高考物理二轮复习第一部分专题十三分子动理论气体及热力学定律限时集训

第六部分选修系列专题13 分子动理论气体及热力学定律（检测）(满分：120分建议用时：60分钟)每题15分共120分1．(2020·广东省茂名测试)(1)下列说法正确的是()A．温度升高，物体内每一个分子运动的速率都增大B．空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C．一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E．干湿泡温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)如图所示，长31 cm内径均匀的细玻璃管，开口向上竖直放置，齐口水银柱封住10 cm长的空气柱，此时气温为27 ℃.若把玻璃管在竖直平面内顺时针缓慢转动半周，发现水银柱长度变为15 cm，继续转动半周，然后对封闭空气柱加热使水银柱刚好与管口相平．求：℃大气压强的值；℃回到原处加热到水银柱刚好与管口相平时气体的温度．【答案】(1)BCE(2)℃75 cmHg℃450 K【解析】(1)温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均动能越大，平均速率越大，不是所有分子运动速率都增大，故A错误；空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，故B正确；一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，需要克服分子间的引力，故分子势能增大，故C正确；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故．故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，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果．故E正确；故选BCE.(2)在玻璃管开口向上转到开口竖直向下的过程中，由等温变化可得p1V1＝p2V2℃由压强关系可得p1＝p0＋21 cmHg，p2＝p0－15 cmHg℃由℃℃式解得(p 0＋21)×(31－10)S ＝(p 0－15)×(31－15)Sp 0＝75 cmHg℃(2)加热至水银与管口相平时p 3＝p 0＋15 cmHg ＝90 cmHg℃T 1＝t ＋273 K ＝300 K℃由气体状态方程得p 1V 1T 1＝p 3V 3T 3℃ (75＋21)×(31－10)S 300＝90×(31－15)S T 3解得T 3＝450 K℃2． (2020安徽宣城二调)(1)(5分)对于下面所列的热学现象说法正确的是__________。

【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。

专题过关检测（十三）分子动理论气体及热力学定律1．(2019·高邮调研)(1)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述，正确的是________。

A．甲图中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零B．乙图中，由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况，可知温度T1<T2 C．丙图中，在固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，从石蜡熔化情况可判定固体薄片必为非晶体D．丁图中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上(2)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。

在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示)，数得油膜占有的正方形小格个数为X。

①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为________。

②油酸分子直径约为________。

(3)一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p­V图线描述，其中D→A为等温变化，气体在状态A时温度为T A＝300 K，试求：①气体在状态C 时的温度T C ；②若气体在A →B 过程中吸热1 000 J ，则在A →B 过程中气体内能如何变化？变化了多少？解析：(1)题图甲中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r 0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，合力为零，故A 项错误；题图乙中，氧气分子在T 2温度下速率大的分子所占百分比较多，所以T 2温度较高，故B 项正确；由题图丙可以看出某固体在导热性能上各向同性，可能是多晶体或者非晶体，故C 项错误；题图丁中，昆虫水黾能在水面上不陷入水中，靠的是液体表面张力的作用，故D 项错误。

专题限时训练15 分子动理论、气体与热力学定律时间：45分钟1．(2019·全国卷Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界一样，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界一样．此时，容器中空气的温度低于(填“高于〞“低于〞或“等于〞)外界温度，容器中空气的密度大于(填“大于〞“小于〞或“等于〞)外界空气的密度．解析：由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强一样时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度．(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体．(ⅰ)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(ⅱ)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．答案：(ⅰ)3.2×107 Pa (ⅱ)1.6×108 Pa解析：(ⅰ)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1①被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为V′1＝V1－V0②设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2.由玻意耳定律p2V2＝10p1V1′③联立①②③式并代入题给数据得p2＝3.2×107 Pa ④(ⅱ)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3.由查理定律p3T1＝p2T0⑤联立④⑤式并代入题给数据得p3＝1.6×108 Pa ⑥2．(1)(多项选择)如下说法正确的答案是( ABD )A．一定温度下，水的饱和汽的压强是一定的B．一定质量的理想气体，升高一样的温度所吸收的热量与所经历的状态变化的过程有关C．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点D．热力学第二定律的开尔文表述：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E．一定质量的理想气体保持体积不变，由于单位体积内分子数不变，虽然温度升高，单位时间内撞击单位面积的分子数不变(2)如下列图，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l，温度为T的空气柱，左右两管水银面高度差为h cm，外界大气压为h0 cmHg.①假设向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平(原右管中水银没全部进入水平局部)，求在右管中注入水银柱的长度h 1(以cm 为单位)；②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度变为开始时的长度l ，求此时空气柱的温度T ′.答案：①h ＋3h h 0l ②h 20＋3hlh 0(h 0－h )T解析：(2)①封闭气体做等温变化：p 1＝h 0－h ，p 2＝h 0，p 1l ＝p 2l ′ h 1＝h ＋3(l －l ′)解得：h 1＝h ＋3hh 0l②空气柱的长度变为开始时的长度l 时，左管水银面下降h h 0l ，右管水银面会上升2h h 0l ，此时空气柱的压强：p 3＝h 0＋3hh 0l由p 1T ＝p 3T ′ 解得：T ′＝h 20＋3hl h 0(h 0－h )T 3．(1)(多项选择)如图，一定质量的理想气体从状态a 开始，经历过程①、②、③、④到达状态e .对此气体，如下说法正确的答案是( BDE )A ．过程①中气体的压强逐渐减小B ．过程②中气体对外界做正功C ．过程④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 的压强小解析：过程①为等容变化，根据查理定律有p a T a ＝p bT b，因为温度逐渐增加，如此气体的压强逐渐增加，应当选项A 错误；过程②气体体积增加，如此气体对外界做正功，应当选项B正确；过程④中为体积不变，如此气体对外界不做功，外界对气体也不做功，即W ＝0，理想气体的温度降低，如此内能减少，即ΔU <0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知Q <0，如此气体向外界放出了热量，应当选项C 错误；状态c 、d 的温度相等，如此分子平均动能相等，理想气体没有分子势能，如此内能相等，应当选项D 正确；连接Ob 、Od ，根据pVT＝C 得T V ＝p C，Ob 斜率大于Od 斜率，如此状态d 的压强比状态b 的压强小，应当选项E 正确．(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局部，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，汽缸内上下两局部气体的压强均为p 0.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V 8时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.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．答案：15p 0S 26g解析：设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V 1，压强为p 1；下方气体的体积为V 2，压强为p 2.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p 0V2＝p 1V 1①p 0V2＝p 2V 2②由条件得V 1＝V 2＋V 6－V 8＝1324V ③V 2＝V 2－V 6＝V 3④设活塞上方液体的质量为m ，由力的平衡条件得p 2S ＝p 1S ＋mg ⑤联立以上各式得m ＝15p 0S26g⑥4．(1)(多项选择)关于热现象，如下说法正确的答案是( ACE )A ．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小B ．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性C ．处于失重状态的宇宙飞船中，由于消除了重力的影响，一大滴水银的外表将收缩到最小面积——球面，水银滴成为球形D ．液面上部的蒸汽达到饱和时，就没有液体分子从液面飞出，所以从宏观上看液体不再蒸发E ．热量可以自发地从高温物体向低温物体传递，但要从低温物体向高温物体传递，必须有第三者的介入(2)如下列图，圆柱形喷雾器高为h ，内有高度为h2的水，上部封闭有压强为p 0、温度为T 0的空气．将喷雾器移到室内，一段时间后打开喷雾阀门K ，恰好有水流出．水的密度为ρ，大气压强恒为p 0，喷雾口与喷雾器等高．忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体．①求室内温度．②在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气，直到水完全流出，求充入空气与原有空气的质量比．答案：①(1＋ρgh 2p 0)T 0②2p 0＋3ρgh2p 0＋ρgh解析：(2)①设喷雾器的横截面积为S ，室内温度为T 1，喷雾器移到室内一段时间后，封闭气体的压强p 1＝p 0＋ρg ·h2气体做等容变化：p 0T 0＝p 0＋ρg ·h2T 1解得：T 1＝(1＋ρgh2p 0)T 0 ②以充气完毕后喷雾器内空气为研究对象，排完水后，压强为p 2，体积为V 2＝hS .假设此气体经等温变化，压强为p 1时，体积为V 3如此p 2＝p 0＋ρgh ，p 1V 3＝p 2V 2 即(p 0＋ρg ·h2)V 3＝(p 0＋ρgh )hS同温度下同种气体的质量比等于体积比，设打进气体质量为Δm 如此Δm m 0＝V 3－V 0V 0，V 0＝S ·h 2代入得Δm m 0＝2p 0＋3ρgh 2p 0＋ρgh5．(2019·全国卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．实验中为了测量出一滴浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1_mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积．为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是单分子层油膜的面积．解析：由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积．油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d ＝VS，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积．(2)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm 的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上外表到管口的距离为2.0 cm.假设将细管倒置，水银柱下外表恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度一样．大气压强为76 cmHg ，环境温度为296 K.(ⅰ)求细管的长度；(ⅱ)假设在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上外表恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．答案：(ⅰ)41 cm (ⅱ)312 K解析：(ⅰ)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上外表到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有pV＝p1V1①由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh②p1＝p0－ρgh③式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h) ④V1＝S(L－h) ⑤由①②③④⑤式和题给条件得L＝41 cm ⑥(ⅱ)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖—吕萨克定律有VT0＝V1T⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312 K ⑧。