（江苏专用）2020版高考物理二轮复习 专题过关检测（十三）分子动理论 气体及热力学定律

专题过关检测（十三）分子动理论气体及热力学定律1．(2019·高邮调研)(1)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述，正确的是________。A．甲图中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零B．乙图中，由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况，可知温度T1T2C．丙图中，在固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，从石蜡熔化情况可判定固体薄片必为非晶体D．丁图中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上(2)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示)，数得油膜占有的正方形小格个数为X。①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为________。②油酸分子直径约为________。(3)一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p­V图线描述，其中D→A为等温变化，气体在状态A时温度为TA＝300K，试求：①气体在状态C时的温度TC；②若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？解析：(1)题图甲中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，合力为零，故A项错误；题图乙中，氧气分子在T2温度下速率大的分子所占百分比较多，所以T2温度较高，故B项正确；由题图丙可以看出某固体在导热性能上各向同性，可能是多晶体或者非晶体，故C项错误；题图丁中，昆虫水黾能在水面上不陷入水中，靠的是液体表面张力的作用，故D项错误。(2)本实验原理为：将油膜看成单分子层油膜；将油酸分子看作球形；认为油酸分子是一个紧挨一个的。①由题意可知，一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为V0＝VAN。②每一滴酒精油酸溶液所形成的油膜的面积为S＝Xa2，所以油膜的厚度，即为油酸分子的直径，为d＝V0S＝VANXa2。(3)①D→A为等温变化，则TA＝TD＝300KC到D过程由盖—吕萨克定律得：VCTC＝VDTD得：TC＝VCTDVD＝375K②A→B过程气体等压变化，外界对气体做功为W＝－pΔV＝2×105×(5－2)×10－3J＝－600J由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝1000J－600J＝400J则气体内能增加，增加400J。答案：(1)B(2)①VAN②VANXa2(3)①375K②气体内能增加了400J2．(2019·常州期末)(1)下列说法正确的是________。A．晶体体积增大，其分子势能一定增大B．大头针能浮在水面上，是由于水的表面存在张力C．人感觉到空气湿度大，是因为空气中水蒸气的饱和汽压大D．气体分子热运动越剧烈，气体压强越大(2)如图所示，用水银血压计测量血压时，先向袖带内充气，然后缓慢放气。某次测量充入袖带内气体的压强为1.4p0，体积为V。已知阿伏加德罗常数为NA。该状态下气体的摩尔体积为V0，则袖带内气体的分子数为________；然后缓慢放气过程中袖带内壁单位时间单位面积上受到分子撞击的次数________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)上述中，缓慢放气过程中温度保持不变，袖带内气体体积变为0.7V，压强变回到p0。则：①袖带内剩余气体的质量与放气前总质量的比值为_____________；②在放气过程中袖带内气体是吸热还是放热：________。解析：(1)当两分子间的距离增大时，若分子力表现为斥力，则分子力做正功，分子势能减小；若分子力表现为引力，则分子力做负功，分子势能增大，故A项错误；大头针能浮在水面上，是由于水的表面层的分子距离较大，分子间为引力即存在张力，故B项正确；空气的相对湿度指水在空气中的蒸汽压与同温度同压强下水的饱和蒸汽压的比值，人感觉到空气湿度大，是由于空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距较小，故C项错误；气体分子热运动越剧烈表示温度越高，但压强由温度和体积共同决定，单纯气体分子热运动越剧烈，不能确定气体的压强如何变化，故D项错误。(2)设袖带内气体分子数为N，气体的摩尔数为n＝VV0，故N＝nNA＝VV0NA；缓慢放气过程袖带内的气体分子数减少，则单位体积的分子数减小，而分子的平均运动快慢不能变快，则单位时间单位面积上受到分子撞击的次数减小。(3)①对原袖带内气体而言，发生等温变化，设放出压强为p0的气体体积为ΔV，则1.4p0V＝p0(0.7V＋ΔV)，解得ΔV＝0.7V袖带内剩余气体的质量与放气前总质量的比值η＝0.7V0.7V＋ΔV＝12②因缓慢放气过程中温度保持不变，则内能不变，ΔU＝0，而体积增大，气体对外做功，W0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q0，即气体从外界吸热。答案：(1)B(2)VV0NA减小(3)①12②吸热3.(1)把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的，如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜，观察到棉线的形状，图中所标的箭头方向合理的是________。