2022年高考物理二轮复习第一部分专题八选考模块第讲分子动理论、气体及热力学定律课时作业 .pdf

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1、1 第 1 讲 分子动理论、气体及热力学定律 限时规范训练 1(2016高考全国卷)(1) 一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O. 下列判断正确的是_A气体在a、c两状态的体积相等B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功(2) 一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20 个大气压某实验室每天消耗1 个大气压的氧

2、气0.36 m3. 当氧气瓶中的压强降低到2 个大气压时，需重新充气若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天解析： (1) 由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等， 选项 A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项 D错误； 由理想气体状态方程知：paVaTapbVbTbpcVcTcpdVdTdC，即paVaCTa，p

3、bVbCTb，pcVcCTc，pdVdCTd. 设过程bc中压强为p0pbpc，过程da中压强为p0pdpa. 由外界对气体做功WpV知，过程bc中外界对气体做的功Wbcp0(VbVc) C(TbTc) ，过程da中气体对外界做的功Wdap0(VaVd) C(TaTd) ，TaTb，TcTd，故WbcWda，选项 E正确 ( 此选项也可用排除法直接判断更快捷) (2) 设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2 个大气压 ) 时，体积为V2. 根据玻意耳定律得p1V1p2V2重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3V2V1设用去的氧气在p0(1 个大气压 )压强下的体积为V0

4、，则有p2V3p0V0设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V，则氧气可用的天数为NV0V联立式，并代入数据得N4( 天) 答案： (1)ABE (2)4 天2(1) 下列说法正确的是_名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 A气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力B对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大C温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关D物体内能增加，温度一定升高E热量可以从低温物

5、体传到高温物体(2) 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T0500 K，下部分气体的压强p01.25105 Pa，活塞质量m0.25 kg ，管道的内径横截面积S1 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34，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. 解析： (1) 气体总是充满容器，说明气体分子在做无规则热运动，而气体分子之间既存在引力也存在斥力， 选项 A错误由于理想气体的内能只与温度有关，所以对于一定质量的理想气

6、体，温度升高，气体内能一定增大，选项B正确温度越高布朗运动越剧烈，说明水中悬浮的微粒的运动与温度有关，而悬浮微粒的运动是由水分子对微粒的碰撞造成的，即水分子的运动与温度有关，选项C正确物体内能增加，例如冰吸热熔化，内能增加，但是温度不变，选项 D错误热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱中热从低温物体传到高温物体，选项E正确(2) 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，根据玻意耳定律知p0V0pV其中V54V0解得p451.25105 Pa1.0 105 Pa 对上部分气体，初态：p1p0mgS1.0 105 Pa 末态：p2pmgS0.75105 Pa 根据理想气体状

7、态方程，有p1V0T0p234V0T解得T281.25 K 答案： (1)BCE (2)281.25 K 3(2016沈阳一模)(1) 下列说法正确的是_A第一类永动机不可能制成，因为违背了能量守恒定律名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 B液体温度越高、悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈C不考虑分子势能，则质量、温度均相同的氢气和氧气的内能也相同D非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性E物体吸收热量，其内

8、能可能不变(2) 如图所示，绝热汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸内壁光滑，有一绝热活塞可在汽缸内自由滑动，活塞的重力为500 N、横截面积为100 cm2. 当两部分气体的温度都为27 时，活塞刚好将缸内气体分成体积相等的A、B上下两部分，此时A气体的压强为p01.0 105 Pa. 现把汽缸倒置，仍要使两部分体积相等，则需要把A部分的气体加热到多少摄氏度？解析： (1) 第一类永动机是指违反能量守恒定律的机器，A 正确；温度越高，液体分子对悬浮颗粒的撞击越频繁，悬浮颗粒越小，撞击不平衡机会越多，布朗运动越显著，B正确；内能由温度和物质的量决定，C错误；单晶体的某些物理性质具有各向异性，但多

9、晶体的物理性质各向同性，D错误；若物体吸收的热量等于其对外所做的功，则其内能不变，E正确(2) 初始状态，B气体的压强为p1p0GS末状态，对于B气体：由于温度和体积都未变化，所以B气体的压强不变化对于A气体p2p1GS依据查理定律得p0T1p2T2其中T1(27327)K 300 K 解得T2600 K，即t327 答案： (1)ABE (2)327 4(2016高考全国卷)(1) 关于气体的内能，下列说法正确的是_A质量和温度都相同的气体，内能一定相同B气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C气体被压缩时，内能可能不变D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定量的某种理想气体在等压

10、膨胀过程中，内能一定增加(2) 一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p075.0 cmHg. 环境温度不变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 解析： (1) 气体的内能由物

11、质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，说法A错误内能与物体的运动速度无关，说法B错误气体被压缩时，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，说法 C正确 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关， 说法 D正确 根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，说法E正确(2) 设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2p0，长度为l2. 活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2，长度为l2. 以 cmHg为压强单位由题给条件得p1p0(20.0

