专题1.4 分子动理论、理想气体和热力学定律-2023年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）

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2023年高考物理靶向专项强化训练专题1.4  分子动理论、理想气体和热力学定律1．喷洒酒精消毒是抗击新冠肺炎疫情的重要手段。某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下按压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后，按下按柄B打开阀门K，消毒液会经导管自动从喷嘴处喷出。设喷液过程中，储气室内气体温度保持不变，若储气室内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）A．喷液过程中，储气室内气体内能减小B．喷液过程中，储气室内气体放出热量C．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力逐渐减小D．只要储气室内气体压强大于外界大气压强，消毒液就能从喷嘴喷出【答案】C【详解】A．喷液过程中，温度不变，储气室内气体内能不变，A错误；B．喷液过程中，气体膨胀对外做功，但内能不变，由热力学第一定律可知，储气室内气体吸收热量，B错误；C．由于喷液过程中温度保持不变，气体分子的平均动能不变，故分子热运动剧烈程度不变，但是气体压强增小，所以储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力逐渐减小，故C正确；D．只有当储气室内气体压强大于外界大气压强与导管内液体压强之和，消毒液才能从喷嘴喷出，故D错误。故选C。2．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射成功，顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”。因此将飞船此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示，相通的舱A、B之间装有阀门K，指令舱A中充满气体（视为理想气体），气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则舱内气体（　　）A．体积变大，气体对外做功B．体积变大，气体分子势能增大C．体积变大，温度升高，内能增加D．体积变大，气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少【答案】D【详解】A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体不对外做功，A错误；BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，气体的温度不变，所以气体内能不变，BC错误；D．气体体积变大，温度不变，气体压强减小，所以气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少，D正确。故选D。3．如图甲所示，气缸内封闭了一定质量的气体（可视为理想气体），可移动活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置（图中未标出）重新静止，活塞处于这两个位置时，气缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比（）与分子速率v之间的关系分别如图乙中Ⅰ（实线）和Ⅱ（虚线）所示，忽略大气压强的变化，则下列说法中正确的是（　　）A．气体在状态Ⅰ时温度较高B．气体在状态Ⅱ时压强较大C．在此过程中外界对气体做正功D．在此过程中气体从外界吸热【答案】D【详解】A．由图像乙可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，选项A错误；B．气体进行等压变化，则气体在两个状态的压强相等，选项B错误；C．在此过程中气体的体积变大，则气体对外界做功，选项C错误；D．在此过程中气体对外做功，温度升高，内能变大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，选项D正确。故选D。4．如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　）A．在a→b过程中外界对气体做功，吸收热量B．在a→b过程中气体对外界做功，放出热量C．在b→c过程中外界对气体做功，放出热量D．在b→c过程中气体对外界做功，吸收热量【答案】C【详解】AB．由图可知，在a→b过程中气体体积减小，外界对气体做功，根据可得可知气体的温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知气体放出热量，故AB错误；CD．由图可知，在b→c过程中气体体积减小，外界对气体做功，气体等压变化，根据可知气体内能减小，根据热力学第一定律可知气体放出热量，故C正确，D错误。故选C。5．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法错误的是（   ）A．过程①中，气体体积不断增大B．过程②中，气体从外界吸收热量C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加D．状态a的体积大于状态d的体积【答案】B【详解】A．过程①中，气体温度不变，根据p1V1 = p2V2可知，压强减小，则气体体积不断增大，A正确，不符合题意；B．过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，B错误，符合题意；C．过程③中，气体压强不变，体积减小，分子数密度增加，温度降低，分子平均速率减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加，C正确，不符合题意；D．根据，可知在a、d两个状态可知状态a的体积大于状态d的体积，D正确，不符合题意。故选B。6．一定质量理想气体的压强p随摄氏温度t的变化规律如图所示，则气体从状态A变化到B的过程中（　　）A．分子平均动能减小B．气体体积保持不变C．外界对气体做功D．气体对器壁单位面积的平均作用力不变【答案】C【详解】A．气体从状态A到状态B的过程中，由于气体温度升高，所以分子的平均动能增大，A错误；BC．在p-t图像中等容线是延长线过 的直线，斜率越大，体积越小，如图所示气体从状态A到状态B的过程中，体积变小，外界对气体做功，B错误，C正确；D．气体从状态A到状态B的过程中，压强增大，气体对器壁单位面积的平均作用力增大，D错误。故选C。7．在某一带有活塞的密闭容器内质量为的理想气体在时的图线为图中的曲线乙。若为此容器内充满质量为的该理想气体在温度为时的曲线；为此容器内充满该理想气体在温度为时的曲线。分子平均动能与热力学温度关系为，是一个常数；理想气体状态方程，为气体物质的量，为理想气体常数。下列说法中哪些是正确的（　　）A．、均为曲线丁B．为曲线丙，为曲线丁C．在同一体积时，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体多D．曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为【答案】D【详解】AB．