高考物理一轮复习课后练习34 分子动理论固体液体和气体（含答案解析）

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2020版高考物理 全程复习课后练习34
分子动理论固体液体和气体
下列关于布朗运动的说法，正确的是(　　)
A．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
B．布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动
C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著
D．当物体温度达到0 ℃时，物体分子的热运动就会停止


下列说法正确的是(　　)
A．饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大
B．饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态
C．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点
D．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体


如图所示，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体(　　)

A．压强增大，体积增大
B．压强增大，体积减小
C．压强减小，体积增大
D．压强减小，体积减小


如图，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强(　　)

A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．始终不变 D．先增大后减小


如图所示，两端开口的弯管，其左管插入水银槽中，管内、外液面高度差为h1，右管有一段U形水银柱，两边液面高度差为h2，中间封有一段气体，则(　　)

A．若增大大气压强，则h1和h2同时增大
B．若升高环境温度，则h1和h2同时减小
C．若把弯管向上移动少许，则管内封闭气体体积不变
D．若把弯管向下移动少许，则管内封闭气体压强增大


如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是(　　)

A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用


由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能．如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图象，取r趋近于无穷大时Ep为零，通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是(　　)

A．假设将两个分子从r=r2处释放，它们将相互远离
B．假设将两个分子从r=r2处释放，它们将相互靠近
C．假设将两个分子从r=r1处释放，它们的加速度先增大后减小
D．假设将两个分子从r=r1处释放，当r=r2时它们的速度最大


如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆块的质量为M，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为(　　)

A．p0＋ B.＋ C．p0＋ D．p0＋


如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是(　　)

A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
E．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功


如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，选项中四幅图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是(　　)



封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变化到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，则下列说法正确的是(　　)

A．由状态A到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．状态C气体的压强小于状态D气体的压强
D．状态D时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态A的少
E．状态D与状态A，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等


对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是(　　)
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大
B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加
D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变
E．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定









实验题
在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸 0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为 1 cm，试求：

(1)油酸膜的面积是________cm2；
(2)实验测出油酸分子的直径是________m(结果保留两位有效数字)；
(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？









如图所示，系统由左右两个侧壁绝热、横截面积均为S的容器组成．左容器足够高，上端开口，右容器上端由导热材料封闭．两个容器的下端由可忽略容积的细管连通．容器内有两个绝热的活塞A、B，A、B下方封有氮气，B上方封有氢气，大气压强为p0，环境温度为T0=273 K，两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气体柱的高度如图所示，现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升的高度为0.7h.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡．氮气和氢气均可视为理想气体．求：

(1)水的温度；
(2)第三次平衡时氢气的压强．













如图所示，足够长的圆柱形气缸竖直放置，其横截面积为S=1×10－3 m2，气缸内有质量m=2 kg的活塞，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦．开始时活塞被销子K固定于如图位置，离缸底L1=12 cm，此时气缸内被封闭气体的压强为p1=1.5×105 Pa，温度为T1=300 K．外界大气压为p0=1.0×105 Pa，g=10 m/s2.

(1)现对密闭气体加热，当温度升到T2=400 K，其压强p2多大？
(2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，气缸内气体的温度降为T3=360 K，则这时活塞离缸底的距离L3为多少？
(3)保持气体温度为360 K不变，让气缸和活塞一起在竖直方向做匀变速直线运动，为使活塞能停留在离缸底L4=16 cm处，则求气缸和活塞应做匀加速直线运动的加速度a大小及方向．

























答案解析
答案为：B；
解析：
布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，A错误；布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性，B正确；悬浮颗粒越大，液体分子对它的撞击作用越趋近于平衡，布朗运动越不明显，C错误；热运动在0 ℃时不会停止，D错误．


答案为：A；
解析：饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，A正确；饱和蒸汽是指与液化和汽化处于动态平衡的蒸汽，B错误；单晶体有固定的形状，而多晶体没有固定的形状，C错误；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，D错误．


答案为：B；
解析：
试管竖直放置时，封闭的气体压强为p=p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p=p0，
根据玻意耳定律pV=C，压强增大，则体积减小，故选项B正确．


