2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-6 分子动理论 气体及热力学定律（含解析）新人教版.doc

‎【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-6 分子动理论 气体及热力学定律（含解析）新人教版 ‎1.(2014年高考山东卷)(1)如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体______．(双选，填正确答案标号)‎ a．内能增加 b．对外做功 c．压强增大 d．分子间的引力和斥力都增大 ‎(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示．将一质量M＝3×‎103 kg、体积V0＝‎0.5 m3‎的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝‎40 m，筒内气体体积V1＝‎1 m3‎.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮．求V2和h2.‎ ‎(已知大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×‎103 kg/m3，重力加速度的大小g＝‎10 m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略．)‎ 解析：(1)因汽缸导热良好，故环境温度升高时封闭气体温度亦升高，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，故封闭气体内能增大，a正确．因汽缸内壁光滑，由活塞受力平衡有p0S＋mg＝pS，即缸内气体的压强p＝p0＋不变，c错误．由盖—吕萨克定律＝恒量可知气体体积膨胀，对外做功，b正确．理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，故d错误．‎ ‎(2)当F＝0时，由平衡条件得 Mg＝ρg(V0＋V2)①‎ 代入数据得 V2＝‎2.5 m3‎②‎ 设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得 p1＝p0＋ρgh1③‎ p2＝p0＋ρgh2④‎ - 11 -‎ 在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤‎ 联立①②③④⑤式，代入数据得 h2＝‎10 m.‎ 答案：(1)ab　(2)‎2.5 m3‎　‎‎10 m ‎2．(2014年高考新课标Ⅰ全国卷)‎ ‎(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pT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 D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小 E．b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h/4.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)对封闭气体，由题图可知a→b过程，气体体积V不变，没有做功，而温度T升高，则为吸热过程，A项正确．b→c过程为等温变化，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，B项错．c→a过程为等压变化，温度T降低，内能减少，体积V减小，外界对气体做功，依据W＋Q＝ΔU，外界对气体所做的功小于气体所放的热，C项错．温度是分子平均动能的标志，Tapc，显然E项正确．‎ ‎(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Δp，由玻意耳定律得 phS＝(p＋Δp)(h－h)S①‎ 解得Δp＝p②‎ 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 ＝③‎ 解得h′＝h④‎ 据题意可得Δp＝⑤‎ 气体最后的体积为V＝Sh′⑥‎ 联立②④⑤⑥式得V＝.‎ - 11 -‎ 答案：(1)ADE　(2) ‎3．(2014年高考江苏卷)一种海浪发电机的气室如图所示．工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭．气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电．气室中的空气可视为理想气体．‎ ‎(1)(多选)下列对理想气体的理解，正确的有________．‎ A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型 B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律 ‎(2)压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104 J，则该气体的分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功________(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104 J.‎ ‎(3)上述过程中，气体刚被压缩时的温度为‎27 ℃‎，体积为‎0.224 m3‎，压强为1个标准大气压．已知1 mol气体在1个标准大气压、‎0 ℃‎时的体积为‎22.4 L，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.计算此时气室中气体的分子数．(计算结果保留一位有效数字)．‎ 解析：(1)理想气体是一种理想化模型，温度不太低，压强不太大的实际气体可视为理想气体；只有理想气体才遵循气体的实验定律，选项A、D正确，选项B错误．一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，与体积无关，选项C错误．‎ ‎(2)因为理想气体的内能完全由温度决定，当气体的内能增加时，气体的温度升高，温度是分子平均动能的标志，则气体分子的平均动能增大．‎ 根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W，由于Q＝0，所以W＝ΔU＝3.4×104 J.‎ ‎(3)设气体在标准状态时的体积为V1，等压过程为 ＝，‎ 气体物质的量n＝，且分子数N＝nNA，‎ 解得N＝ NA，‎ 代入数据得N＝5×1024个(或N＝6×1024个)‎ 答案：(1)AD　(2)增大　等于　(3)5×1024个或6×1024个 ‎4．(1)以下说法正确的是________．‎ A．气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关 B．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的 C．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则热运动 - 11 -‎ D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 E．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，则气体压强不一定增大 ‎(2)一个圆柱形汽缸质量M＝‎10 kg，总高度H＝‎40 cm，内有一质量为m＝‎5 kg的活塞，截面积S＝‎50 cm2，活塞密封良好且与汽缸壁间摩擦可忽略不计(不计汽缸壁与活塞厚度)，当外界大气压强p0＝1×105 Pa，温度t0＝‎7 ℃‎时，如果用绳子系住活塞将汽缸悬挂起来，如图所示，汽缸内气体柱高H1＝‎35 cm，重力加速度g取‎10 m/s2.‎ ‎①求此时汽缸内气体的压强；‎ ‎②当温度升高到多少摄氏度时，活塞与汽缸将分离？‎ 解析：(1)气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数还与温度有关，选项A错误；气体的压强是由气体分子对器壁的碰撞的冲力产生的，选项B错误；如果气体分子总数不变，而气体温度升高，同时气体体积也增大，则气体压强不一定增大，选项E正确．‎ ‎(2)①对汽缸由平衡条件及压强定义式有 p＝p0－＝(1×105－) Pa＝0.8×105 Pa.‎ ‎②设温度升高到t摄氏度时，活塞与汽缸将分离，对缸内气体由盖—吕萨克定律有 ＝，代入数据有＝，解得t＝‎47 ℃‎.‎ 答案：(1)CDE　(2)①0.8×105 Pa　②‎‎47 ℃‎ ‎5．(1)下列说法正确的是________．‎ A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小 C．水的饱和汽压随温度的升高而增大 D．晶体的物理性质都是各向异性的 E．露珠呈球状是液体表面张力的作用 ‎(2)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，已知状态A的温度为300 K.‎ ‎①求气体在状态B的温度；‎ ‎②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．‎ 解析：(1)潮湿时，空气的相对湿度较大，干燥时，空气的相对湿度较小，但绝对湿度大小不能确定，故A错，B对；水的饱和汽压随温度的升高而增大，C对；多晶体的物理性质是各向同性，即使单晶体，也并不是所有物理性质都是各向异性，D错；液体表面张力使其表面积收缩到最小而呈球状，故E对．‎ - 11 -‎ ‎(2)①由理想气体的状态方程＝，‎ 得气体在状态B的温度TB＝＝1 200 K.‎ ‎②由状态B到状态C，气体做等容变化，由查理定律得 ＝，则TC＝TB＝600 K，‎ 故气体由状态B到状态C为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小．根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU