压强Po = 1.0 x 10sPa,重力加速度9 = 10?n/s2如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的 P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：(1)封闭气体最后的体积;(2)封闭气体吸收的热量。【答案】 解：以气体为研究对象，根据盖一吕萨克定律，有：合=小解得：% = 6x10-4心；由气体的内 能与热力学温

6、度成正比：g = 解得：Uq = 108人活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体 为等压变化，以活塞为研究对象：pS = p0S + 7ng,解得：p = p +詈=1.2x105 Pq,外界对气体做功: W = -p(VQ-VP) = -24Jf由热力学第一定律：Uq-Up = Q + W,得气体变化过程吸收的总热量为Q = 60/。4 . 一定质量的理想气体从状态A经状态8变化到状态C,其p -2图像如图所示，其中A状态时温度为150 K,(1)气体在状态8时的温度%； (2)气体从状态力变化到状态C的过程中吸收的热量Q；(3)若气体在状态C时密度为p,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数

7、为可小则气体单位体积内的分子数n为多少？【答案】 解：根据盖吕萨克定律，卷=擀，解得% = 300K(2)状态4到状态B的等压过程中气体对外做功为：叫= P(匕一 %)状态B到状态C为等容变化，气体不做功，1% =。状态”和状态。温度相同，内能相同，4U = 0, 根据热力学第一定律有2U = Q + (% +叫)，解得Q = 2x 1。5/(3)理想气体在状态。时分子数n =管以单 位体积分子数九=旨管. 一定质量的理想气体经历了如图所示的力T B -C TO - A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态 参数如图所示.A状态的压强为1 X 105Pa,求：(1)8状态的温度；(2)完成一次

8、循环，气体与外界热交换的热量.【答案】解：(1)理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变，根据盖吕萨克定律有：祟=?代入数据解得: A篝|x 300K = 600K(2)理想气体从力状态到8状态的过程中，外界对气体做功： V a工X工U-Pa(%-匕)解得：叫=-1。0/气体从8状态到。状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有：看=微 解得：pc = 2.5 x IO七从。状态到。状态的过程中，外界对气体做功：W2 = pc(Vc - %)解得：W2 = 250/- 次循环过程中外界对气体所做的总功为：W = % +叱=150/理想气体从4状态完成一次循环，I可到力状态， 始末温度不变

9、，所以内能不变，根据热力学第一定律有：4U = W + Q解得：Q = -150/故完成一个循环， 气体对外界放热150/.5 .如图，开口朝下的圆筒形气缸竖直悬挂，处于静止状态，气缸内用横截面积为S的薄活塞封闭着温度为27K的某种理想气体，活塞可在气缸内上下无摩擦滑动。通过电热丝可以对气体缓慢加热，使活塞缓 慢向下移动。当气体温度升高至872时，活塞刚好移到气缸口。已知大气压强为po,气缸容积为, 重力加速度为g。电热”活塞W1a沙与沙盘（i ）求27国时气缸内气体体积;（ii）如果不加热气体，而在活塞下悬挂一个沙盘，缓慢（等温）地往沙盘里添加沙，当沙与沙盘总质量与 活塞质最相等时，活塞也刚

10、好移到气缸口，判断此过程中气体吸热还是放热？并求出活塞的质最。【答案】解：（i）通过电热丝缓慢加热气体的过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律，可得： =今其 T1 t2中7 = 300K, % = 360K, % = %解得：匕=（打）封闭气体做等温变化，内能不变，气体体积增大， 对外做功，根据热力学第一定律可知，此过程中气体吸热。通过挂沙盘使活塞移到气缸口的过程中，气体 发生等温变化，设活塞质量为m,根据玻意耳定律可得：Pl匕=P2/其中Pl=Po-WP2 = Po- 等联立解得：山=骂柱.柱.6 .如图所示，竖直放置的U形管，左端封闭，右端开口，管内水银将长，1 = 10cm的空气

11、柱封在左管内， 此时两管内水银面的高度差为4=4cm ,环境温度为口 = 27,大气压强为76cm水银（1）从图示开始，若缓慢改变温度，要使空气柱长度减少1cm,则需要降低多少度？（2）从图示开始，若保持温度不变，现向右管内注入水银，使空气柱长度减少Isn,则需注入水银柱的长度为多少？ 【答案】解：（1）对左侧封闭气体，初状态pi = 72cmHg, = lrS, Tx = 300Kp2 = 70cmHg, V2 = l2S,%=?根据理想气体状态方程得出：管=管代入数据得出72 = 262.5K故得出ZJT = T.-T2 = 37.5K(2)设需要注入水银柱长度为h,则p? = p0 +

12、(八- 6)cmHg, V3 = 12spi仕=p?匕解得九=10cm7 .新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。壶的容积为1.5L,内含1.0L的消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压压杆4每次可向瓶内储气室充入0.05L的l.Oatm的空气，多次下压后，壶内气体压强变为2.0Q51时，按下按柄8,阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，(1)求充气过程向下压压杆力的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积；(2)喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，如图乙所示，估算全过程壶内气体从 外界吸收的热量。【答案】 解：(1)设充气过程向下压压杆4的次数

13、为n,充入气体为n% = 0.05nL,充气前气压为p1=1.0 x 105Pa,壶中原来空气的体积匕=0.5 L,充气后气体的总体积为匕=0.5 L,压强为22 = 2.0 x 105Pa,由玻意耳定律Pi5% +匕)=所以九=10次最多喷射的液体4 V = nV0 = 0.5 L.(2)外界对气体做功” =- /pi +口2)卜=-lxl(，2xl()S x0 5x10-3/=.75 J由热力学第一定律U=W+Q=0所以Q = 757o.为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有套生命系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天

14、服内气压为1.0 x 10sPa, 气体体积为2 L,到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4 3使航天服达到 最大体积。若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。（1）求此时航天服内的气体压强：（2）若向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到9.0x 104pa,则需补充l.Ox 105pa的等温气体多少 升？【答案】解：（1）航天服内气体经历等温过程，Pi = 1.0 x 105Pa,匕=2L, V2 = 4乙由玻意耳定律p匕=p?%得P2 = 5xl04pa（2）设需要补充的气体体积为V,将补充的气体与原航天服内气体视为一个整体，充气后的气压 P3 = 9.0 x 104Pa 由玻意耳定律pi（匕 + V） = P3%得V = 1.6L