【状元之路】2015届高考物理一轮复习11-1分子动理论内能热力学定律同步检测试题.pdf

1 分子动理论内能热力学定律A组基础巩固1．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离( ) A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量解析： 方法一：导出气体分子间的平均距离d的表达式，由气体分子的正方体模型：d＝3V0＝3MρNA，对照 4 个选项的条件，由公式可看出选项B正确．方法二：对4 个选项的条件逐一分析，看根据每个选项的条件能求出何种物理量，从该物理量能否最终求出分子间的平均距离d. 如： A 选项的条件只能求出分子的总个数，而不能继续求得分子的平均占有体积V0，故 A选项不正确． 同时可对选项C、D进行分析判断． C只能求出该气体的密度，D能求出该气体的质量和物质的量．答案： B 2． [2014·广东省广州市月考] 水压机是利用液体来传递压强的．水压机工作时， 水分子间 ( ) A．只有斥力B．只有引力C．既有引力也有斥力，但分子力表现为引力D．既有引力也有斥力，但分子力表现为斥力解析： 水压机工作时，水分子间距离小于平衡位置之间距离，水分子之间既有引力也有斥力，但斥力大于引力，分子力表现为斥力，选项D正确．答案： D 3．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图37－1. 图中记录的是 ( ) 2 图 37－1 A．分子无规则运动的情况B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度- 时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析： 布朗运动指的是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B 项错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度－时间图线，故C项错误，只有D项正确．答案： D 4．关于质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是( ) A．分子数相同，分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同B．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同D．分子数不同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同解析：质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气， 它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的．温度相同的物体，分子平均动能相同，所以0 ℃的水和0 ℃的水蒸气的分子平均动能相同，由0 ℃的水变为0 ℃的水蒸气，需要吸收热量，分子间距离变大，而它们分子平均动能相同，因此分子势能不相同，内能也不相同．答案： C 5．[2012·广东卷 ] 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、斥力都增大解析： 由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，分子引力和斥力都增大，所以D正确．答案： D 6．( 多选题 ) 某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于( ) A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多计了10 滴3 解析： 油酸未完全散开，其厚度就可能是分子直径的成千上万倍，A 正确；油酸中含有的酒精会溶于水，并很快挥发，不影响分子直径的大小，B 错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会使油膜面积的测量值减小，C正确； D项中会使一滴溶液体积测量值减小，故D错误．答案： AC 7．( 多选题 ) 图 37－2 所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( ) 图 37－2 A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析： 由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，除非有外界的影响或帮助．电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，答案是B、C. 答案： BC B组能力提升8．[2012·广东卷 ] 景颇族的祖先发明的点火器如图37－3 所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( ) 图 37－3 A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大4 C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少解析： 压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，所以只有B正确．答案： B 9．如图 37－4 是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J ，同时气体向外界放热200 J ，缸内气体的( ) 图 37－4 A．温度升高，内能增加600 J B．温度升高，内能减少200 J C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J 解析： 本题考查气体的内能、热力学第一定律．对气体做功800 J ，同时气体放出热量200 J ，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝800 J －200 J ＝600 J ，即气体温度升高，内能增加600 J ，故 A项正确．答案： A 10．( 多选题 ) 如图 37－5 所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处．则下列说法正确的是( ) 图 37－5 5 A．乙分子在a点势能最小B．乙分子在b点动能最大C．乙分子在c点动能最大D．乙分子在c点加速度为零解析： 在无穷远处，甲、乙两分子的作用力为零，分子势能为零．分子力在ac段表现为引力，分子力对乙分子做正功，分子势能减小，动能增加；在cd段分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，动能减少．答案： CD 11．某油剂的密度为8×102 kg/m3，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成的油膜最大的面积约为 ( ) A．10－10 m2B．104 m2C．1010 cm2D．104 cm2解析： 由题目给出的条件，已知密度ρ＝8×102kg/m3，质量M＝0.8 ×10－3kg，则该油滴体积：V＝Mρ＝0.8 ×10－38×102 m3＝10－6 m3. 当将油滴滴在水面上面积最大时，即所形成的油膜为单分子层，则由单分子油膜法测分子直径的方法，可得油膜面积：S＝V d，式中d为分子直径——即油膜厚度．因为一般分子直径数量级为10－10 m，d＝10－10 m，得S＝10－610－10 m2＝ 104 m2. 答案： B 12．给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水 (如图 37－6 所示 ) ．图 37－6 6 (1) 关于温度，下列说法中正确的是( ) A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大B．温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等(2) 若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫 ________，而且热量只能由________瓶传到 ________瓶，由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是 ________________________________________ ．(3) 已知水的相对分子量是18. 若B瓶中水的质量为3 kg ，水的密度为1.0 ×103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，求B瓶中水分子个数约为多少？解析： (1) 布朗运动不是水分子而是液体中小颗粒的无规则运动，所以B项错．由于A、B两瓶中水的密度不同( 热水的密度较小) ，所以A、B两瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，所以只有A项正确．(3) 根据题意，水的摩尔质量为18 g/mol ，B瓶中水的摩尔数为n＝3 00018mol ＝500 3mol ，所以B瓶中水分子个数约为N＝nNA＝1.0 ×1026个．答案： (1)A (2) 热传递AB自然界中进行的与热现象有关的宏观过程都具有方向性(3)1.0 ×1026个13．(1) 若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是__________．( 填写选项前的字母) A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加(2) 若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J 的功，则此过程中的气泡__________( 填“吸收”或“放出” ) 的热量是__________J ．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了 __________J. (3) 已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．( 结果保留一个有效数字) 解析： (1) 掌握分子动理论和热力学定律才能准确处理本题．气泡的上升过程，气泡内的压强减7 小，温度不变，分子平均动能不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间引力减小，温度不变，所以气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大．D项正确．(2) 本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体内能只与温度有关的特点进行处理．理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，物体对外做功0.6 J，则一定同时从外界吸收热量 0.6 J ，才能保证内能不变．而温度上升的过程，内能增加了0.2 J. (3) 微观量的运算，注意从单位制检查运算结论，最终结果只要保证数量级正确即可．设气体体积为V0，液体体积为V1，气体分子数n＝ρV0 mNA，V1＝nπd36( 或V1＝nd3) ，则V1 V0＝ρ 6mπd3N A( 或V1 V0＝ρ md3N A) ，解得V1 V0＝1×10－4.(9 ×10－5～2×10－4都算对 ) 答案： (1)D (2) 吸收0.6 0.2 (3)1 ×10－4(9×10－5～2×10－4都算对 ) C组难点突破14．( 多选题 ) 如图 37－7，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分，已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中，( ) 图 37－7 A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变8 解析： 本题考查热力学第一定律，气体的压强的微观解释，气体的内能等知识点．b室为真空，则a气体体积膨胀对外不做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，在绝热时，气体的内能不变，A项错， B项对．又气体是稀薄气体，则只有动能，因此气体的温度不变，由pV T＝C知，气体的压强减小， C项错， D项对．答案： BD 。