2019-2020年高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷(十八)专题六 选考模块 第一讲 分子动理论 气体及热力学定律.doc

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1(xx海南高考)(1)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g。由此可以估算得,地球大气层空气分子总数为_,空气分子之间的平均距离为_。 (2)如图1,一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上,开口向上,内有两个质量均为m的相同活塞A和B。在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体,平衡时体积均为v。已知容器内气体温度始终不变,重力加速度大小为g,外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气,致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。2019-2020年高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷(十八)专题六 选考模块 第一讲 分子动理论 气体及热力学定律2(xx山东高考)(1)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是_。(双选,填正确答案标号)a混合均匀主要是由于碳粒受重力作用b混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动c使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速d墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图2,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300 K,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升到303 K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303 K。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300 K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求:图2()当温度上升到303 K且尚未放气时,封闭气体的压强;()当温度恢复到300 K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。3(xx全国卷)(1)下列说法正确的是_。A将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变 (2)如图3,一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m12.50 kg,横截面积为S180.0 cm2;小活塞的质量为m21.50 kg,横截面积为S240.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l40.0 cm;气缸外大气的压强为p1.00105 Pa,温度为T303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1495 K。现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求:图3()在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,气缸内封闭气体的温度;()缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。4(1)(xx怀化二模)下列说法正确的是_。A不能将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用B温度升高,说明物体中所有分子的动能都增大C气体对容器壁有压强是因为气体分子对容器壁频繁碰撞的结果D分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小E在一个绝热容器内,不停地搅拌液体,可使液体的温度升高(2)如图4所示,玻璃管的横截面积S1 cm2,在玻璃管内有一段质量为m0.1 kg的水银柱和一定量的理想气体,当玻璃管平放时气体柱的长度为l010 cm,现把玻璃管正立,过较长时间后再将玻璃管倒立,经过较长时间后,求玻璃管由正立至倒立状态,水银柱相对于管底移动的距离是多少?(假设环境温度保持不变,大气压强取p01105 Pa)图45(xx西安交大附中二模)(1)下列说法中正确的是_。A一定量气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收120 J 的热量,则它的内能增大20 JB在使两个分子间的距离由很远(r109 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大C由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力D用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只需再知道油的密度即可E空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和气压,水蒸发越慢。(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p v图像如图5所示。已知该气体在状态A时的温度为27 。则:图5该气体在状态B、C时的温度分别为多少?该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?6(xx朝阳区二模)(1)下列说法中正确的是_。A气体放出热量,其分子的平均动能可能增大B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E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(2)如图6所示,一连通器与贮水银的瓶M用软管相连。连通器的两支竖直放置、粗细相同且上端封闭的均匀直管A和B内充有水银,水银面的高度差为h。水银上方都是空气,气柱长约为2h。当气体的温度为T0 K时,A管中气体的压强与3h高的水银柱产生的压强相等。现使气体的温度升高到1.5T0 K,同时调节M的高度,使B管中的水银面的高度不变。问流入A管的水银柱的长度为多少?图6答 案1解析:(1)设大气层中气体的质量为m,则有mgp0S,即:m,分子数n,假设每个分子占据一个小立方体,各小立方体紧密排列,则小立方体边长即为空气分子平均间距,设为a,大气层中气体总体积为V,a,而V4R2h,所以a。(2)设平衡时,在A与B之间、B与容器底面之间气体的压强分别为p1和p2,由力的平衡条件有p1Sp0Smgp2Sp1Smg漏气发生后,设整个封闭气体体积为V,压强为p,由力的平衡条件有:pSp0Smg由玻意耳定律得pV1p1Vp(VV1)p2V式中,V1是原来A与B之间的气体在漏气发生后所占的体积。设活塞A移动的距离为l(取升高时为正),按几何关系有V2VSl联立可得l。答案:(1)(2)l2解析:(1)墨滴入水,最后混合均匀,这是扩散现象,碳粒做布朗运动,水分子做无规则的热运动;碳粒越小,布朗运动越明显,混合均匀的过程进行得越迅速,选项b、c正确。(2)()以开始封闭的气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T0300 K,压强为p0,末状态温度T1303 K,压强设为p1,由查理定律得代入数据得p1p0。()设杯盖的质量为m,刚好被顶起时,由平衡条件得p1Sp0Smg放出少许气体后,以杯盖内的剩余气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T2303 K,压强p2p0,末状态温度T3300 K,压强设为p3,由查理定律得设提起杯盖所需的最小力为F,由平衡条件得Fp3Sp0Smg联立式,代入数据得Fp0S。答案:(1)bc(2)()p0()p0S3解析:(1)将一晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,故选项A错误。单晶体具有各向异性,有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同,故选项B正确。例如金刚石和石墨由同种元素构成,但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,故选项C正确。晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。如天然水晶是晶体,熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体,也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体,故选项D正确。熔化过程中,晶体的温度不变,但内能改变,故选项E错误。(2)()设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2。由题给条件得V1S1S2V2S2l在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S1(p1p)m1gm2gS2(p1p)故缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有联立式并代入题给数据得T2330 K。()在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1。在此后与气缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有联立式并代入题给数据得p1.01105 Pa。答案:(1)BCD(2)()330 K()1.01105 Pa4解析:(1)温度升高,分子平均动能增大,但不是所有分子动能增大;气体的压强是由分子无规则运动对器壁频繁碰撞产生的;分子间的引力和斥力都随距离的增加而减少;在绝热过程中,对物体做功可使物体温度升高。(2)气体做等温变化,当玻璃管平放时有p1p0V1l0S玻璃管正立时有对水银柱受力分析,p2Sp0Smg故p2p0V2l2S玻璃管倒立时受力分析,p0Sp3Smg有:p3p0V3l3S根据玻意耳定律,得p1V1p2V2p2V2p3V3由以上各式联立解得ll3l2 cm2 cm。答案:(1)CDE(2)2 cm5解析:(1)根据热力学第一定律知:UWQ100 J120 J20 J,A正确;在使两个分子间的距离由很远(r109 m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,B错误;由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力,C正确;用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只需再知道油的摩尔体积即可,D错误;空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和气压,水蒸发越慢,E正确。(2)状态A:tA300 K,pA3105 Pa,VA1103 m3状态B:tB?pB1105 Pa,VB1103 m3状态C:tC?pC1105 Pa,VC3103 m3A到B过程等容变化,由等容变化规律得:,代入数据得:tB100 K173 B到C为等压变化,由等压变化规律得:,代入数据得:tC300 K27 。因为状态A和状态C温度相等,且气体的内能是所有分子的动能之和,温度是分子平均动能的标志所以在这个过程中:U0。由热力学第一定律得:UQW,因为U0故:QW在整个过程中,气体在B到C过程对外做功,所以:WpV1105(31031103) J200 J即:Q200 J,是正值,故在这个过程中吸热。答案:(1)ACE(2)173 27 0吸热200 J6解析:(1)气体放出热量,若外界对气体做功,温度升高,其分子的平均动能增大,故A正确;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,故B正确;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,故C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,故D错误;某固体或液体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为NA,而气体此式不成立,故E错误。(2)当温度为T0 K时,B管中气体的压强pBpAh4h当温度为1.5T0 K时,B管中气体体积不变,设其压强为pB,则有得pB6h设A管中水银面上升的高度为x,这时的压强为pApApB(hx)得pA5hx这时A管中气柱长为2hx由状态方程得x27hxh20解得x0.15 h(另一根不合题意)。答案:(1)ABC(2)0.15h
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