2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十四 分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律專題限時訓(xùn)練

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題十四 分子動理論 氣體及熱力學(xué)定律專題限時訓(xùn)練 1．(xx·懷化模擬)(1)下列說法中正確的是________． A．?dāng)U散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中，固體中也可以 B．巖鹽是立方體結(jié)構(gòu)，粉碎后的巖鹽不再是晶體 C．地球大氣的各種氣體分子中氫分子質(zhì)量小，其平均速率較大，更容易掙脫地球吸引而逃逸，因此大氣中氫含量相對較少 D．從微觀角度看氣體壓強(qiáng)只與分子平均動能有關(guān) E．溫度相同的氫氣和氧氣，分子平均動能相同 (2)一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為76 cmHg、溫度為27 ℃的氫氣時，體積為3.5 m3.當(dāng)氣球上升到6.50 k

2、m高空的過程中，氣球內(nèi)氫氣的壓強(qiáng)逐漸減小，但通過加熱使氣體溫度保持不變，氣球到達(dá)的6.50 km處的大氣壓強(qiáng)為36.0 cmHg，這一高度氣溫為－48.0 ℃，以后保持氣球高度不變．求： ①氣球在6.50 km處的體積； ②當(dāng)氫氣的溫度等于－48.0 ℃后的體積． 解析：(1)擴(kuò)散現(xiàn)象也可以在固體中發(fā)生，A項正確．粉碎后的巖鹽顆粒仍具有立方體結(jié)構(gòu)，仍為晶體，B項錯誤．從微觀角度看氣體壓強(qiáng)與分子平均動能和氣體分子密集程度兩個因素有關(guān)，D項錯誤．根據(jù)分子動理論，分子的平均動能取決于溫度，與分子種類無關(guān)，E項正確．由于各種氣體分子的平均動能mv2相等，氫氣分子的平均速率最大，C項正確． (2

3、)①氣球上升過程是一個等溫變化過程，有：p1V1＝p2V2，解得V2≈7.39 m3. ②氣球在6.50 km處時，氣體是一個等壓變化過程，有：＝，解得V3≈5.54 m3. 答案：(1)ACE　(2)①7.39 m3?、?.54 m3 2．(1)下列說法中正確的是________． A．已知水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù) B．布朗運(yùn)動說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動 C．兩個分子由很遠(yuǎn)(r＞10－9 m)距離減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大 D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 E．物體的溫度升高，則物體中所有分子

4、的分子動能都增大 (2)在大氣中有一水平放置的固定圓筒，它由a、b和c三個粗細(xì)不同的部分連接而成，各部分的橫截面積分別為2S、S和S.已知大氣壓強(qiáng)為p0，溫度為T0.兩活塞A和B用一根長為4L的不可伸長的輕桿相連，把溫度為T0的空氣密封在兩活塞之間，此時兩活塞的位置如圖所示．現(xiàn)對被密封的氣體加熱，其溫度緩慢上升到T，若活塞與圓筒壁之間的摩擦可忽略，此時兩活塞之間氣體的壓強(qiáng)為多少？ 解析：(1)NA＝，故A正確；布朗運(yùn)動是分子熱運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，B正確；當(dāng)r＝r0時，分子力為0，兩分子從很遠(yuǎn)到很近，分子力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，C錯誤；表面張力使液體表面積最小為球形，D正確；

5、物體的溫度升高，分子的平均動能增大，并不是所有分子動能都增大，E錯誤． (2)開始升溫過程中封閉氣體做等壓膨脹，直至B活塞左移L為止．設(shè)B剛好左移L距離對應(yīng)的溫度為T′，則 ＝ 得T′＝T0 所以，若T≤T0，p＝p0 若T＞T0，由＝ 得p′＝p0. 答案：(1)ABD　(2)若T≤T0，p＝p0；若T＞T0，p′＝p0 3．(1)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)

6、為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 (2)如圖，A容器容積為10 L，里面充滿12 atm、溫度為300 K的理想氣體，B容器是真空，現(xiàn)將A中氣體溫度升高到400 K，然后打開閥門S，將A中的氣體釋放一部分到B容器，當(dāng)A容器內(nèi)壓強(qiáng)降到4 atm時，關(guān)閉閥門，這時B容器內(nèi)的壓強(qiáng)是3 atm.不考慮氣體膨脹過程中溫度的變化，求B容器的容積． 解析：(1)氣體分子在空間可自由移動，因此氣體體積應(yīng)是氣體分子所能到達(dá)的空間的體積，選項A正確；分子熱運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運(yùn)動越劇烈，選項B正確；氣體壓強(qiáng)的大小等于氣體作用在器壁

7、單位面積上的壓力，與失、超重?zé)o關(guān)，選項C錯誤；氣體吸收熱量的同時可對外做功，內(nèi)能不一定增加，選項D錯誤；氣體等壓膨脹，由＝可知溫度一定升高，選項E正確． (2)設(shè)A容器容積為VA＝10 L，溫度T0＝300 K時，壓強(qiáng)為p0＝12 atm；溫度升高到T1＝400 K時，壓強(qiáng)為p1，根據(jù)查理定律有＝ 解得p1＝16 atm 對于氣體膨脹過程，為等溫變化，以膨脹后A中氣體為研究對象， 初態(tài)：p1′＝16 atm，體積為V1′ 末態(tài)：p2′＝4 atm，V2′＝10 L 根據(jù)玻意耳定律有p1′V1′＝p2′V2′ 解得V1′＝2.5 L. 對B中氣體 初態(tài)：p＝16 atm，V＝V

