高中物理分子动理论-气体和热力学定律专题讲练

专练2 分子动理论、热力学定律和气体性质(限时：40分钟)1．(2013·重庆·10(1))某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时( ) A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功答案 B解析房间没有密闭，对房间内气体加热时，内外压强始终相等，但温度升高时，气体分子的平均动能变大．B项对，A项错．此时室内外空气密度应相等，C项错．室内气体膨胀对外做功，对室外气体做正功，D项错．2．如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能E p 与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是( )图1A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态D．乙分子的运动范围为x≥x1答案BD解析由题图可知，乙分子在P点(x＝x2)时，动能最大，速度最大，加速度为零，由于两分子总能量为零，所以，乙分子在P点(x＝x2)时有E k＋(－E0)＝0，解得E k＝E0，A 错误，B正确；乙分子在Q点(x＝x1)时，动能并非最大，即加速度不等于零，不是平衡状态，C错误；乙分子在x1处时，分子势能为零，动能亦为零，由E k≥0，E p＝－E k≤0得乙分子的运动范围为x≥x1，选项D正确．3．对于一定质量的气体，忽略分子间的相互作用力．当温度升高时( ) A．气体的内能不变B．气体分子的平均动能增加C．气体一定从外界吸收热量D．外界一定对气体做功答案 B4．下列现象中，最能恰当地说明分子间有相互作用力的是( ) A．气体容易被压缩B．高压密闭的钢管中的油从筒壁渗出C．两块纯净的铅块紧压后合在一起D．滴入水中的墨汁微粒向不同方向运动答案 C解析气体容易被压缩说明气体分子之间距离大，高压密闭的钢管中的油从筒壁渗出说明密闭的钢管中分子之间有间隙，两块纯净的铅块紧压后合在一起说明分子间有相互作用力，滴入水中的墨汁微粒向不同方向运动属于液体的扩散现象，说明分子在做无规则运动．5．如图2所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于此气缸内气体的下列结论，其中正确的是( )图2A．气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的压强不变B．气体做等温膨胀，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少C．因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全用来对外做功D．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律答案BC解析用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的体积增大，压强减小，选项A错误；气体做等温膨胀，由于体积增大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，选项B正确；因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全用来对外做功，选项C正确；气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但是体积增大了，引起了其他变化，因此此过程不违反热力学第二定律，选项D错误．6．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( ) A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大C．若气体温度升高1 K，其等容过程所吸收的热量一定大于等压过程所吸收的热量D．在完全失重的状态下，气体的压强为零答案 A解析若理想气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，选项A正确；若气体的温度不断升高，体积不断增大，其压强不一定不断增大，选项B错误；若气体温度升高1 K，由于等容过程体积不变，不对外做功，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，选项C错误；气体的压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，在完全失重的状态下，气体的压强不为零，选项D错误．7．如图3所示，倒悬的导热气缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，气缸中封闭着一定质量的理想气体．起初各部分均静止不动，大气压强保持不变．对于气缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )图3A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变答案CD解析若环境温度升高，气体将会等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D正确．8．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．物体的温度不能降到0 KB．一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，气体对外做功220 JC．利用高科技手段，可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化D．一定质量的100 °C的水吸收热量后变成100 °C的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能答案 ABD解析 0 K 为宇宙的最低温度，只能接近不能达到，选项A 正确；由热力学第二定律可知，ΔU ＝Q ＋W ，W ＝－20 J －200 J ＝－220 J ，选项B 正确；由热力学定律可知，热量的散失具有不可逆性，不能完全收集起来而不引起其他变化，选项C 错误；一定质量的100 °C 的水吸收热量后变成100 °C 的水蒸气，内能不变，但体积增大，对外做功，说明吸收的热量大于增加的内能，选项D 正确．9． 如图4所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体．现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积与热力学温度的关系最接近( )图4答案 A解析 根据理想气体状态方程pV T ＝C (常量)得：V ＝C p T ，图线的斜率为C p.在水银柱升入细管前，封闭气体先做等压变化，斜率不变，图线为直线；水银柱部分进入细管后，气体压强增大；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，V －T 图线又变为直线，只是斜率比原来的小．A 图正确．10．每逢重大庆典人们都会释放很多气球，五颜六色的气球缓慢上升彰显了喜庆的气氛，随着距地面高度的增大，大气压强逐渐减小，最终气球在空中炸裂．若不计环境温度的变化和分子间的相互作用力，气球在缓慢上升的过程中( )A ．气球内的气体内能增大B ．气球内的气体对外做功C ．气球内的气体分子单位时间内对气球单位面积的撞击次数增加D ．气球内的气体吸收热量全部对外做功违背了热力学第二定律答案 B解析 由于温度不变，气体内能不变．由于压强减小，温度不变，体积膨胀，气体对外做功，气体分子对气球单位面积的撞击次数减少，气球吸收热量全部对外做功，但引起了其他变化，不违背热力学第二定律，故B正确．11．如图5是一定质量的理想气体的p－V图，气体从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2.下列说法中正确的是( )图5A．从C→D过程放出的热量等于外界对气体做的功B．若气体沿直线由A→B，则气体的温度先降低后升高C．从微观角度讲B→C过程压强降低是由于分子的密集程度减少而引起的D．若B→C过程放热200 J，D→A过程吸热300 J，则D→A过程气体对外界做功100 J 答案AD解析从C→D过程为等温过程，气体体积减小，压强增大，由热力学第一定律可知，A 正确；从A→B过程，虚线与等温线AB的距离先增加再减小，气体的温度先升高再降低，B错误；从B→C过程气体体积不变，分子的密集程度不变，压强降低是由于温度减小，分子平均速率减小而引起的，C错误；状态C、状态D温度相同有相同的内能，A、B温度相同有相同的内能，由热力学第一定律分析可得D正确．12．一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明( ) A．气体分子的平均动能增大B．气体分子的平均动能减小C．每秒撞击单位面积器壁的分子数增多D．每秒撞击单位面积器壁的分子数减少答案 C13．下列说法正确的是( ) A．常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大B．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105J，同时空气的内能增加了2.5×105 J，则空气从外界吸收热量1×105 JC．物体的温度为0℃时，分子的平均动能为零D．热量从低温物体传到高温物体是不可能的答案 A解析根据一定质量气体压强、温度和体积的关系可知，体积一定时，气体温度升高，则压强增大，A项正确；由热力学第一定律可知，ΔU＝W＋Q，所以气体应向外界放热，B项错；物体的温度为热力学温度0 K时，分子的平均动能为零，C项错；热量可以自发地从低温物体传到高温物体，如空调可以把热量从温度较低的室内转移到室外，D项错．14．一空的铝制易拉罐开口向下浸没在恒温游泳池的水中，现将易拉罐缓慢下压，关于罐内空气(可视为理想气体)，下列说法正确的是( ) A．压强增大B．分子间的平均距离减小C．对外界做功D．向外界放热答案ABD解析在恒温游泳池的水中，罐内空气温度不变，内能不变．将易拉罐缓慢下压，压强增大，体积减小，分子间的平均距离减小，外界对气体做功，由热力学第一定律，气体向外界放热，选项A、B、D正确，C错误．。

