人教版新高考物理一轮总复习训练题分子动理论　气体、固体和液体　热力学定律

章末目标检测卷十四　

分子动理论　气体、固体和液体　热力学定律

(时间:90分钟　满分:100分)

一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.(2020·重庆学业考试)由热学知识可知,下列说法正确的是(　　)

A.布朗运动是液体分子的运动,它说明液体分子永不停息地做无规则运动

B.随着科技的发展,永动机是有可能被制造出来的

C.气体密封在坚固的容器中且温度升高,则分子对器壁单位面积的平均作用力增大

D.热量能够从高温物体传到低温物体,但不可能从低温物体传到高温物体

2.下列说法正确的是(　　)

A.晶体是各向异性的

B.扩散和布朗运动都是分子的运动

C.热量不能从低温物体传到高温物体

D.在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体是理想气体

3.分子都在做无规则的运动,但大量分子的速率分布却有一定的规律性,如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,其余少数分子的速率都小于该数值

B.高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率

C.高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大

D.高温状态下大多数分子对应的速率小于低温状态下大多数分子对应的速率

4.下列四幅图的有关说法不正确的是(　　)

A.分子间距离为r0时,分子间同时存在引力和斥力

B.水面上的单分子油膜,在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理

C.食盐晶体中的钠离子、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性

D.猛推木质推杆,密闭的气体温度升高,压强变大,分子间表现为斥力,可看作是绝热变化

5.一定质量的理想气体,由状态a经b变化到c,如图所示,则下图中能正确反映出这一变化过程的是(　　)

6.(2020·河南林州一中月考)如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸热Q,气体内能增量为ΔU,则(　　)

A.ΔU=Q B.ΔU<Q

C.ΔU>Q D.无法比较

7.如图所示,甲、乙、丙三支粗细相同的玻璃管,中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱,且空气柱体积关系为V1=V2>V3,水银柱高度关系为h1<h2=h3。若升高相同的温度,则管中水银柱向上移动最多的是(　　)

A.丙管

B.甲管和乙管

C.乙管和丙管

D.三管中水银柱上移一样多

二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

8.右图为某同学设计的喷水装置,内部装有2 L水,上部密封压强为1×105 Pa的空气0.5 L,保持阀门关闭,再充入压强为1×105 Pa的空气0.1 L,设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变,外界大气压为1×105 Pa,下列说法正确的有(　　)

A.充气后,密封气体压强增加

B.充气后,密封气体分子的平均动能增加

C.打开阀门后,密封气体对外界做正功

D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光

9.如图所示,两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离r的变化关系,e为两曲线的交点。下列说法正确的是(　　)

A.cd为斥力曲线,ab为引力曲线

B.分子间距离减小,分子间作用力一定增大

C.当r=r0时,分子势能最小

D.r0等于气体分子间的平均距离

10.(2020·云南师大附中月考)如图所示,一定质量的理想气体经历A→B的等压过程,B→C的绝热过程。以下说法正确的是(　　)

A.A→B的过程中,气体对外界做功

B.A→B的过程中,气体吸收热量

C.B→C的过程中,气体温度不变

D.B→C的过程中,气体内能减少

三、非选择题(本题共5小题,共57分)

11.(5分)(2020·辽宁大连期末)防疫停课期间,小刚在家用搪瓷碗、适量温水、植物油、酒精、细石膏粉、坐标纸、彩笔等估测分子的大小。他将0.1 mL的植物油溶于酒精,制成250 mL的植物油酒精溶液,用注射器测得1.0 mL上述溶液有100滴,现取一滴该溶液滴入水面,将油膜形状画在边长为1.0 cm的方格纸上,算出完整的方格有67个,大于半格的有14个,小于半格的有19个。

(1)这种估测方法是将每个分子视为　　　　　,让植物油尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为单分子油膜,这层油膜的厚度可视为植物油分子的　　　　　。 

(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴植物油酒精溶液含植物油的体积为　　　　　　 m3,膜面积为　　　　　　 m2,求得的油膜分子直径为　　　　　　 m。(结果全部取两位有效数字) 

12.(6分)(2020·河南新乡期末)利用验证玻意耳定律的实验装置来验证查理定律。

(1)为了完成这个实验,除了图中给出的器材外,还需要托盘天平、热水、凉水、　　　　和　　　　。 

(2)必须进行的实验步骤如下。

①用托盘天平称出活塞和框架的质量m,用气压计读出实验室中的大气压强p0;按图安装器材,在框架两侧挂上钩码,使注射器的下半部分位于量杯之中;往量杯中加入适量的凉水,使注射器内的空气柱位于水面之下,过几分钟后,记下钩码的质量和活塞下表面的位置,同时　　　　　　　　　　　　　　。

②在量杯中加些热水,过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码,使　　　　　　　　　　　　　,记下钩码的质量,同时　　　　　　　　　　　。 

③把步骤②重复4次。

(3)可用作图法来验证查理定律是否成立,该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是温度、K,纵坐标所代表的物理量及其单位是　　　　　　　。 

13.(14分)如图所示,在两端封闭、粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体。开始时管道内气体温度都为T0=500 K,下部分气体的压强p0=1.25×105 Pa,活塞质量m=0.25 kg,管道的内径横截面积S=1 cm2。现保持管道下部分气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为原来的。若不计活塞与管道壁间的摩擦,g取10 m/s2,求此时上部分气体的温度T。

14.(14分)(2020·全国卷Ⅰ)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求:

(1)调配后两罐中气体的压强;

(2)调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

15.(18分)(2020·河南郑州模拟)如图甲所示,质量m=2 kg的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形绝热汽缸中,活塞横截面积S=5×10-4 m2,可沿汽缸无摩擦滑动且不漏气。开始活塞处于A位置时汽缸内气体的内能U0=90 J,现通过电热丝缓慢加热气体,直到活塞缓慢到达B位置。在此过程中,缸内气体的V-T图像如图乙所示。已知大气压p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2,一定质量理想气体内能与其热力学温度成正比,求:

(1)汽缸内气体的压强和活塞处于B位置时汽缸内气体的热力学温度;

(2)活塞由A位置缓慢到达B位置,汽缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。

章末目标检测卷十四　

分子动理论　气体、固体和液体　热力学定律

1.C　解析:布朗运动是微粒的运动,它说明液体分子永不停息地做无规则运动,故A错误。永动机违背了能量守恒定律,或违背热力学第二定律,故永远无法制成,故B错误。气体密封在坚固容器中且温度升高,分子热运动的平均动能增加,则分子对器壁单位面积的平均作用力增大,故C正确。热量能够从高温物体传到低温物体,也能从低温物体传到高温物体,但会引起其他的变化,故D错误。

2.D　解析:晶体有单晶体和多晶体,单晶体是各向异性的,多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体是各向同性的,故A错误。扩散和布朗运动的实质是不相同的,扩散运动是分子的运动,布朗运动是固体小颗粒的运动,故B错误。热量可以从低温物体传到高温物体,但是会引起其他的变化,故C错误。理想气体是一种从实际气体中忽略次要因素,简化抽象出来的理想化模型,它是一种能够在任何条件下都能严格遵守气体实验定律的气体,故D正确。

3.C　解析:由不同温度下的分子速率分布曲线可知,在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,但不是说其余少数分子的速率都小于该数值,有个别分子的速率会更大,故A错误。高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率,不是所有,故B错误。由题图可知,高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大,故C正确。根据气体分子速率分布曲线图,高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率,故D错误。

4.D　解析:分子间引力和斥力总是同时存在,A选项正确,不合题意。水面上的单分子油膜,在测量油膜直径d大小时可把它们当作球形处理,B选项正确,不合题意。由题图丙可知,食盐晶体中的钠离子、氯离子按一定规律分布,具有空间上的周期性,C选项正确,不合题意。r0的数量级为10-10m,气体分子间距大于r0,分子间作用力表现为引力,D选项错误,符合题意。

5.C　解析:由题图知,a→b过程为气体等容升温,压强增大,b→c过程为气体等温降压,体积增大,C正确。

6.B　解析:根据题意,A的密度小,B的密度大,两气体混合均匀后整体的重心升高,重力势能增加,吸收的热量一部分用来增加内能,一部分用来增加系统的重力势能,根据能量守恒,ΔU<Q,故B正确,A、C、D错误。

7.B　解析:甲、乙、丙中的气体压强分别为p1=p0+ph1,p2=p0+ph2,p3=p0+ph3,由于h1<h2=h3,故p1<p2=p3;根据理想气体状态方程有=C,由于气体的压强不变,故ΔV=ΔT,由于V1=V2>V3,ΔT相同,故ΔV1=ΔV2>ΔV3,即甲管与乙管中水银柱上升最多,故B正确,A、C、D错误。

8.AC　解析:当V、T不变时,增加气体,从气体压强的微观角度理解可知,p增大,A正确。密封气体的温度不变,密封气体分子的平均动能就不变,B错误。充气后,密封气体压强大于外界大气压强,故打开阀门后,密封气体就会压水把水喷出,显然密封气体对外界做正功,C正确。打开阀门后,密封气体压水把水喷出,气体体积变大,压强变小,当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界大气压强相等的时候,就不再喷水了,因此不再充气时不能把水喷光,D错误。

9.AC　解析:由题图可知,r0为分子间的平衡距离,分子间距小于r0时,斥力大于引力,故A正确。分子间距小于r0时,分子间距离减小,分子间作用力增大;分子间距大于r0时,分子间距离减小,分子间作用力可能减小,可能增大,也可能先减小后增大,故B错误。分子间距从无穷远处到r0时,分子间作用力表现为引力,分子间作用力做正功,分子势能减小,分子间距继续减小时,分子间作用力表现为斥力,分子间作用力做负功,分子势能增大,故r=r0时,分子势能最小,故C正确。气体分子间的平均距离远大于r0,故D错误。

10.ABD　解析:A→B的过程中,气体体积增大,气体对外界做功,A正确。A→B的过程中,气体等压膨胀,由=C可知,温度升高,内能增加,而且对外界做功,故必定吸收热量,B正确。B→C的过程中,气体体积增大,气体对外界做功,但与外界无热交换,故内能减少,温度降低,C错误,D正确。

11.解析:(1)用油膜法估测植物油分子直径时,将每个分子视为球体,油膜可视为单分子油膜,则这层油膜的厚度可视为植物油分子的直径。

(2)一滴植物油酒精溶液含植物油的体积为V= mL=4×10-6 mL=4×10-12 m3。

膜面积格数乘以每一格的面积,注意大于半格的算一格,不足半格的舍去,故其面积为

S=(67+14)×12 cm2=81 cm2=8.1×10-3 m2。

油膜分子直径为其体积与横截面积之比,d= m=4.9×10-10 m。

答案:(1)球体　直径　(2)4.0×10-12

8.1×10-3　4.9×10-10

12.答案:(1)气压计　温度计　(2)①用温度计测出杯中水的温度　②活塞下表面再恢复到步骤①中的位置　用温度计测量水的温度　(3)压强、Pa

13.解析:设初状态时两部分气体体积均为V0

对下部分气体,等温变化p0V0=pV

V=V0

解得p=1×105 Pa

对上部分气体,初态p1=p0-=1×105 Pa

末态p2=p-=0.75×105 Pa

根据理想气体状态方程,有

解得T=281.25 K。

答案:281.25 K

14.解析:(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为V1,由玻意耳定律有

p·2V=pV1 ①

现两罐气体压强均为p,总体积为(V+V1)。设调配后两罐中气体的压强为p',由玻意耳定律有

p(V+V1)=p'(V+2V) ②

联立①②式可得

p'=p。 ③

(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,由玻意耳定律得

p'V=pV2 ④

设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的定义有

k= ⑤

联立③④⑤式可得

k=。 ⑥

答案:(1)　(2)

15.解析:(1)活塞从A位置缓慢移动到B位置,活塞受力平衡,气体为等压变化,以活塞为研究对象

pS=p0S+mg

解得p=p0+=1.4×105 Pa

由盖-吕萨克定律有

代入数据解得TB=450 K。

(2)由气体的内能与热力学温度成正比得

解得UB=135 J

外界对气体做的功

W=-p=-28 J

由热力学第一定律得ΔU=UB-U0=Q+W=45 J

可得气体变化过程中从电热丝吸收的总热量为Q=73 J。

答案:(1)1.4 × 105 Pa　450 K　(2)73 J