8、A－V1′＝7.5 L 末態(tài)：p′＝3 atm，V′＝VB 同理有pV＝p′V′ 解得VB＝V′＝40 L. 答案：(1)ABE　(2)40 L 4．(1)下列說法正確的是________． A．液晶具有液體的流動性，同時具有晶體的光學(xué)各向異性特征 B．第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律，所以它是制造不出來的 C．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱 D．懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動越明顯 E．空氣的相對濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 (2)如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體．已知外界大氣壓強(qiáng)為p

9、0，活塞的橫截面積為S，質(zhì)量為m＝，與容器底部相距h，此時封閉氣體的溫度為T0.現(xiàn)在活塞上放置一質(zhì)量與活塞質(zhì)量相等的物塊，再次平衡后活塞與容器底部相距h，接下來通過電熱絲緩慢加熱氣體，氣體吸收熱量Q時，活塞再次回到原初始位置．重力加速度為g，不計活塞與汽缸的摩擦．求： ①活塞上放置物塊再次平衡后，氣體的溫度； ②加熱過程中氣體的內(nèi)能增加量． 解析：(1)由液晶的特性可知A正確；第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反熱力學(xué)第二定律，B錯誤；由＝C知，體積增大，溫度升高，內(nèi)能增大，又因氣體膨脹對外做功，由ΔU＝W＋Q知，氣體從外界吸熱，C正確；由布朗運(yùn)動顯著條件知D正確；相對濕度是所含的水

10、蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度水的飽和汽壓的比值，故E錯誤． (2)①由平衡條件知p1＝p0，p2＝p0 又T1＝T0，V1＝hS，V2＝hS，由理想氣體狀態(tài)方程得 ＝，解得：T＝T0. ②由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得 ΔU＝Q－. 答案：(1)ACD　(2)①T0　②Q－ 5．(xx·高考全國卷Ⅰ，T33，15分)(1)下列說法正確的是________． A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體 B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì) C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體 D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉?/p>

11、晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變 (2)如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞．已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50 kg，橫截面積為S1＝80.0 cm2；小活塞的質(zhì)量為m2＝1.50 kg，橫截面積為S2＝40.0 cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l＝40.0 cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p＝1.00×105 Pa，溫度為T＝303 K．初始時大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495 K．現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移．忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大

12、小g取10 m/s2.求： ①在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度； ②缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)． 解析：(1)將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故A錯誤；單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同，故B正確；例如金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，故C正確；晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如天然水晶是晶體，熔融過的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，故D正確；熔化過程中，晶體的溫度不變，但內(nèi)能改變，故E錯誤． (2)①設(shè)初始時氣體體積為V1，在大

13、活塞與大圓筒底部剛接觸時，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T2.由題給條件得 V1＝S1＋S2① V2＝S2l② 在活塞緩慢下移的過程中，用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由力的平衡條件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③ 故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變．由蓋－呂薩克定律有 ＝④ 聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得 T2＝330 K．⑤ ②在大活塞與大圓筒底部剛接觸時，被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1.在此后與汽缸外大氣達(dá)到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變．設(shè)達(dá)到熱平衡時被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′，由查理定律有 ＝⑥ 聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得 p′≈1.01×105 Pa. 答

14、案：(1)BCD　(2)①330 K?、?.01×105 Pa 6．(xx·高考全國卷Ⅱ，T33，15分)(1)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是________． A．溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快 B．?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng) C．?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的 D．?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生 E．液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的 (2)如圖，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長度l＝10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)＝3.0 cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高

15、度差為h1＝10.0 cm時將開關(guān)K關(guān)閉．已知大氣壓強(qiáng)p0＝75.0 cmHg. ①求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度； ②此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長度． 解析：(1)擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，選項A正確．?dāng)U散現(xiàn)象是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動引起的，不是一種化學(xué)反應(yīng)，選項B、E錯誤，選項C正確．?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，選項D正確． (2)①以cmHg為壓強(qiáng)單位．設(shè)A側(cè)空氣柱長度l＝10.0 cm時的壓強(qiáng)為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時，空氣柱的長度為l1，壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律得 pl＝

16、p1l1① 由力學(xué)平衡條件得 p＝p0＋h② 打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止．由力學(xué)平衡條件有 p1＝p0－h(huán)1③ 聯(lián)立①②③式，并代入題給數(shù)據(jù)得 l1＝12.0 cm.④ ②當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時，設(shè)A側(cè)空氣柱的長度為l2，壓強(qiáng)為p2.由玻意耳定律得 pl＝p2l2⑤ 由力學(xué)平衡條件有 p2＝p0⑥ 聯(lián)立②⑤⑥式，并代入題給數(shù)據(jù)得 l2＝10.4 cm⑦ 設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度為Δh，依題意得 Δh＝2(

