【步步高】2022高考物理大一轮复习 11.1 分子动理论 能量守恒与热力学定律

11.1　分子动理论能量守恒与热力学定律1.气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外(　　)．A．气体分子可以做布朗运动B．气体分子的动能都一样大C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大解析　布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动，布朗运动不是分子运动，选项A错误；气体分子的速度不一定一样大，动能不一定一样大，选项B错误；气体分子可以自由运动，相互作用力十分微弱，但距离不一定一样大，选项C正确、D错误．答案　C2．如图11－1－1所示为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是　　(　　)．A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力图11－1－1B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r2时，分子间的作用力为零D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功解析　分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错，B、C对．在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误．答案　BC3．如图11－1－2所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的动程中(　　)．图11－1－26\nA．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析　筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，气体的内能增大，A正确．答案　A4．如图11－1－3所示，将两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是(　　)．A．铅分子做无规则热运动B．铅柱受到大气压力作用C．铅柱间存在万有引力作用图11－1－3D．铅柱间存在分子引力作用解析　由于铅柱较软，且接触面平滑，用力压紧，使得铅分子间的距离小到分子力起作用的距离，分子引力的作用使铅柱在钩码的拉力下未分开，D正确．答案　D5．(1)下列说法正确的是________．A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该种气体分子的大小B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随分子间距离的增大而减小D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体(2)如图1－1－10所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10cm2，大气压强1.0×105Pa，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，图11－1－4缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将________(选填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为________J.解析　(1)由于气体分子间距离大，所以不能估算分子大小，A错．布朗运动的显著程度6\n与温度和颗粒大小有关，B正确．分子引力和斥力都是随分子间距离的增大而减小的，则C错．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故D错．(2)此时气体压强p＝p0－恒定．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝－pΔV＋Q＝50J.答案　(1)B　(2)不变　506．(1)当密闭在气球内的空气(可视为理想气体)温度缓慢升高时________．A．气体分子的体积增大B．气体分子的动能增大C．气体分子的平均动能增大D．单位体积内分子数增多(2)若只对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K，那么气体应吸收________J的热量．如果对该气体做了2000J的功，使其温度升高了5K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案　(1)C　(2)1500　放出　5007．(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________，第二类永动机不可能制成是因为其违反了_________________________________________________________．(2)在一个大气压下，水在沸腾时，1g水吸收2263.8J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043cm3变成1676cm3，求：①1g水所含的分子个数；②体积膨胀时气体对外界做的功；③气体的内能变化．(大气压强p0＝1.0×105Pa，水的摩尔质量为M＝18g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1)解析　(2)①1g水所含的分子个数为n＝×6×1023＝3.3×1022(个)．②气体体积膨胀时对外做的功为W＝p0×ΔV＝105×(1676－1.043)×10－6J＝167.5J.③根据热力学第一定律有：ΔU＝W＋Q＝(2263.8－167.5)J＝2096.3J.答案　(1)能量守恒定律　热力学第二定律(2)①3.3×1022　②167.5J　③增加　2096.3J6\n8．(1)下列说法中正确的是________．A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力C．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力作用D．分子a从远处趋近固定不动的分子b，只受分子之间作用力，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大(2)目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台．再严重下去，瓶装纯净空气也会上市．设瓶子的容积为500mL，空气的摩尔质量M＝29×10－3kg/mol.按标准状况计算，NA＝6.0×1023mol－1，试估算：①空气分子的平均质量是多少？②一瓶纯净空气的质量是多少？③一瓶中约有多少个气体分子？解析　(1)气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但是气体的压强不一定增大，还要看分子的密集程度，A项错误；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，是分子间引力的作用，B项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，则可重新接合，所以C项错误；分子a从远处趋近固定不动的分子b，只受分子之间作用力，先是引力做正功，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大，D项正确．(2)①m＝＝kg＝4.8×10－26kg②m空＝ρV瓶＝＝kg＝6.5×10－4kg③分子数N＝nNA＝·NA＝＝1.3×1022个答案　(1)BD　(2)①4.8×10－26kg　②6.5×10－4kg③1.3×1022个9．(1)下列说法正确的是(　　)．A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同(2)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7×105J，气体内能减少6\n1.3×105J，则此过程中气体________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J．此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0×105J的功，同时吸收了6.0×105J的热量，则此过程中，气体内能增加了________J解析　(1)布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，并不是指颗粒分子的运动，所以A错误．热能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，所以B错误．知道摩尔质量和密度可求摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数，所以C错误．内能不同的物体它们分子运动的平均动能可能相同，因为只要物体的温度相同，分子平均动能就相同，所以D项正确．(2)根据热力学第一定律得：W＝1.7×105J，ΔU＝－1.3×105J，代入ΔU＝W＋Q可得，Q＝－3.0×105J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105J；同理W＝－5×105J，Q＝6×105J，ΔU＝W＋Q＝1.0×105J，即内能增加了1.0×105J.答案　(1)D　(2)放出　3.0×105　1.0×10510．(1)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是(　　)．A．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动B．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体C．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，若空气向外界放出热量1.5×105J，则空气内能增加5×104JD．一定质量的理想气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大(2)1mL水用注射器能滴50滴，水的密度ρ＝103kg/m3，则1滴水中有多少个水分子？(阿伏加德罗常数NA＝6.02×10－23mol－1)解析　(1)布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒而引起的，而教室内粉尘颗粒杂乱无章的运动是由于空气流动引起的，A项错误；在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体，例夏天空调工作时，不断地将热量从低温的室内传到高温的室外，B项错误；根据热力学第一定律可知，C项正确；根据＝恒量可知，对于一定质量的气体，温度不变，体积越小，压强越大，D项正确．(2)1滴水的体积为6\nV＝m3＝2×10－8m31滴水的质量为m＝Vρ＝2×10－8×103kg＝2×10－5kg所以1滴水中水分子的个数为n＝NA＝×6.02×1023＝6.69×1020个．答案　(1)CD　(2)6.69×1020个6