专题十三分子动理论气体及热力学定律考点1| 分子动理论、内能及热力学定律难度：低档题题型：选择题或填空题五年5考(2015·全国卷ⅡT33(1)改编)关于扩散现象，下列说法正确的是( ) A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生【解题关键】解答本题时应注意以下三点：(1)理解扩散现象的本质是分子的无规则运动．(2)温度越高，分子运动越剧烈．(3)扩散现象在气体、液体和固体中都能发生．ACD[扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确．扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确．](2014·江苏高考T12(A)(2))压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能__________(选填“填大”“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功__________(选填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104 J.【解题关键】解此题的关键有以下两点：(1)气体与外界无热量交换，Q＝0.(2)一定质量的理想气体，内能越大，温度越高．【解析】因为理想气体的内能完全由温度决定，当气体的内能增加时，气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能增大．根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W，由于Q＝0，所以W＝ΔU＝3.4×104 J.【答案】增大等于1．高考考查特点(1)本部分知识点多，考查点也多，高考常以多选题的形式考查．(2)考查点主要集中于分子动理论、分子力和物体的内能．2．解题的常见误区及提醒(1)常常分不清分子的热运动和布朗运动的区别．(2)准确掌握物体内能的微观决定因素和宏观因素是解题关键．(3)宏观自发过程都具有方向性，理解热力学第二定律，注意不产生其他影响的含义．●考向1 分子动理论1.下列说法中正确的是( )【导学号：25702063】A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，布朗运动越不明显B．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力C．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力D．分子a从无穷远处由静止开始接近固定不动的分子b，只受分子力作用，当a受到分子力为0时，a的动能一定最大BD[悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，那么它受力越难趋于平衡，微粒越容易运动，布朗运动就越明显，选项A错误；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力，故B正确；破碎的玻璃分子间距离较大，不存在作用力，所以C错误；分子a在分子力作用上从无穷远处趋近固定不动的分子b，表现为引力，引力做正功，动能增大，当b对a的作用力为零时a的动能最大，D正确．]●考向2 物体的内能2．(2015·江苏高考T12(A)(2))在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力________(选填“增大”“减小”或“不变”)，包装袋内氮气的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)．【解析】 对氮气加压后，气体内部的压强增大，由F ＝pS 知，单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大．由于加压过程是缓慢的，氮气的温度保持不变，所以氮气的内能不变．【答案】 增大 不变●考向3 热力学定律3．根据热力学定律，下列说法正确的是( )A ．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B ．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C ．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机D ．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”AB [在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错．因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．]1．必须掌握的三个问题(1)必须掌握微观量估算的两个模型球模型：V ＝43πR 3(适用于估算液体、固体分子直径) 立方体模型：V ＝a 3(适用于估算气体分子间距)(2)必须明确反映分子运动规律的两个实例①布朗运动：研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒．运动特点：无规则、永不停息．相关因素：颗粒大小、温度．②扩散现象产生原因：分子永不停息的无规则运动．相关因素：温度．(3)必须弄清的分子力和分子势能①分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(分子间的距离为r0时，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小．2．物体的内能与热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．(2)热力学第一定律①公式：ΔU＝W＋Q；②符号规定：外界对系统做功，W＞0；系统对外界做功，W＜0.系统从外界吸收热量，Q ＞0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU＞0；系统内能减少，ΔU＜0.(3)热力学第二定律的表述：①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)．②不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)．③第二类永动机是不可能制成的．考点2| 固体、液体和气体难度：低档题题型：选择题五年5考(2015·全国卷ⅠT33(1)改编)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BCD[A.将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误．B．单晶体具有各向异性，有些单晶体在不同方向上的光学性质不同，故选项B正确．C．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．D．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．](2012·江苏高考T12(A)(1))下列现象中，能说明液体存在表面张力的有( ) A．水黾可以停在水面上B．叶面上的露珠呈球形C．滴入水中的红墨水很快散开D．悬浮在水中的花粉做无规则运动AB[红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动，选项C、D 错误；水黾停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力，选项A、B正确．](2016·江苏高考T12(A)(2))如图1甲所示，在斯特林循环的p－V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)．状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”)．