12、5.00) cmHg l1 (20.0 20.0 5.002) cm 由玻意耳定律得p1l1p1l1联立式和题给条件得p1 144 cmHg依题意p2p1l2 4.00 cm 20.0 5.002 cmh由玻意耳定律得p2l2p2l2联立式和题给条件得h9.42 cm 答案： (1)CDE (2)144 cmHg 9.42 cm 5(1) 一定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p-T图象如图所示下列判断正确的是_A过程ab中气体一定吸热B过程bc中气体既不吸热也不放热C过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热Da、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小

13、Eb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不同(2) 一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为T0. 现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g. 解析： (1) 因为pVTC，从图中可以看出，ab过程pT不变，则体积V不变，因此ab过程外力做功W0，气体温度升高，则U0，根据热力学第一定律UQW可知Q0，即名师资料总结 -

14、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 气体吸收热量，A正确；bc过程气体温度不变，U0，但气体压强减小，由pVTC知V增大，气体对外做功，W0，由 UQW可知Q0，即气体吸收热量，B 错误；ca过程气体压强不变，温度降低，则U0，由pVTC知V减小，外界对气体做功，W0，由UWQ可知 |W| |Q| ，C错误；状态a温度最低，而温度是分子平均动能的标志，D 正确；bc过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均动能不变

15、，因此容器壁单位面积单位时间受到分子撞击的次数减少了，E正确(2) 设汽缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得phS(pp)(h14h)S解得 p13p外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h.根据盖吕萨克定律得h14hST0hST解得h3T4T0h据题意可得pmgS气体最后的体积为VSh联立式得V9mghT4pT0. 答案： (1)ADE (2)9mghT4pT06(2016湖南十三校联考)(1) 下列说法正确的是_A布朗运动就是液体分子的热运动B当分子间距离减小时，分子势能不一定减小C一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强增大，则外界对气体做正功D一

16、切自然过程总是向分子热运动无序性增大的方向进行E第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律(2) 如图所示，面积S100 cm2的轻活塞A将一定质量的气体封闭在导热性能良好的汽缸B内，汽缸开口向上竖直放置，高度足够大在活塞上放一重物，质量为m20 kg ，静止时活塞到缸底的距离为L120 cm，摩擦不计，大气压强为p01.0 105 Pa，温度为 27 ，g取 10 m/s2. 若保持温度不变，将重物去掉，求活塞A移动的距离；若加热汽缸B，使封闭气体温度升高到177 ，求活塞A移动的距离名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

17、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 解析： (1) 布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，A错误；当分子间距离rr0时，分子间距离减小，势能增大，B正确；温度不变，压强增大，则体积减小，外界对气体做正功，C正确；由热力学第二定律的微观意义知D正确；第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律， E错误(2) 以封闭气体为研究对象，初状态压强：p1p0mgS1.2 105 Pa 初状态体积：V1L1S20S末状态压强：p2p01.0 105 Pa 气体发生等温变化，由玻意耳定律得p1V1p2V2即 1.2 10520

18、S1105L2S解得L224 cm 活塞移动的距离：dL2L14 cm. 加热汽缸，气体做等压变化，由查理定律得V1T1V3T3即20S27327L3S273177解得L330 cm 活塞移动的距离：dL3L1(30 20)cm10 cm. 答案： (1)BCD (2) 4 cm 10 cm 7(1) 下列说法正确的是_A一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少B单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点C热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体D当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大E气体分子单位时

19、间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关(2) 如图所示，将一个绝热汽缸竖直放在水平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭一定质量的气体，在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为m，活塞的横截面积为S，活塞厚度不计 已知外界的大气压为p0，不计活塞和汽缸之间的摩擦， 在汽缸内部有一阻值为R的电阻丝， 电源的电压为U，在接通电源t时间后，发现活塞缓慢上升h高度已知重力加速度为g，求：外界对气体做了多少功？在这一过程中气体的内能改变了多少？解析： (1) 根据热力学第二定律可得，一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

20、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 内能可能减少， 所以 A正确；单晶体和多晶体都有固定的熔点，所以B错误；热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，只有满足一定条件才能从低温物体传递到高温物体，故 C正确；当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，当rr0，分子间的距离增大时，分子势能减小，所以D错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与温度有关，决定气体的压强， 因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，

21、故E正确(2) 设汽缸内气体的压强为p，选活塞为研究对象，根据力的平衡条件有p0SmgpS，得pp0mgS活塞在上升h高度的过程中气体对外界做功，做功的大小为WpSh(p0Smg)h外界对气体做的功为WW (p0Smg)h. 电阻丝在t时间内产生的热量为QU2tR根据热力学第一定律得，气体内能增加了UWQ (p0Smg)hU2tR. 答案： (1)ACE (2) (p0Smg)h增加了 (p0Smg)hU2tR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -