2021届高考物理二轮复习专题提能专训：15分子动理论、气体及热力学定律.docx

提能专训(十五)　
分子动理论、气体及热力学定律
时间：90分钟　满分：100分
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．多选全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1．(2022·广东珠海市质检)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．在试验室中可以得到－273.15 ℃的低温
C．肯定质量的气体被压缩时，气体压强不肯定增大
D．热量肯定是从内能大的物体传送到内能小的物体
答案：C
解析：布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击形成的，则A选项错误；自然界的温度只能无限靠近－273.15 ℃，但却不能达到这个温度，B选项错误据＝C可知，肯定质量的气体被压缩时，假如温度也降低，有可能使压强减小，C选项正确；热量可以从低温物体传到高温物体，但要引起外界做功，所以D选项错误．
2．(2022·大纲全国)(多选)对于肯定量的淡薄气体，下列说法正确的是(　　)
A．压强变大时，分子热运动必定变得猛烈
B．保持压强不变时，分子热运动可能变得猛烈
C．压强变大时，分子间的平均距离必定变小
D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小
答案：BD
解析：依据抱负气体的状态方程＝C，当压强变大时，气体的温度不肯定变大，分子热运动也不肯定变得猛烈，选项A错误；当压强不变时，气体的温度可能变大，分子热运动也可能变得猛烈，选项B正确；当压强变大时，气体的体积不肯定变小，分子间的平均距离也不肯定变小，选项C错误；当压强变小时，气体的体积可能变小，分子间的平均距离也可能变小，选项D正确．
3．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法中正确的是(　　)
A．热量能自发地从低温物体传给高温物体
B．在肯定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C．热量的传导过程不具有方向性
D．在自发条件下热量的传导过程具有方向性
答案：BD
解析：一切自发过程都有方向性，热传导过程是热量由高温物体传向低温物体．假如在外界挂念下热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外力做功把热量从低温物体(冷冻食品)传向高温物体(四周的大气)．电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的．
4．(2022·深圳市高三检测)(多选)在用油膜法估测分子直径大小的试验中，若已知油滴的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在水面上集中后的最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA，以上各量均接受国际单位，那么(　　)
A．油滴分子直径d＝
B．油滴分子直径d＝
C．油滴所含分子数N＝NA
D．油滴所含分子数N＝NA
答案：BD
解析：用油膜法测分子直径，认为油膜的厚度就为分子直径，油滴的质量为m，最大面积为S，则油滴的体积为V＝，油滴分子的直径为d＝，选项B正确，选项A错误；油滴的物质的量为，油滴所含分子数为N＝NA，选项D正确，选项C错误.
5．(2022·福建省福州市高三3月质检)如图所示，U型汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着肯定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程无摩擦．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板．现缓慢上升缸内气体温度，汽缸内气体压强p随热力学温度T的变化规律是(　　)

答案：B
解析：由于活塞的重力不计，所以在温度上升过程中，当容器中气体压强小于外界大气压p0时，气体进行等容变化，遵循＝，当压强上升到p0时，气体进行等压变化，故选项B正确．
6．(2022·沈阳高三检测)以下说法正确的是(　　)
A．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
B．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为V0＝
C．自然界发生的一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
D．液晶既具有液体的流淌性，又具有单晶体的光学各向异性的特点
答案：D
解析：当r所示，容积肯定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器．待测物体温度上升时，泡内封闭气体(　　)
A．内能不变，压强变大
B．体积不变，压强变大
C．温度不变，压强变小
D．温度降低，压强变小
答案：B
解析：待测物体温度上升时，泡内封闭气体温度上升，内能变大，因体积不变，气体的压强变大．故B正确．

8．(2022·上海崇明一模)高空火箭的仪器舱内，起飞前舱内气体压强p0相当于1个大气压，温度T0＝300 K．舱是密封的，假如火箭以加速度g竖直起飞，当火箭起飞时，仪器舱内水银气压计的示数为p1＝0.6p0，如图所示，则此时舱内气体的压强p和温度T分别为(　　)
A．p＝p0　T＝300 K B．p＝1.2p0　T＝360 K
C．p＝0.6p0　T＝300 K D．p＝0.6p0　T＝180 K
答案：B
解析：分析玻璃管内水银柱的受力，如图．依据牛顿其次定律，
p·S－mg＝ma，所以p＝＝＝1.2ρgh，知p0＝ρgh，所以舱内气体的压强为1.2p0；依据气体等容变化规律知舱内温度为360 K，选项B正确．

9．(2022·广东汕头一模)(多选)如图所示，肯定质量的抱负气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列表述正确的是(　　)
A．气体从外界吸取热量
B．气体分子的平均动能减小
C．外界对气体做正功
D．气体分子撞击器壁的作用力增大
答案：AD
解析：由p­V图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，气体对外做功，W<0；依据抱负气体状态方程＝C可知，气体温度上升，抱负气体内能由温度打算，故内能增加，即ΔU>0，依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知，Q>0，气体从外界吸取热量，A正确，C错误；温度是分子平均动能的标志，由a到b气体的温度上升，所以气体分子的平均动能增大，B错误；由a到b气体的体积增大，单位体积内分子数削减，又压强增大，故气体分子撞击器壁的作用力增大，D正确．
10.
(2022·北京丰台区模拟)如图所示，肯定质量的抱负气体，从状态A变化到状态B，最终变化到状态C.线段AB平行于横轴，线段AC连线过坐标原点．则气体压强p的变化状况是(　　)
A．不断增大，且pC小于pA
B．不断增大，且pC大于pA
C．先增大再减小，且pC大于pA
D．先增大再减小，且pC与pA相等
答案：D
解析：由于A、C连线过坐标原点，所以A、C为一条等压线，状态A和状态C压强相等，从A到B过程，体积不变，温度上升，压强增大，从B到C压强减小，选项D正确．
二、计算题(本题包括5小题，共60分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分)
11．(12分)(1)关于固体、液体和气体，下列说法正确的是_______．
A．固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有确定的几何外形
B．液晶像液体一样具有流淌性，而其光学性质与某些多晶体相像，具有各向同性
C．在围绕地球运行的“天宫一号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压
E．大量气体分子做无规章运动，速率有大有小，但分子的速率按“中间少，两头多”的规律分布

(2)如图所示，在一辆静止的小车上，竖直固定着两端开口、内径均匀的U形管，U形管的竖直部分与水平部分的长度均为l，管内装有水银，两管内水银面距管口均为.现将U形管的左端封闭，并让小车水平向右做匀加速直线运动，运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为.已知重力加速度为g，水银的密度为ρ，大气压强为p0＝ρgl，环境温度保持不变．求：
①左管中封闭气体的压强p；
②小车的加速度．
答案：(1)ACD　(2)见解析
解析：(1)非晶体和多晶体都没有确定的几何外形，A正确；液晶与某些晶体相像，具有各向异性，B错误；水滴呈球形是表面张力的作用，C正确；依据饱和汽压的特点知D正确；大量分子做无规章运动时，呈现“两头少，中间多”的规律分布，E错误．
(2)①以左管中封闭的气体为争辩对象．设U形管的横截面积为S，由玻意耳定律得
p0S＝pS
解得p＝
②以水平管内长为l的水银为争辩对象，由牛顿运动定律得
－＝ρlSa
解得a＝g
12．(12分)(1)(2022·威海一模)在做“用油膜法估测分子的大小”试验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，等油膜充分开放后，测得油膜的面积为S cm2，则用油膜法测出油酸分子的直径为________cm，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________．

(2)如图所示，结构相同的绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦．已知两汽缸的横截面积之比SA∶SB＝2∶1，两汽缸内均装有处于平衡状态的某抱负气体，开头时汽缸中的活塞与缸底的距离均为L，温度均为T0，压强均为外界大气压．缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍．设环境温度始终保持不变，求：
①停止加热达到稳定后，A、B汽缸中的气体压强之比；
②稳定后汽缸A中活塞距缸底的距离．
答案：(1)　摩尔体积　(2)①6∶7　②L
解析：(1)油酸酒精溶液的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为 mL，其中纯油酸的体积为 mL，设油酸分子直径为d，则S·d＝，变形可得d＝ cm，若要求阿伏加德罗常数，还需知道摩尔体积．
(2)①设初态压强为p0，膨胀后A的压强pA＝1.2p0
加热后活塞平衡时，合力为零，有(pA－p0)SA＝(pB－p0)SB
则pB＝1.4p0
因此pA∶pB＝6∶7
②设稳定后A、B两汽缸中活塞距缸底的距离分别为LA、LB，B中气体做等温变化，有
p0LSB＝1.4p0LBSB
由于LA＋LB＝2L
解得LA＝L
13．(2022·山东日照一模)(12分)(1)下列说法正确的是(　　)
A．当物质分子间距离减小时，若分子力为引力，则分子力增大
B．气体在绝热条件下膨胀，气体的内能肯定削减
C．布朗运动说明只有液体分子才可以做无规章运动
D．气体体积增大，内能可能减小
(2)横截面积为S的导热汽缸竖直放置在水平地面上，两个轻活塞A和B将汽缸分隔为Ⅰ、Ⅱ两个气室，两活塞间距离为d，两气室体积之比为1∶2，如图所示．在保持室温不变的条件下，缓慢在活塞A上加细沙，使之向下移动一段距离h＝d.不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，室内大气压强为p0，求所加细沙的质量．

答案：(1)BD　(2)
解析：(1)分子力为引力时，分子间的距离大于r0，在此状况下减小分子间的距离，依据分子力曲线可知，分子力可能先增大后减小，A错误；气体在绝热条件下膨胀，对外做功，内能削减，B正确；一切分子都在做无规章的热运动，C错误；气体体积增大，对外做功，若不吸取热量或吸取的热量小于对外做的功，内能都削减，D正确．
(2)由于是轻活塞，质量不计，活塞与汽缸间摩擦不计，因此两部分气体压强相等，状态1时，气体压强等于大气压强p＝p0，气体 Ⅰ 的体积V1＝dS，气体 Ⅱ 的体积V2＝2V1＝2dS.
设所加细沙的质量为m，此时活塞B下移距离为h′，则状态2气体的压强p′＝p0＋，气体 Ⅰ 的体积V1′＝(d－h＋h′)S，气体 Ⅱ 的体积V2＝(2d－h′)S
由于保持室温不变、汽缸导热和缓慢加沙，汽缸内气体作等温变化，由玻意耳定律得
p0dS＝p′(d－h＋h′)S①
p0×2dS＝p′(2d－h′)S②
又h＝d③
联立①②③式得h′＝d④
④代入②解得m＝
14．(12分)(1)下列说法正确的是________．
A．水的饱和汽压随温度的上升而增加
B．肯定质量的0 ℃的水的内能大于等质量的0 ℃的冰的内能
C．浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现
D．气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的
E．一些昆虫可以停在水面上，是由于水表面存在表面张力的原因

(2)如图所示，两个横截面面积不相同、两端开口的圆柱形管组成的一个汽缸被固定在竖直方向，用AB和CD两个被轻绳连接的活塞密封肯定量的气体，不计汽缸和活塞间的摩擦力，汽缸导热良好．已知活塞AB的质量为3m，截面积为2S；活塞CD的质量为m，截面积为S；稳定时，汽缸内气体体积为V1，取大气压强为p0，试求：
①稳定后，汽缸内气体的压强；
②在AB上放置一质量也为m的物体，稳定后，活塞AB未下降到汽缸转角EF处，求汽缸内气体的体积．
答案：(1)ABE　(2)见解析
解析：(1)水的饱和汽压随温度的上升而增大，选项A正确；肯定质量0 ℃的冰变成等质量的0 ℃的水时，要吸热，内能增大，选项B正确；浸润和不浸润现象是液体分子和固体分子间相互作用的表现，选项C错误；气体的压强是由于分子热运动撞击容器壁产生的，选项D错误；昆虫可停在液体表面是由于液体表面张力的存在，选项E正确．
(2)①稳定后，两活塞静止，取汽缸内气体压强为p1，此时对AB和CD组成的系统进行受力分析，有
p1(2S－S)＝p0(2S－S)＋(3m＋m)g
可得p1＝p0＋
②同理，此时汽缸内气体的压强为p2，有
p2＝p0＋
气体做等温变化，有
p1V1＝p2V2
得V2＝V1
代入数据有V2＝V1＝V1
15．(12分)(1)下列说法中正确的是(　　)
A．仅由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，是不能估算该种气体分子大小的
B．若两个分子只受到它们间的分子力作用，在两分子间距离减小的过程中，分子的动能肯定增大
C．物体吸取热量时，它的内能不肯定增加
D．依据热力学其次定律可知，热量不行能从低温物体传到高温物体
E．容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子受到重力作用而产生的

(2)如图，竖直平面内有始终角形内径相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB＝BC＝l0，且此时A、C端等高．管内水银总长度为l0，玻璃管AB内封闭有长为的空气柱，已知大气压强为l0汞柱高．假如使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC管水平，求此时AB管内气体的压强为多少汞柱高？管内封入的气体可视为抱负气体且温度不变．
答案：(1)AC　(2)l0 汞柱高
解析：(1)由气体的摩尔质量和密度，可求得气体的摩尔体积，又已知阿伏加德罗常数，即可估算每个气体分子所占的体积，由于气体分子间距离很大，所以不能确定气体分子的大小，选项A正确；当分子间距离较大时，分子间作用力显示引力，分子间作用力随分子间距离的减小而减小，故选项B错误；物体的内能变化量ΔU＝W＋Q，所以物体吸热时，它的内能不肯定增加，选项C正确；在产生影响的前提下，热量可以从低温物体传到高温物体，故选项D错误；容器中的气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁撞击而产生的，选项E错误．
(2)因BC长度为l0，故顺时针旋转至BC水平方向时水银未流出，
设A端空气柱此时长为x，管内横截面积为S，对A内气体：
p1＝l0，V1＝·S，
V2＝x·S，p2＝x，
对A中密闭气体，由玻意耳定律得
l0·S＝x·xS，
联立解得x＝l0，
即：p2＝l0(汞柱高)．