【导学号：25702064】甲乙图1【解析】B→C过程为等容过程，单位体积中的气体分子数目不变．气体状态A的温度低于状态D的温度，则状态A对应的气体分子的平均动能小，对应着图象①.【答案】不变①1．高考考查特点(1)固体、液体和气体的考查点较多，高考常以选择题或填空题的形式考查．(2)高考常从微观角度考查固体、液体和气体的性质．2．解题的常见误区及提醒(1)气体的压强是气体分子频繁撞击器壁的结果，温度越高，分子数密度越大，气体对器壁的碰撞而产生的压强就越大．(2)晶体和非晶体的根本区别是有没有确定的熔点．多晶体也没有规则的外形和各向异性．●考向1 固体的性质4．(2015·江苏高考T12(A)(1))对下列几种固体物质的认识，正确的有( )A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同AD[晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性的，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确．]●考向2 液体和气体5．(2016·潍坊模拟)下列说法正确的是( )A．液晶具有流动性，光学性质各向异性B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力C．气体的压强是由气体分子间斥力产生的D．气球等温膨胀，球内气体一定向外放热AB[液晶具有流动性，光学性质具有各向异性，选项A正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，选项B正确；气体的压强是由大量分子对容器器壁的碰撞造成的，选项C错误；根据ΔE＝W＋Q，气球等温膨胀时，ΔE＝0，W<0，则Q>0，即气体吸热，选项D错误．]1．对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体才可能具有各向异性．(2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于分子势能的增加．(3)晶体与非晶体可以相互转化．(4)有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨．2．对液晶特性的理解(1)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．(2)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．考点3| 气体实验定律及其应用难度：中高档题题型：计算题五年4考(2012·江苏高考T12(A)(3))如图2所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105 Pa，吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量．图2【解题关键】【解析】 等压变化A T A＝B T B ，对外做的功W ＝p (V B －V A )根据热力学第一定律ΔU ＝Q－W ，解得ΔU ＝5.0×102 J.【答案】 5.0×102 J(2015·江苏高考T 12(A)(3))给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L ．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L ．请通过计算判断该包装袋是否漏气．【解析】 若不漏气，设加压后的体积V 1，由玻意耳定律知：p 0V 0＝p 1V 1，代入数据得V 1＝0.5 L ，因为0.45 L <0.5 L ，说明包装袋漏气．【答案】 见解析1．高考考查特点(1)本考点为高考热点，考查题型多为计算题，题目综合难度大；(2)考点主要集中在气体实验定律的定量计算的考查上，多以对本知识点的单独考查，有时结合压强的微观解释、热力学第一定律、气体图象等进行命题．2．解题的常见误区及提醒(1)没有弄清气体实验定律的应用条件是一定质量的理想气体是常见的解题误区；(2)对于多过程问题不能判断状态参量中的不变量，错误的选取气体实验定律．●考向1 “液柱”类问题6．(2016·盐城模拟)如图3所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A 、B 两端开口，管内有一段水银柱，管内左侧水银面与管口A 之间气柱长为l A ＝40 cm ，现将左管竖直插入水银槽中，稳定后管中左侧的水银面相对玻璃管下降了 2 cm ，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，已知大气压强p 0＝76 cmHg ，求：图3(1)稳定后A 端上方，气柱的压强；(2)稳定后A 端上方，气柱的长度．【解析】 (1)插入水银槽后左管压强：p ＝p 0＋2h ＝80 cmHg.(2)设玻璃管横截面积为S ，由玻意耳定律得：p 0l A S ＝pl A ′S代入数据，解得：l A ′＝38 cm.【答案】 (1)80 cmHg (2)38 cm●考向2 汽缸类问题7．(2016·泰州中学考前模拟)如图4所示，内壁光滑的汽缸水平放置，厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体．气体初始温度为T 1＝300 K ，此时活塞与汽缸底部之间的距离为d 1＝24 cm ，在活塞的左侧d 2＝6 cm 处有固定的卡环，大气压强p 0＝10×105Pa.求：图4(1)要使活塞能缓慢达到卡环位置，封闭气体的温度至少升高到多少；(2)当封闭气体的温度缓慢升到T ＝450 K 时，封闭气体的压强为多少？【解析】 (1)对活塞中的气体，由活塞缓慢运动可知p 1＝p 2＝p 0，又V 1V 2＝d 1d 1＋d 2，由V 1T 1＝V 2T 2得T 2＝375 K. (2)因T >T 2＝375 K 可判断活塞处于卡环位置，此时体积V ＝V 2，由p 2T 2＝p 3T 3得p 3＝1.2×105Pa.【答案】 (1)375 K (2)1.2×105Pa●考向3 图象类问题8．(2016·南京模拟)如图5所示，一定质量的理想气体先从状态A 经等容过程到状态B ，再经等压过程到状态C .在状态C 时气体的体积V ＝3.0×10－3 m 3，温度与状态A 相同．求气体：【导学号：25702065】(1)在状态B 时的体积；(2)在整个过程中放出的热量．图5【解析】 (1)由题，气体由状态B 到状态C ，发生了等压过程，根据查理定律得 V B V C ＝T B T C则V B ＝T B T C V C ＝500300×3×10－3 m 3＝5×10－3 m 3. (2)A 、C 两状态温度相同，则气体的内能相同，即有ΔU ＝0.A →B 过程，气体发生了等容变化，体积不变，气体不做功；B →C 过程，气体的体积减小，外界对气体做功为W ＝p ΔV ＝p (V B －V C )＝3×105×(5－3)×10－3J ＝600 J根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 得 Q ＝ΔU －W ＝0－600 J ＝－600 J ．即在整个过程中放出的热量600 J.【答案】 (1)5×10－3m 3(2)600 J1．压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算．(2)被液柱封闭的气体的压强，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa.2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p 、V 、T 均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解．(2)若气体质量一定，p 、V 、T 中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解．。