(2)一定质量的理想气体由状态A经等压变化到状态B，气体吸收热量为Q1；再由B状态经等容变化到状态C，气体放出热量为Q2。状态A：VA＝0.2m3，TA＝200K；状态B：VB＝________m3，TB＝400K；状态C：TC＝200K，则Q1________Q2(选填“”“＝”或“”)。(3)铁的密度ρ＝7.8×103kg/m3、摩尔质量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。可将铁原子视为球体，试估算：(保留一位有效数字)①1克铁含有的分子数；②铁原子的直径大小。解析：(1)A、C图中为用烧热的针刺破上侧的薄膜，由于下侧薄膜中的表面张力，使细线向下弯曲，故A正确，C错误；B图中用烧热的针刺破一侧的薄膜，不可能两侧都有张力，故B错误；D图中为用烧热的针刺破下侧的薄膜，由于上侧薄膜中的表面张力，使细线向上弯曲，故D正确。(2)设气体在B状态时的体积为VB，由盖－吕萨克定律得VBTB＝VATA，代入数据解得VB＝0.4m3；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同，而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2。(3)①根据公式N＝nNA＝mMNA，可得N＝1×10－35.6×10－2×6.0×1023个≈1×1022个。②取1mol的铁，则：NA·43πd23＝Mρ，代入数据，可得：d＝3×10－10m。答案：(1)AD(2)0.4(3)①1×1022个②3×10－10m4．(2019·苏锡常镇调研)(1)一定质量的理想气体内能增大的同时向外放出热量。它的压强、体积和温度分别用p、V、T表示。则该理想气体的________。A．V减小B．T降低C．p增大D.pVT的值减小(2)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后，锅内水面上方充满了饱和汽，停止加热让高压锅在密封状态下缓慢冷却，则在冷却过程中，锅内水蒸气将________(选填“一直是饱和汽”或“变为未饱和汽”)，水蒸气压强________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol，其分子可视为半径为3×10－9m的球。已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，球体体积计算公式V＝43πR3，其中R为球体半径。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)解析：(1)根据热力学第一定律可知，理想气体内能增大的同时向外放出热量，外界就一定会对气体做功，即压缩气体，体积减小，故A项正确；一定质量的理想气体内能只与温度有关，内能增大，温度升高，故B项错误；一定质量的理想气体，体积减小，温度升高，压强一定增大，故C项正确；由理想气体状态方程pVT＝C，又因为气体的质量不变，则pVT就不变，故D项错误。(2)在冷却的过程中，温度降低，锅内水蒸气与锅内的液体处于动态平衡，所以锅内的水蒸气一直是饱和汽。在冷却的过程中气体发生等容变化，温度降低，饱和汽的压强减小。(3)1摩尔该蛋白的体积为V＝43πR3·NA由密度公式ρ＝MV代入数据得ρ＝1×103kg/m3。答案：(1)AC(2)一直是饱和汽变小(3)1×103kg/m35．(1)下列说法正确的是________。A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大B．石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂C．潮湿的房间内，开启空调制热，可降低空气的绝对湿度D．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，这跟表面张力有关(2)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0。则阿伏加徳罗常数NA可表示为________或________。(3)如图所示，轻质活塞将体积为V0、温度为3T0的理想气体密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内。已知大气压强为p0，大气的温度为T0，气体内能U与温度的关系为U＝aT(a为常量)。在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：①气体内能的减少量；②气体放出的热量。解析：(1)两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子力随着分子间距离的减小可能先增大后减小，或分子力随着分子间距离的减小而减小，分子势能随着分子间距离的减小而减小，故A项错误；石墨晶体是层状结构，层与层原子间作用力小，可用作固体润滑剂，故B项正确；空调制热模式运行过程中只是把室内空气的温度升高了，室内空气的相对湿度降低，但绝对湿度不变，故C项错误；细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形，是由于变成液体后表面张力的作用，故D项正确。(2)阿伏加徳罗常数NA＝Mm；ρV为气体的摩尔质量M，再除以每个分子的质量m为NA，即NA＝ρVm。(3)①由题意可知ΔU＝aΔT＝2aT0②设温度降低后的体积为V2，则V03T0＝V2T0外界对气体做功为W＝p0(V0－V2)根据热力学第一定律可得－ΔU＝W－Q，解得Q＝23p0V0＋2aT0。答案：(1)BD(2)MmρVm(3)①2aT0②23p0V0＋2aT0