X理想气体的热力学温度为600K，Y理想气体的热力学温度为300K，原有理想气体的热力学温度为300K，原有理想气体、X、Y的物质的量之比为1：1：2，根据可知，X、Y理想气体乘积为原有理想气体的2倍，由图像可知，、均为曲线丙，故AB错误；C．由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则在同一体积时，X理想气体的分子数是Y理想气体的一半，气体分子单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，曲线代表的气体较曲线代表的气体少，故C错误；D．根据可知，由于X、Y理想气体的物质的量之比为1：2，则曲线与曲线代表的气体在相同体积时，温度均加热至，则压强之比为，故D正确。故选D。8．某容器内封闭一定质量的理想气体。气体开始处于状态a，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。则下面说法正确的是（　　）A．a、b、c三个状态中b的体积最大B．a、b、c三个状态中c的单位体积中的分子数最少C．过程bc中气体一定吸热D．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相同E．过程ab吸收的热量小于过程ca释放的热量【答案】BCE【详解】AB．根据可知 a、b、c三个状态中，ab两态体积相等，c的体积最大，单位体积中的分子数最少，选项A错误，B正确；C．过程bc中温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一定吸热，选项C正确；D．b和c两个状态中，b态压强大于c态压强，两态温度相同，气体分子平均速率相同；b态气体分子数密度较大，则b态容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多，选项D错误；E．过程ab体积不变，内能增加，则过程ab吸收的热量等于内能增加量；过程ca压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，则根据热力学第一定律可知，气体放热，且放出的热量等于气体内能减小量与外界对气体做功的代数和；因过程ab内能增加量等于过程ca内能减小量，可知过程ab吸收的热量小于过程ca释放的热量，选项E正确。故选BCE。9．一定质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V−T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（　　）A．过程a到b中气体一定吸热B．C．过程b到c气体吸收热量D．过程b到c中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多E．过程c到a中气体吸收的热量大于对外做的功【答案】ABD【详解】A．由图像可知，a到b过程中气体体积不变而温度升高，气体内能增大，则气体体积不变，外界对气体不做功，则由热力学第一定律有可得所以气体从外界吸收热量，A正确；B．由图像可知，b到c过程中V与T成正比，由理想气体状态方程可知b到c过程中气体的压强不变，即从c到a过程气体温度不变而体积增大，气体压强减小，即由以上分析可知,B正确；C．b到c过程中，温度降低，内能减小；体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放出热量，C错误；D．由图像可知，b到c过程中气体温度不断降低，分子平均动能不断减小，又气体压强不变，则单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数增多，D正确；E．由图像可知，过程c到a过程中气体温度不变而体积增大，气体内能不变，则气体体积增大，气体对外做功，则由热力学第一定律得则气体吸收的热量等于对外做的功，E错误。故选ABD。10．如图，是一定质量的理想气体，从A状态依次经过、和状态后再回到状态A的示意图。其中，和为等温过程，和为绝热过程。在该过程中，下列说法正确的是（　　）A．过程中，气体对外界做功，内能减少B．过程中，气体分子的平均动能减小C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．过程中，气体向外界放出热量【答案】BC【详解】AD．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变。由热力学第一定律知气体从外界吸收热量，故AD错误；B．B→C过程中，气体绝热膨胀，气体对外界做功，气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确；C．C→D过程中，气体等温压缩，体积变小，气体分子密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确。故选BC。11．骑山地自行车成为一种流行的运动。这种自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图，随着自行车的颠簸，活塞上下振动，在气缸内封闭气体的作用下，起到延缓震动的目的，如果路面不平，下列关于该减震装置的说法正确的是（　　）A．活塞迅速下压时气缸内的气体分子平均动能增大B．活塞迅速下压时气缸内的气体分子间分子力增大C．活塞迅速下压时气缸内的气体压强增大D．活塞下压后迅速反弹时气缸内气体内能增加E．活塞下压后迅速反弹时气缸内有些气体分子的速率增大【答案】ACE【详解】A．活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大温度升高，气缸内的气体分子平均动能增大，A正确；B．活塞迅速下压时气缸内的气体分子间的距离减小，气体分子间的距离向r0靠近，分子力减小，B错误；C．活塞迅速下压时，气体的体积减小，气缸内的气体压强增大，C正确；D．活塞下压后迅速反弹时气缸内气体对外做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体内能减小，D错误；E．活塞下压后迅速反弹时气缸内有些气体分子的速率增大，有些气体分子的速率减小，E正确。故选ACE。12．分子力F随分子间距离r的变化关系如图中曲线所示，通过功能关系可以从分子力的图像中得到有关分子势能的信息，取分子间距离无穷远时势能为零。下列说法正确的是（       ）A．当两分子间的距离r＜r0时，分子间仅存在斥力作用B．两分子仅在分子力的作用下从r2运动到r0的过程中，它们的加速度先增大后减小C．图中两分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为零D．两分子之间的距离变化吋，可能存在分子势能相等的两个点E．当两分子间的距离从r0逐渐增大的过程中，分子力做负功，分子势能增大【答案】BDE【详解】A．当两分子间的距离r＜r0时，分子间存在斥力作用，也存在引力作用，A错误；B．两分子仅在分子力的作用下从r2运动到r0的过程中，两分子的作用力先增大后减小，力是产生加速度的原因，即它们的加速度先增大后减小，B正确；C．两分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小，并不是零，C错误；D．两分子之间的距离变化吋，可能存在分子势能相等的两个点，D正确；E．当两分子间的距离从r0逐渐增大的过程中，分子力做负功，分子势能增大，E正确。故选BDE。