17、l1－l2)＋h1⑧ 聯(lián)立④⑦⑧式，并代入題給數(shù)據(jù)得 Δh＝13.2 cm. 答案：(1)ACD　(2)①12.0 cm?、?3.2 cm 7．(xx·高考全國卷Ⅰ，T33，15分)(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示．下列判斷正確的是________． A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體

18、被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi)．汽缸壁導(dǎo)熱良好，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動．開始時氣體壓強(qiáng)為p，活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h，外界溫度為T0.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了h/4.若此后外界的溫度變?yōu)門，求重新達(dá)到平衡后氣體的體積．已知外界大氣的壓強(qiáng)始終保持不變，重力加速度大小為g. 解析：(1)對一定質(zhì)量的理想氣體，由＝C進(jìn)行狀態(tài)分析．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q進(jìn)行吸放熱、做功分析． 在不同坐標(biāo)系中要注意各種圖象的不同，從圖象中找出體積、溫度、壓強(qiáng)的變化情況．由題p－T圖象可知過程ab是等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，體積不變，由熱力學(xué)第一定律

19、可知過程ab一定吸熱，選項A正確；過程bc溫度不變，即內(nèi)能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項B錯誤；過程ca壓強(qiáng)不變，溫度降低，內(nèi)能減少，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對氣體做的功，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，由題p－T圖象可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，則分子平均動能最小，選項D正確；b、c兩狀態(tài)溫度相等，分子平均動能相等，由于壓強(qiáng)不相等，所以單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同，選項E正確． (2)求理想氣體狀態(tài)參數(shù)時，要找出初末狀態(tài)，然后由理想氣體狀態(tài)方程列方程求解． 設(shè)汽缸的

20、橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為Δp，由玻意耳定律得 phS＝(p＋Δp)S① 解得Δp＝p② 外界的溫度變?yōu)門后，設(shè)活塞距底面的高度為h′，根據(jù)蓋－呂薩克定律，得 ＝③ 解得h′＝h④ 據(jù)題意可得Δp＝⑤ 氣體最后的體積為V＝Sh′⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式得V＝. 答案：(1)ADE　(2) 8．(xx·高考全國卷Ⅱ，T33，15分)(1)下列說法正確的是________． A．懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動反映了花粉分子的熱運(yùn)動 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果 C．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn) D．高原地區(qū)水的沸點(diǎn)

21、較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故 E．干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果 (2)如圖，兩汽缸A、B粗細(xì)均勻、等高且內(nèi)壁光滑，其下部由體積可忽略的細(xì)管連通；A的直徑是B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通；兩汽缸除A頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱．兩汽缸中各有一厚度可忽略的絕熱輕活塞a、b，活塞下方充有氮?dú)猓钊鸻上方充有氧氣．當(dāng)大氣壓為p0，外界和汽缸內(nèi)氣體溫度均為7 ℃且平衡時，活塞a離汽缸頂?shù)木嚯x是汽缸高度的，活塞b在汽缸的正中間． ①現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)?，?dāng)活塞b恰好升至頂部時，求氮?dú)獾臏囟龋? ②繼續(xù)緩慢加熱，使活塞a上升．當(dāng)活塞a

22、上升的距離是汽缸高度的時，求氧氣的壓強(qiáng)． 解析：(1)懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動反映了水分子的熱運(yùn)動，而不是反映花粉分子的熱運(yùn)動，選項A錯誤．由于表面張力的作用使液體表面的面積收縮，使小雨滴呈球形，選項B正確．液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性，彩色液晶顯示器就利用了這一性質(zhì)，選項C正確．高原地區(qū)水的沸點(diǎn)較低是因?yàn)楦咴貐^(qū)的大氣壓強(qiáng)較小，水的沸點(diǎn)隨大氣壓強(qiáng)的降低而降低，選項D錯誤．由于液體蒸發(fā)時吸收熱量，溫度降低，所以濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，選項E正確． (2)①活塞b升至頂部的過程中，活塞a不動，活塞a、b下方的氮?dú)庾龅葔鹤兓?，設(shè)汽缸A的容積為V0，氮?dú)獬鯌B(tài)體積為V1，溫度為T1，末態(tài)體積為V2，溫度為T2，按題意，汽缸B的容積為，由題給數(shù)據(jù)和蓋－呂薩克定律得 V1＝V0＋×＝V0① V2＝V0＋V0＝V0② ＝③ 由①②③式和題給數(shù)據(jù)得 T2＝320 K. ②活塞b升至頂部后，由于繼續(xù)緩慢加熱，活塞a開始向上移動，直至活塞上升的距離是汽缸高度的時，活塞a上方的氧氣做等溫變化，設(shè)氧氣初態(tài)體積為V′1，壓強(qiáng)為p′1，末態(tài)體積為V′2，壓強(qiáng)為p′2，由題給數(shù)據(jù)和玻意耳定律得 V′1＝V0，p′1＝p0，V′2＝V0④ p′1V′1＝p′2V′2⑤ 由④⑤式得p′2＝p0. 答案：(1)BCE　(2)①320 K　②p0