训练 15分子动理论气体及热力学定律1．(8 分 )(多项选择 )如下图是氧气在0℃和 100℃两种不一样状况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系．由图可知()A．100℃的氧气速率大的分子比率许多B．0℃时对应的拥有最大比率的速率区间的峰值速率较大C．0℃和 100℃氧气分子速率都体现“中间多，两端少”的散布特色D．在 0℃时，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的地区E．在 0℃和 100℃两种不一样状况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积相等分析：由题图可知，温度为100℃的氧气速率大的分子所占比率许多，选项A 对；拥有最大比率的速率区间是指曲线峰值邻近对应的速率，明显，100℃时对应的峰值速率大，选项 B 错；同一温度下，气体分子速率散布总呈“中间多，两端少”的散布特色，即速率处中等的分子所占比率最大，速率特大特小的分子所占比率均比较小，选项 C 对；温度高升时，速率大的分子数比率较大，在0℃时，部分分子速率较大，不可以说明内部有温度较高的地区，选项 D 错；在 0℃和 100℃两种不一样状况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应当等于 1，即相等，选项 E 对．答案： ACE2．(8 分 )(多项选择 )必定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 p—T 图象如下图．以下判断正确的是()A ．过程 ab 中气体必定吸热B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热C．过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的均匀动能最小E．b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内遇到气体分子撞击的次数不同分析：过程 ab 中，理想气体做等容变化，温度高升，理想气体的内能增大，气体必定吸热，选项 A 正确；过程 bc 中，理想气体做等温变化，压强减小，容器壁单位面积单位时间内遇到分子撞击的次数减小，选项 E 正确；而体积变大，气体对外做功，气体必定吸热，选项 B 错误；过程 ca 中，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，选项 C 错误；依据上述三个过程可知：在a、b、c 三个状态中，状态a的温度最低，依据温度是分子均匀动能的标记，其分子的均匀动能最小，选项 D 正确．答案： ADE3．(8 分 )(多项选择 )以下说法中正确的选项是 ()A ．气体放出热量，其分子的均匀动能可能增大B．布朗运动不是液体分子的运动，但它能够说明分子在永不暂停地做无规则运动C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能老是随分子间距离的减小而增大D．第二类永动机不违犯能量守恒定律，但违犯了热力学第必定律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V为 N A＝V0分析：气体放出热量，若外界对气体做功，温度高升，其分子的均匀动能增大，故 A 正确；布朗运动不是液体分子的运动，但它能够说明液体分子在永不暂停地做无规则运动，故 B 正确；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能老是随分子间距离的减小而增大，故 C 正确；第二类永动机不违犯能量守恒定律，但违犯了热力学第二定律，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V阿伏加德罗常数可表示为N A＝V0，而对气体此式不建立，故 E 错误．答案： ABC4．(20 分)(1)( 多项选择 )重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温高升的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体 (可视为理想气体 )()A．压强增大，内能减小B．汲取热量，内能增大C．压强变大，分子均匀动能增大D．对外做功，分子均匀动能减小E．对外不做功，分子均匀动能增大(2)“拔火罐”是一种中医疗法，为了研究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图实验．圆柱状汽缸 (横截面积为 S)被固定在铁架台上，轻质活塞经过细线与重物 m 相连，将一团焚烧的轻质酒精棉球从缸底的开关 K 处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时 (设此时缸内温度为 t℃ )密闭开关 K ，此时活塞下的细线恰巧拉直且拉力为零，而这时L活塞距缸底为 L.因为汽缸传热优秀，重物被吸起，最后重物稳固在距地面10处．已mg1知环境温度为 27℃不变，S与6大气压强相当，汽缸内的气体可看做理想气体，求t值．分析： (1)储气罐内气体体积及质量均不变，温度高升，气体从外界汲取热量，分子均匀动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，B、C、E 正确．(2)对汽缸内关闭气体研究，Ⅰ状态： p 1＝ p 0，V 1＝ LS ，T 1＝(273＋ t)KⅡ状态： p 2＝ p 0－mg ＝50，V 2＝ 9， 2＝300 K S 6p 10LS T p 1V 1p 2V 2 由理想气体状态方程： T 1＝T 2故 t ＝127℃答案： (1)BCE (2)127℃5．(14 分)如下图，长为 31 cm 内径均匀的细玻璃管张口向上竖直搁置，管内水银柱的上正直好与管口齐平，关闭气体的长度为 10 cm ，温度为 27℃，外界大气压强不变． 若把玻璃管在竖直平面内迟缓转至张口竖直向下， 这时留在管内的水银柱长为 15 cm ，求：(1)大气压强 p 0 的值；(2)迟缓转回到张口竖直向上， 再对管内气体加热， 当温度迟缓高升到多少摄氏度时，水银柱的上端恰巧从头与管口齐平．分析： (1)初态时气体压强为 p 1＝ p 0＋21 cmHgV 1＝ 10S ，T 1＝300 K张口向下稳准时压强为 p 2＝p 0－15 cmHg体积为 V 2＝16S ，T 2＝ 300 K气体发生等温变化，由玻意耳定律： p 1V 1＝ p 2V 2得： p 0＝75 cmHg(2)当张口向上稳准时p 3＝(75＋ 15) cmHg ＝90 cmHgV 3＝ (31－ 15)S ＝16Sp 2V 2 p 3V 3依据理想气体状态方程： T 2＝T 3解得： T 3＝450 K ，即 t ＝177℃ .答案： (1)75 cmHg (2)177℃ 6．(15 分)在做 “用油膜法估测分子的大小 ”的实验中， 所用油酸酒精溶液的浓度为每 1×104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL ，用注射器测得 1 mL 上述溶液为 75 滴．把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳固后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在座标纸上，其形状如下图，坐标中正方形方格的边长为 1 cm ，试求：(1) 油酸膜的面积是 ________cm 2.(2) 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ________mL.(3) 按以上实验数据估测出油酸分子直径为 ________m分析：数描出的油酸的轮廓中的方格数， 大于半格的算一格， 小于半格的舍去， 得出油酸膜的面积是 S ＝ 161 cm 2 油酸酒精溶液的体积浓度为 6 ，每滴油酸酒精. 10 000溶液体积为 1 mL ，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 V ＝ 6 ×1 mL ＝ 75 V ＝5×10－ 10 10 000 75 × － 6 ，估测出油酸分子直径为 8 10 mLd ＝ S m.答案： (1)161(159～163 均可 ) (2)8 ×10－ 6 (3) 5 ×10－ 10 7．(12 分)回热式制冷机是一种深低温设施，制冷极限约 50 K ．某台设施工作 时，必定量的氦气 (可视为理想气体 )迟缓经历如下图的四个过程：从状态 A 到 B和 C 到 D 是等温过程，温度分别为 t 1＝27℃和 t 2＝－ 133℃；从状态 B 到 C 和 D 到 A 是等容过程，体积分别为 V 0 和 5V 0.求状态 B 与 D 的压强之比．分析： A 到 B 、C 到 D 均为等温变化，则 T B ＝300 K ，T D ＝140 KP B V B P D V D由理想气体状态方程有T B ＝T D可得： P B ＝ V D T B ＝ 75 P DV B T D 775 答案： 7 8．(15 分)如下图，导热的圆柱形汽缸搁置在水平桌面上，横截面积为 S 、质量为 m 1 的活塞关闭着必定质量的气体 (可视为理想气体 )，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气．总质量为 m 2 的砝码盘 (含砝码 )经过左边竖直的细绳与活塞相连．当环境温度为 T T 时，活塞离缸底的高度为 h.现使环境温度迟缓降为 2，求：(1)当活塞再次均衡时，活塞离缸底的高度是多少？T(2)保持环境温度为 2不变，在砝码盘中增添质量为 Δm 的砝码时，活塞返回到高度为 h 处，求大气压强．分析： (1)环境温度迟缓降低过程中，汽缸中气体压强不变，初始时温度为 T 1T＝ T ，体积为 V 1＝ hS ，变化后温度为 T 2＝2，体积为 V 2＝ h 2S ，V 1 V 2由盖 —吕萨克定律得 T 1＝T 2，h解得 h 2＝2.(2)设大气压强为 p 0，初始时体积 V 2＝ h 2S ， p 2＝p 0＋ m 1－m 2 g ， S变化后体积 V 3＝hS ，m 1－m 2－ Δm g p 3＝p 0＋ ，S 由玻意耳定律得 p 2V 2 ＝p 3V 3，m 2＋2Δm－m 1 g解得 p 0＝ . Sh 2＋2Δm－ m 1 g答案： (1) (2) m 2 S。

【分子动理论 气体与热力学定律】专题讲练一、考纲要求六.分子动理论、热和功、气体热学局部在高考理综中仅仅以一道选择题的形式出现，分值：６分。

知识要点是分子动理论、内能、热力学三定律及能量守恒定律和气体的性质。

二、典例分类评析1、分子的两种模型及宏观量、微观量的计算〔1〕分子的两种模型①球体模型：常用于固体、液体分子。

V=1/6πd 3②立方体模型：常用于气体分子。

V=d3 〔2〕宏观量、微观量的计算在此所指的微观量为:分子体积0V ，分子的直径d ，分子的质量0m ．宏观物理量为：物质的体积V 、摩尔体积mol V 、物质的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ。

阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。

由宏观量去计算微观量，或由微观量去计算宏观量，都要通过阿伏加德罗常数建立联系．所以说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁．①计算分子的质量：0mol A AV M m N N ρ== ②计算分子的体积：0mol A A V M V N N ρ==，进而还可以估算分子的直径(线度) d ，把分子看成小球，由30432d V π⎛⎫= ⎪⎝⎭，得d =〔注意：此式子对固体、液体成立〕 ③计算物质所含的分子数：A A A mol m V V n N N N M V Mρ===． 例1、以下可算出阿伏加德罗常数的一组数据是 〔 〕A ．水的密度和水的摩尔质量B ．水的摩尔质量和水分子的体积C ．水分子的体积和水分子的质量D ．水分子的质量和水的摩尔质量例2、只要知道以下哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离 〔 〕A.阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和质量B ．阿伏加德罗常数，气体摩尔质量和密度C ．阿伏加德罗常数，气体质量和体积D ．该气体的密度、体积和摩尔质量例3、某固体物质的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为A N ，那么每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是 〔 〕A ．A N M 、A N M ρB ．A M N 、A MN ρC ．A N M 、 A M N ρD ．A M N 、 A N Mρ 例4、假设以 μ表示水的，υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积， ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式中正确的选项是 〔 〕A ． N A = ─── υρ mB ．ρ = ─── μA N ΔC ． m = ─── μA ND ．Δ= ─── υAN 例5、地球半径约为6.4×106 m ，空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球外表大气在标准状况下的体积为 〔 〕A.4×1016 m 3B.4×1018 m 3C. 4×1030 m 3D. 4×1022 m 32、分子热运动和布朗运动(1)布朗运动①布朗运动是指悬浮小颗粒的运动，布朗运动不是一个单一的分子的运动——单个分子是看不见的，悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子，形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各个方向碰撞效果的不平衡，因此，布朗运动不是分子运动，但它间接证明了周围液体、气体分子在永不停息地做无规那么运动，②布朗运动与扩散现象是不同的现象．布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规那么运动．其运动的剧烈程度与微粒的大小和液体的温度有关．扩散现象是两种不同物质在接触时，没有受到外力影响。

高考物理专项冲击波讲练测系列 专题27 分子动理论和热力学定律【重点知识解读】一．分子动理论对于气体，分子之间距离很大，可把每个气体分子所占空间想象成一个立方体，该立方体的边长即为分子之间的平均距离。

(1)若标准状态下气体体积为0V ，则气体物质的量n ＝30104.22-⨯V ； (2)气体分子间距330A N V v d ==AN M ρ=。

3. “用油膜法估测分子的大小”实验是把液体中油酸分子看做紧密排列的小球，把油膜厚度看做分子直径。

二．热力学定律1.热力学第零定律：如果两个热力系的每一个都与第三个热力系处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。

热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。

定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。

它为建立温度概念提供了实验基础。

这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。

而温度相等是热平衡之必要的条件。

2.热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界对它传递的热量和外界对它做的功之和。

物体内能增加与否，不能单纯只看做功或传递的热量，两个过程要全面考虑。

热力学第一定律宣告了不需要消耗能量的第一类永动机不可能制成。

【高考命题动态】分子动理论是热现象的微观理论，热力学定律是通过大量实验和观察总结得出的热现象的宏观理论。

高考对分子动理论和热力学定律的考查涉及各个方面，难度中等。

【最新模拟题专项训练】。

1、（2012·广东理综物理）清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大【答案】：D【解析】：空气中的水汽凝结成的水珠，分子之间距离减小，引力、斥力都增大，选项D正确。

2．（2011四川理综卷第14题）气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外，A. 气体分子可以做布朗运动B. 气体分子的动能都一样大C. 相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D. 相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大【答案】：C 【解析】：布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动，布朗运动不是分子运动，选项A 错误；气体分子的速度不一定一样大，动能不一定一样大，选项B 错误；气体分子可以自由运动，相互作用力十分微弱，但分子之间距离不一定一样大，选项C 正确D 错误。

专题七第17讲分子动理论气体及热力学定律限时：40分钟一、选择题(本题共8小题，均为多选)1．(2017·江苏省淮阴中学4月模拟)下列说法中正确的是 ( CD )A．大气中PM2.5的运动就是分子的无规则运动B．随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小C．扩散运动和布朗运动的剧烈程度都与温度有关D．单晶体中原子(或分子、离子)的排列都具有空间上的周期性[解析] 大气中PM2.5的运动是悬浮在气体中的固体颗粒的无规则运动，A错误；随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子力表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，B错误；温度是分子平均动能的标志，是分子运动剧烈程度的标志，温度越高，扩散现象和布朗运动越剧烈，C正确；单晶体中原子(或分子、离子)的排列是规则的，这样才表现为各向异性，所以具有空间上的周期性，D正确。

2．(2017·山东省临沂市二模)下列说法正确的是 ( BDE )A．能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒B．没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大[解析] 能源在利用过程中有能量耗散，但能量是守恒的，故A错误；根据热力学第二定律可知，没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能，故B正确；非晶体和多晶体的物理性质各向同性而单晶体的物理性质具有各向异性；故C错误；对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则由理想气体状态方程可知，温度一定增大，内能增大，同时气体对外做功，则由热力学第一定律可知，它一定从外界吸热；故D正确；当分子间作用力表现为斥力时，距离减小时分子力做负功，则分子势能随分子间距离的减小而增大，故E正确。

3．(2017·山东省济宁市二模)下面说法中正确的是 ( CD )A．所有晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质都相同B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多[解析] 单晶体具有各向异性，即单晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质不同。

第13讲 分子动理论 气体及热力学定律1．(2012·山东卷，36)(1)以下说法正确是________．a ．水的饱和汽压随温度的升高而增大b ．扩散现象表明，分子在永不断息地运动c ．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小d ．必然质量的理想气体，在等压膨胀进程中，气体分子的平均动能减小图6－13－1(2)如图6－13－1所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封锁气柱长l 1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg)①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．②此进程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．解析 (1)分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时减小，选项c 错误；由于气体压强不变，按照V T＝C 可知，当气体膨胀时气体温度升高，分子平均动能增加，选项d 错误．(2)①设U 形管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封锁气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后，左管中封锁气体压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p .左管中封锁气体发生等温转变，按照玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2①p 1＝p 0②p 2＝p ＋p h ③V 1＝l 1S ④V 2＝l 2S ⑤由几何关系得h ＝2(l 2－l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p ＝50 cmHg ⑦②左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU ＝0，按照热力学第必然律，ΔU ＝Q ＋W 且W ＜0，所以Q ＝－W ＞0，气体将吸热．答案 (1)ab (2)①50 cmHg ②做正功 吸热2．(2013·山东卷，36)(1)下列关于热现象的描述正确的一项是________．a ．按照热力学定律，热机的效率可以达到100%b ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的c ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同d ．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的(2)图6－13－2我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同窗利用该数据来研究气体状态随海水深度的转变．如图6－13－2所示，导热良好的气缸内封锁必然质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封锁气体的体积V 0＝3 m 3.若是将该气缸下潜至990 m 深处，此进程中封锁气体可视为理想气体．①求990 m 深处封锁气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．②下潜进程中封锁气体________(填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析 (1)按照热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，a 错．做功是通过能量转化改变系统内能的，而热传递是通过内能的转移改变系统内能的，b 错．按照热力学定律，温度相同是达到热平衡的标准，c 正确．单个分子的运动是无规则的，但大量分子的运动具有统计规律，d 错．(2)①当气缸下潜至990 m 深处时，设封锁气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知 p ＝100 atm ①按照理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝pV T② 代入数据得V ＝×10－2 m 3③②下潜进程中，封锁理想气体温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功；由热力学第必然律可知下潜进程中封锁气体放热，由能量守恒定律可知传递的热量大于外界对气体所做的功．答案 (1)c (2)①×10－2 m 3 ②放热 大于3.图6－13－3(2014·山东卷，37)(1)如图6－13－3，内壁滑腻、导热良好的气缸顶用活塞封锁有必然质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体________．(双选，填正确答案标号)a ．内能增加b ．对外做功c ．压强增大d ．分子间的引力和斥力都增大图6－13－4(2)一种水下重物打捞方式的工作原理如图6－13－4所示．将一质量M ＝3×103 kg 、体积V 0＝0.5 m 3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入必然量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h 1＝40 m ，筒内气体体积V 1＝1 m 3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h 2时，拉力减为零，此时气体体积为V 2，随后浮筒和重物自动上浮．求V 2和h 2.已知大气压强p 0＝1×105 Pa ，水的密度ρ＝1×103 kg/m 3，重力加速度的大小g ＝10 m/s 2.不计水温转变，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略．解析 (1)当环境温度升高时，气体的温度升高，由装置图得气体的压强不变，由盖·吕萨克定律知气体的体积增大，缸内气体膨胀对外做功，理想气体不考虑分子力，内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项为ab.(2)当F ＝0时，由平衡条件得Mg ＝ρg (V 0＋V 2)①代入数据得V 2＝2.5 m 3②设筒内气体初态、末态的压强别离为p 1、p 2，由题意得 p 1＝p 0＋ρgh 1③p 2＝p 0＋ρgh 2④在此进程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2⑤联立②③④⑤式代入数据得h 2＝10 m ⑥答案 (1)ab (2)2.5 m 3 10 m4.图6－13－5(2014·新课标全国卷Ⅰ，33)(1)(6分)必然量的理想气体从状态a 开始，经历三个进程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p －T 图象如图6－13－5所示．下列判断正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分．选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为0分．)A ．进程ab 中气体必然吸热B ．进程bc 中气体既不吸热也不放热C ．进程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)(9分)必然质量的理想气体被活塞封锁在竖直放置的圆柱形气缸内．气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p ，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h ，外界的温度为T 0.现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h /4.若尔后外界的温度变成T ，求从头达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终维持不变，重力加速度大小为g .解析 (1)由p －T 图可知，从a →b 的进程为等容转变进程，即体积不变，但温度升高，内能增加，所以气体要吸热，选项A 对．从b →c 进程，温度不变，压强减小，说明体积增大，气体对外做功，所以要吸热，选项B 错．从c →a 进程，压强不变，温度降低，内能减小，所之外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C 错．分子的平均动能与温度有关，因为T a <T b ，T b ＝T c ，所以状态a 分子的平均动能最小，选项D 正确．T b ＝T c 说明两状态下的分子的平均速度相等，单个分子对气壁的平均撞击力相等，P b >P c ，所以状态b 单位时间内容器壁受到分子撞击的次数多，选项E 对．(2)设气缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得phS ＝(p ＋Δp )(h －14h )S ① 解得Δp ＝13p ② 外界的温度变成T 后，设活塞距底面的高度为h ′，按照盖·吕萨克定律，得h －14h S T 0＝h ′S T③ 解得h ′＝3T 4T 0h ④ 据题意可得Δp ＝mg S⑤气体最后的体积为V ＝Sh ′⑥联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT 4pT 0⑦ 答案 (1)ADE (2)9mghT 4pT 05．(2014·新课标全国卷Ⅱ，33)(1)(5分)下列说法正确的是________．(填正确答案标号．选对1个得2分．选对2个得4分．选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分．)A ．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B ．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C ．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D ．高原地域水的沸点较低，这是高原地域温度较低的缘故E ．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果(2)(10分)图6－13－6如图6－13－6，两气缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁滑腻，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是B 的2倍，A 上端封锁，B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其余部份均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a 、b ，活塞下方充有氮气，活塞a 上方充有氧气．当大气压为p 0、外界和气缸内气体温度均为7 ℃且平衡时，活塞a 离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b 在气缸正中间． ①现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b 恰好升至顶部时，求氮气的温度；②继续缓慢加热，使活塞a 上升．当活塞a 上升的距离是气缸高度的116时，求氧气的压强． 解析 (1)悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A 错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B 正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C 正确；高原地域水的沸点较低，是由于高原地域气压低，故水的沸点也较低，选项D 错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项E 正确．(2)①活塞b 升至顶部的进程中，活塞a 、b 下方的氮气经历等压进程，且活塞a 不动，设气缸A 的容积为V 0，氮气初始状态的体积为V 1，温度为T 1，末态体积V 2，温度为T 2，按题意，气缸B 的容积为V 0/4，由题意可得氮气初始状态的体积：V 1＝34V 0＋12×V 04＝78V 0① 末态体积：V 2＝34V 0＋V 04＝V 0② 由盖·吕萨克定律得V 1T 1＝V 2T 2③ 由①②③式及所给的数据可得：T 2＝320 K ④②活塞b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的1/16时，活塞a 上方的氧气经历等温进程，设氧气初始状态的体积为V 1′，压强为p 1′；末态体积为V 2′，压强为p 2′，由所给数据及玻意耳定律可得V 1′＝14V 0，P 1′＝P 0，V 2′＝316V 0⑤ p 1′V 1′＝p 2′V 2′⑥由⑤⑥式可得：p 2′＝43p 0⑦ 答案 (1)BCE (2)①320 K ②43p 0近三年山东卷的试题都是由一小一大组成的，小题是选择题的形式．大题是填空题和计算题． 2012年小题考查的是分子动理论，气、液性质．大题是玻意耳定律和热力学第必然律的应用． 2013年小题考查的是分子热运动、温度、热力学定律．大题考查的是理想气体状态方程和热力学定律的应用．2014小题主要考查的是热力学第必然律．大题考查的是玻意耳定律和力的平衡．命题热点分子动理论和热学知识的综合应用，热力学定律的分析和判断，气体实验定律的应用等． 高考预测年高考，气体实验定律仍然主要以计算题的形式出现，热力学第必然律和其他考点主要以选择题或填空的题的形式出现，且以考查知识的记忆和简单的综合应用为主，难度不会太大．。

第13讲分子动理论气体及热力学定律1．[2014·沈阳市质量监测(二)](1)(5分)下列说法中正确的是________．(填入正确选项前的字母．选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．凡是具有规则几何形状的物体一定是单晶体，单晶体和多晶体都具有各向异性B．液体表面层内分子分布比液体内部稀疏，所以分子间作用力表现为引力C．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动，它间接说明分子永不停息地做无规则运动D．满足能量守恒定律的客观过程并不都是可以自发地进行的E．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加(2)(10分)如图6－13－12所示是粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，大气压强p0＝76 cmHg，当两管水银面相平时，左管被封闭气柱长L1＝20 cm、温度t1＝31 ℃，求：图6－13－12①当气柱温度t2等于多少时，左管中气柱长为21 cm；②保持t1温度不变，为使左管气柱变为19 cm，应在右管加入多长的水银柱．解析(2)①当左管气柱变为21 cm时，右管水银面将比左管水银面高2 cm，此时左管气柱压强：p2＝(76＋2)cmHg＝78 cmHg①(1分)研究左管气柱，由一定质量理想气体状态方程：p1V1 T1＝p2V2T2②(2分)其中p1＝p0＝76 cmHg，V1＝20S，T1＝(273＋31)K＝304 K，V2＝21S，T2＝273＋t2代入数据解得：t2＝54.6 ℃③(2分)②设左管气柱变为19 cm时压强为p3，由题意可知左管气柱做等温变化，根据玻意耳定律：p3V3＝p1V1得：76×20S＝p3×19S④(2分)解得：p3＝80 cmHg⑤(1分)右管加入的水银柱长：h＝[80－76＋(20－19)×2]cm＝6 cm⑥(2分)答案(1)BDE(2)①54.6 ℃②6 cm2．(2014·西安市二模)(1)(6分)如图6－13－13所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止．已知气缸质量为M，活塞的质量为m，气缸内封闭一定质量的理想气体．设活塞和缸壁间无摩擦，缸壁导热性能良好，且不漏气，外界大气的压强和温度不变．现在气缸顶上缓慢放一个质量为m1的物体．当系统重新平衡后，下列说法正确的是________．图6－13－13A．弹簧将被压缩一些B．外界对缸内气体做正功，气缸内气体的内能增加C．气体对外放热，内能不变D．外界对缸内气体做正功，缸内气体的压强增大E．单位时间内缸内气体分子对缸壁单位面积的碰撞次数减少(2)(9分)如图6－13－14所示为一简易火灾报警装置．其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．环境温度为27 ℃时，空气柱长度L1＝20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2＝10 cm，大气压强相当于75 cm水银柱高，绝对零度取－273 ℃.图6－13－14①当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？②如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？解析(2)①由等压变化知：T1T2＝V1V2(3分)解得：T2＝450 K即t2＝177 ℃.(3分)②报警的温度会升高．(3分)答案(1)ACD(2)①177 ℃②报警的温度会升高3．(2014·高考冲刺试卷九)(1)(6分)下列说法中正确的是________．A．理想气体的体积增大，分子势能也随之增大B．对物体做功可以使物体的温度升高C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以空调作为制冷机使用时是不遵守热力学第二定律的D．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加E ．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大(2)(9分)导热气缸内封闭有压强为p 0＝1.0×105 Pa 、体积为V 0＝2.0×10－3 m 3的理想气体，活塞与气缸之间无摩擦，活塞的质量不计，整个气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，现在活塞上方缓慢倒上砂子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体的温度变为127 ℃.求气缸内气体的最终体积和压强．解析 (1)理想气体不考虑分子势能，A 错误；对物体做功可以使物体的温度升高，B 正确；空调的制冷不违背热力学第二定律，C 错误；由分子速率分布可知，当温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加，D 正确；内能不仅与温度有关，还与物体的质量和状态等有关，温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，E 正确．(2)气体先做等温变化，由玻意耳定律得：p 0V 0＝p V 02(3分)解得p ＝2.0×105 Pa(2分)之后，气体做等压变化，由盖·吕萨克定律得：V 02T 0＝V T (2分)解得最终体积V ＝V 0T 2T 0＝1.47×10－3 m 3(2分) 答案 (1)BDE (2)1.47×10－3 m 3 2.0×105 Pa4．(2014·高考冲刺卷六)(1)(6分)下列说法中正确的是________．A ．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高B ．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零C ．分子间的距离r 存在某一值r 0，当r 大于r 0时，分子间斥力大于引力；当r 小于r 0时，分子间斥力小于引力D ．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液体表面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势E．关于一定质量的气体，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低(2)(9分)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他手腕上裸露在外的密闭防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27 ℃时表内气体压强为1.0×105 Pa(常温下的大气压强值)，当内、外压强差超过一定的临界值时表盘玻璃将爆裂．爆裂时登山运动员携带的温度计的读数是－21 ℃，爆裂前表内气体体积的变化可忽略不计(气体可视为理想气体，结果保留两位有效数字)．①表盘玻璃爆裂前一瞬间，表内气体的压强为多大？②若表盘玻璃爆裂时外界大气压强是2.4×104 Pa，请判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？解析(1)由pVT＝常量，可知压强一定，体积增大，温度升高，选项A正确；气体压强是由气体分子对器壁的碰撞产生的，而分子的无规则运动与容器系统的运动状态无关，选项B错误；分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力小于引力；当r小于r0时，分子间斥力大于引力，选项C错误；液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液体表面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，即液体的表面存在表面张力，选项D正确；温度是分子平均动能的标志，气体分子热运动的剧烈程度减弱，气体的温度就降低，选项E正确．(2)①由p1T1＝p2T2，p1＝1.0×105 Pa，T1＝300 K，T2＝252 K(3分)解得p2＝8.4×104 Pa(3分)②向外爆裂(3分)答案(1)ADE(2)①8.4×104 Pa②向外爆裂5．(2014·领航高考冲刺卷三)(1)(6分)根据分子动理论和分子内能的规律，分子力和分子势能都与分子间的距离r有关．如图6－13－15所示是分子的某物理量随分子间距离变化的图象．关于该图象的信息，下列说法正确的是________．图6－13－15A．若A是分子力随r变化的图线，则B可能是分子势能随r变化的图线B．若A是分子势能随r变化的图线，则B可能是分子力随r变化的图线C．若A是分子势能随r变化的图线，则当分子间的距离r＝r1时，分子引力小于分子斥力D．若A是分子力随r变化的图线，则当分子间的距离r＝r1时，分子引力小于分子斥力E．分子间的距离r＝r1时的分子引力大于分子间的距离r＝r0时的分子引力图6－13－16(2)(9分)如图6－13－16所示，一端封闭一端开口的粗细均匀导热玻璃管竖直放置在温度为27 ℃的环境中．管的截面积为10 cm2，管内有一个重力不计的绝热活塞封闭了长20 cm的理想气柱，活塞用一根劲度系数k＝500 N/m的弹簧与管底相连．已知初始状态弹簧处于原长，大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度取g＝10 m/s2.现欲使活塞缓慢上升2 cm，环境温度需要升高到多少？解析(1)根据分子动理论可知，当分子间的距离r等于平衡位置距离时，分子引力等于分子斥力，分子力为0，分子势能最小，所以A错，B对；当分子间的距离r 小于平衡位置距离时，分子引力小于分子斥力，C对D错；根据分子动理论，分子引力和斥力都随分子间的距离r 的增大而减小，E 对．(2)初状态：p 1＝p 0＝1.0×105 Pa ，V 1＝20 cm ×S ，T 1＝300 K ，S 为管子的截面积(2分)末状态：p 2＝p 0＋kx S ＝1.1×105 Pa ，V 2＝22 cm ×S (2分)根据理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2， 代入数据得T 2＝363 K(3分)所以t 2＝90 ℃(2分)答案 (1)BCE (2)90 ℃6．(2014·河南高考适应性测试) (1)(6分)如图6－13－17所示是一定质量的理想气体的过程变化图线，下列说法正确的是________．图6－13－17A ．由状态A 变化到状态B ，气体分子的平均动能增大B ．由状态B 变化到状态C ，气体密度增大C ．由状态A 变化到状态C ，气体内能变大D ．由状态A 经状态B 到状态C 的过程与由状态A 直接到状态C 的过程相比，气体对外做功相同E ．由状态A 经状态B 到状态C 的过程与由状态A 直接到状态C 的过程相比，气体均吸热，但吸收的热量不同图6－13－18(2)(9分)如图6－13－18甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，厚度不计的活塞横截面积S ＝2×10－3 m 2，质量m ＝4 kg.气缸内密闭了部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24 cm ，在活塞的右侧12 cm 处有一与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa.现将气缸竖直放置，如图乙所示，取g ＝10 m/s 2.求：①活塞与气缸底部之间的距离；②缓慢加热到675 K 时封闭气体的压强．解析 (2)①V 1＝24S V 2＝L 2S则p 2＝p 0＋mg S ，p 1＝p 0(2分)由等温变化有p 1V 1＝p 2V 2得L 2＝p 1V 1p 2S ＝20 cm(2分) ②设活塞接触卡环时的温度为T 3，此时V 3＝36S ，由等压变化V 2T 2＝V 3T 3得T 3＝V 3V 2T 2＝540 K(2分) 对由540 K 到675 K 的等容变化过程，有p 3T 3＝p 4T 4p 3＝p 2，得p 4＝T 4T 3p 3＝1.5×105 Pa(3分) 答案 (1)ACE(2)①20 cm ②1.5×105 Pa。

第22讲.分子动理论气体及热力学定律——新情境专练1．某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。

可获取的信息是（）A．从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增大B．打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少C．拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧减少D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增大2．如图，一个上口用橡皮膜封闭的盛水长玻璃槽内，用一小玻璃瓶A倒扣在水中形成一个浮沉子，A悬浮在水中某位置保持平衡，若环境温度不变，用力按压橡皮膜到某一位置后，玻璃瓶将（）A．下沉一点后又平衡B．上浮一点后又平衡C．一直下沉到水底D．一直上浮到水面3．做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径的偏大的是（ ）A ．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液旳实际浓度比计算值小了B ．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL ，不小心错记录为59滴C ．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗D ．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格4．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为3kg /m ），摩尔质量为M （单位为g/mol ），阿伏加德罗常数为A N 。

已知1克拉0.2=克，则（ ）A ．a 克拉钻石所含有的分子数为30.210A aN M-⨯ B ．a 克拉钻石所含有的分子数为A aN MC 33A 610πM N ρ-⨯m ） D A 6πM N ρm ） 5．如图所示，A 、B 两个容器中装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D 作为活塞，当A 容器内气体的温度为-10℃，B 容器内气体的温度为10℃时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡。

拾躲市安息阳光实验学校第一讲分子动理论__气体及热力学定律[以选择题的形式考查，一般涉及分子力、分子力做功、微观量的估算等知识][典例] (1)下列说法正确的是________。

A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．物体的温度升高时，其分子平均动能增大C．分子间距离逐渐增大时，分子势能逐渐减小D．分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小(2)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。

某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3。

已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023 mol－1。

试求：(结果均保留一位有效数字)①该液化水中含有水分子的总数N；②一个水分子的直径d。

[破题关键点] 解答本题时应注意以下三点：(1)温度与分子平均动能的关系；(2)分子势能变化与分子力做功的关系；(3)估算液体分子直径应建立球模型。

[解析] (1)布朗运动研究的是液体中悬浮颗粒的运动，A错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，B正确；分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小，D正确；若分子间表现为引力，分子间距增大，分子力做负功，分子势能逐渐增大，C错误。

(2)①水的摩尔体积为V0＝Mρ＝1.8×10－5 m3/mol，水分子数为：N＝VV0N A＝3×1025个②建立水分子的球模型有V0N A＝16πd3得水分子直径d＝36VπN A＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023m＝4×10－10 m [答案] (1)BD (2)①3×1025个②4×10－10 m一、基础知识要记牢1．油膜法测分子直径的原理用V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，则：d＝VS。