（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練15 分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、專題限時(shí)訓(xùn)練15　分子動(dòng)理論、氣體及熱力學(xué)定律 時(shí)間：45分鐘 1．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)(1)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體．初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界．現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同．此時(shí)，容器中空氣的溫度低于(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度大于(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度． 解析：由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性能良好，容器中空氣與外界沒(méi)有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，空氣內(nèi)能減?。鶕?jù)理想氣體內(nèi)

2、能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度．因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度． (2)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中．該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能．一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中．已知每瓶氬氣的容積為3.2×10－2 m3，使用前瓶中氣體

3、壓強(qiáng)為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 ℃.氬氣可視為理想氣體． (ⅰ)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)； (ⅱ)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)． 答案：(ⅰ)3.2×107 Pa　(ⅱ)1.6×108 Pa 解析：(ⅰ)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1. 假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1?、? 被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為 V′1＝V1－V0　② 設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中

4、氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為V2. 由玻意耳定律p2V2＝10p1V1′　③ 聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2＝3.2×107 Pa?、? (ⅱ)設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)0，加熱后爐腔溫度為T(mén)1，氣體壓強(qiáng)為p3.由查理定律＝　⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得p3＝1.6×108 Pa?、? 2．(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是(　ABD　) A．一定溫度下，水的飽和汽的壓強(qiáng)是一定的 B．一定質(zhì)量的理想氣體，升高相同的溫度所吸收的熱量與所經(jīng)歷的狀態(tài)變化的過(guò)程有關(guān) C．單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn) D．熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而

5、不產(chǎn)生其他影響 E．一定質(zhì)量的理想氣體保持體積不變，由于單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，雖然溫度升高，單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的分子數(shù)不變 (2)如圖所示，豎直放置的U形管左端封閉，右端開(kāi)口，左管橫截面積為右管橫截面積的2倍，在左管內(nèi)用水銀封閉一段長(zhǎng)為l，溫度為T(mén)的空氣柱，左右兩管水銀面高度差為h cm，外界大氣壓為h0 cmHg. ①若向右管中緩慢注入水銀，直至兩管水銀面相平(原右管中水銀沒(méi)全部進(jìn)入水平部分)，求在右管中注入水銀柱的長(zhǎng)度h1(以cm為單位)； ②在兩管水銀面相平后，緩慢升高氣體的溫度至空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)殚_(kāi)始時(shí)的長(zhǎng)度l，求此時(shí)空氣柱的溫度T′. 答案：①h＋l?、赥 解析：(

6、2)①封閉氣體做等溫變化：p1＝h0－h(huán)，p2＝h0， p1l＝p2l′　h1＝h＋3(l－l′) 解得：h1＝h＋l ②空氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)殚_(kāi)始時(shí)的長(zhǎng)度l時(shí)，左管水銀面下降l，右管水銀面會(huì)上升2l，此時(shí)空氣柱的壓強(qiáng)： p3＝h0＋3l 由＝　解得：T′＝T 3．(1)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是(　BDE　) A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小 B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功 C．過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量 D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等 E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小 解析：過(guò)程①為等容變化，根據(jù)

7、查理定律有＝，因?yàn)闇囟戎饾u增加，則氣體的壓強(qiáng)逐漸增加，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；過(guò)程②氣體體積增加，則氣體對(duì)外界做正功，故選項(xiàng)B正確；過(guò)程④中為體積不變，則氣體對(duì)外界不做功，外界對(duì)氣體也不做功，即W＝0，理想氣體的溫度降低，則內(nèi)能減少，即ΔU<0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q<0，則氣體向外界放出了熱量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；狀態(tài)c、d的溫度相等，則分子平均動(dòng)能相等，理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，則內(nèi)能相等，故選項(xiàng)D正確；連接Ob、Od，根據(jù)＝C得＝，Ob斜率大于Od斜率，則狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，故選項(xiàng)E正確． (2)如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸

8、上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門(mén)K.開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0.現(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了.不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g.求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量． 答案： 解析：設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強(qiáng)為p1；下方氣體的體積為V2，壓強(qiáng)為p2.在活塞下移的過(guò)程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得 p0＝p1V1① p0＝p2V2② 由已知條件得V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由

9、力的平衡條件得 p2S＝p1S＋mg⑤ 聯(lián)立以上各式得m＝⑥ 4．(1)(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　ACE　) A．兩個(gè)鄰近的分子之間同時(shí)存在著引力和斥力，引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小 B．液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向同性 C．處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，由于消除了重力的影響，一大滴水銀的表面將收縮到最小面積——球面，水銀滴成為球形 D．液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)，就沒(méi)有液體分子從液面飛出，所以從宏觀上看液體不再蒸發(fā) E．熱量可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，但要從低溫物體向高溫物體傳遞，必須有第三者的介入 (2)如圖所示，

10、圓柱形噴霧器高為h，內(nèi)有高度為的水，上部封閉有壓強(qiáng)為p0、溫度為T(mén)0的空氣．將噴霧器移到室內(nèi)，一段時(shí)間后打開(kāi)噴霧閥門(mén)K，恰好有水流出．已知水的密度為ρ，大氣壓強(qiáng)恒為p0，噴霧口與噴霧器等高．忽略噴霧管的體積，將空氣看作理想氣體． ①求室內(nèi)溫度． ②在室內(nèi)用打氣筒緩慢向噴霧器內(nèi)充入空氣，直到水完全流出，求充入空氣與原有空氣的質(zhì)量比． 答案：①(1＋)T0　② 解析：(2)①設(shè)噴霧器的橫截面積為S，室內(nèi)溫度為T(mén)1，噴霧器移到室內(nèi)一段時(shí)間后，封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＋ρg· 氣體做等容變化：＝ 解得：T1＝(1＋)T0 ②以充氣結(jié)束后噴霧器內(nèi)空氣為研究對(duì)象，排完水后，壓強(qiáng)為p2，體

11、積為V2＝hS.若此氣體經(jīng)等溫變化，壓強(qiáng)為p1時(shí)，體積為V3 則p2＝p0＋ρgh，p1V3＝p2V2 即(p0＋ρg·)V3＝(p0＋ρgh)hS 同溫度下同種氣體的質(zhì)量比等于體積比，設(shè)打進(jìn)氣體質(zhì)量為Δm 則＝，V0＝S· 代入得＝ 5．(2019·全國(guó)卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是使油酸在淺盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜．實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1_mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積．為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)

12、量的物理量是單分子層油膜的面積． 解析：由于分子直徑非常小，極少量油酸所形成的單分子層油膜面積也會(huì)很大，因此實(shí)驗(yàn)前需要將油酸稀釋，使油酸在淺盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜．可以用累積法測(cè)量多滴溶液的體積后計(jì)算得到一滴溶液的體積．油酸分子直徑等于油酸的體積與單分子層油膜的面積之比，即d＝，故除測(cè)得油酸酒精溶液中所含純油酸的體積外，還需要測(cè)量單分子層油膜的面積． (2)如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無(wú)水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境

13、溫度相同．已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K. (ⅰ)求細(xì)管的長(zhǎng)度； (ⅱ)若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度． 答案：(ⅰ)41 cm　(ⅱ)312 K 解析：(ⅰ)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V1，壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律有pV＝p1V1?、? 由力的平衡條件有 p＝p0＋ρgh?、? p1＝p0－ρgh　③ 式中，ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)．由題意有 V＝S(L－h(huán)1－h(huán))　④ V1＝S(L－h(huán))?、? 由①②③④⑤式和題給條件得 L＝41 cm?、? (ⅱ)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T(mén)0和T，由蓋—呂薩克定律有＝?、? 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得T＝312 K?、?