答案为：A；
解析：气体从状态a到状态b的变化过程中，体积V减小，温度T升高，
由理想气体状态方程=C可知，气体压强逐渐增大，本题只有选项A正确．


答案为：D；
解析：设大气压强为p0，则管中封闭气体的压强p=p0＋ρgh1=p0＋ρgh2，得h1=h2.若大气压强增大，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律可知，封闭气体的体积减小，水银柱将发生移动，使h1和h2同时减小，故A错误；若环境温度升高，封闭气体的压强增大，体积也增大，h1和h2同时增大，故B错误；若把弯管向上移动少许，封闭气体的体积将增大，故C错误；若把弯管向下移动少许，封闭气体的体积减小，压强增大，故D正确．


答案为：D；
解析：
当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．


答案为：D；
解析：
当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，
分子力表现为斥力，故r2处，分子间的作用力为零，所以r=r2处释放的两个分子，
它们之间没有相互作用力，故处于静止，不会远离也不会靠近，A、B错误；
假设将两个分子从r=r1处释放，则r1 所以加速度在减小，当到r=r2处作用力为零，加速度为零，速度最大，之后分子力表现为引力，
距离增大，引力增大，加速度增大，故加速度先减小后增大，C错误，D正确．


答案为：D；
解析：
对圆块进行受力分析，其受重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力，
容器侧壁的作用力F1和F2，如图所示．由于不需要求出侧壁的作用力，
所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上合外力为零，
有p0S＋Mg=cos θ，p=p0＋.故D选项正确．



答案为：BCE；
解析：由图象可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，r2是分子间的平衡距离，当0r2时分子力表现为引力，A错误；当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，B正确；当r等于r2时，分子间的作用力为零，C正确；在r由r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，D错误，E正确．


答案为：B；
解析：
把乙分子从A处由静止释放，其速度从零开始逐渐增大，到达C点时速度达到最大值，故选项A错误；分子的动能不可能小于零，故选项D错误；根据牛顿第二定律，加速度与合外力成正比，方向与力的方向相同，选项B正确；分子势能在C点应该是最低点，而图中最低点在C点的右边，故选项C错误．

答案为：ADE；
解析：由状态A到状态B过程中，温度升高，内能增加，体积不变，做功为零，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，A正确；由状态B到状态C过程中，温度不变，内能不变，体积膨胀，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，B错误；由状态C到状态D过程是等容降温过程，由=C，可知状态C气体的压强大于状态D气体的压强，C错误；由题图看出气体在状态D和状态A由=C分析得知，两个状态的V与T成正比即两个状态的压强相等，体积较大时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数少，所以状态D时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态A的少，D正确；由以上分析可知，状态D与状态A压强相等，所以相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等，E正确．


答案为：ACE；
解析：单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，园此这时气体压强一定增大，故A正确，B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体分子热运动的平均动能减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误；气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，E正确．

解：
(1)求油膜面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：
不足半个的舍去，多于半个的记为一个，数一下约有110个．
一个小方格的面积S0=L2=1 cm2，所以面积S=110×1 cm2=110 cm2.
(2)一滴纯油酸的体积V=× mL=7.5×10－12 m3，
油酸分子直径d== m≈6.8×10－10 m.

解：
(1)活塞A从初位置升到最高点的过程为等压过程．
氮气在该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0=273 K，
末态体积为2.7hS.设末态温度为T，
由盖－吕萨克定律得T=T0=368.55 K.
(2)分析氢气的等温过程：该过程的初态压强为p0，体积为hS，设末态体积为h′S，压强为p，
由玻意耳定律得p0hS=ph′S，活塞A从最高点被推回第一次平衡时的位置的过程，是等温过程．
氮气在该过程的初态压强为1.1p0，体积为2.7hS；末态的压强为p′，体积为V′，
则p′=p＋0.1p0，V′=(3h－h′)S，
由玻意耳定律得p′V′=1.1p0·2.7hS，解得p′=1.35p0.


解：
(1)由题意知，气体等容变化：=，解得p2=2.0×105 Pa.
(2)活塞受力平衡，故封闭气体压强为p3=p0＋=1.2×105 Pa，
根据理想气体状态方程，有=，即=，解得L3=18 cm.
(3)由题意知，气体等温变化：p3V3=p4V4，解得p4=1.35×105 Pa，
应向上做匀加速直线运动，对活塞，由牛顿第二定律得p4S－p0S－mg=ma，
解得a=7.5 m/s2，方向竖直向上．