（江蘇專用）2023版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題過關(guān)檢測(cè)（十三）分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律

〔江蘇專用〕2022版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題過關(guān)檢測(cè)〔十三〕分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律PAGE16-專題過關(guān)檢測(cè)〔十三〕分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律1．(2022·高郵調(diào)研)(1)關(guān)于以下四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述，正確的選項(xiàng)是________。A．甲圖中，由兩分子間作用力隨距離變化的關(guān)系圖線可知，當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為r0時(shí)，它們間相互作用的引力和斥力均為零B．乙圖中，由一定質(zhì)量的氧氣分子分別在不同溫度下速率分布情況，可知溫度T1<T2C．丙圖中，在固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，從石蠟熔化情況可判定固體薄片必為非晶體D．丁圖中，液體外表層分子間相互作用表現(xiàn)為斥力，正是因?yàn)槌饬Σ攀沟盟w可以停在水面上(2)在“用油膜法估測(cè)分子大小〞的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室中使用的酒精油酸溶液的濃度為A，N滴溶液的總體積為V。在淺盤中的水面上均勻撒上痱子粉，將一滴溶液滴在水面上，待油膜穩(wěn)定后，在帶有邊長為a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的輪廓(如下圖)，數(shù)得油膜占有的正方形小格個(gè)數(shù)為X。①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的純油酸的體積為________。②油酸分子直徑約為________。(3)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如下圖的p-V圖線描述，其中D→A為等溫變化，氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為TA＝300K，試求：①氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC；②假設(shè)氣體在A→B過程中吸熱1000J，那么在A→B過程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？解析：(1)題圖甲中，由兩分子間作用力隨距離變化的關(guān)系圖線可知，當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為r0時(shí)，它們間相互作用的引力和斥力大小相等，合力為零，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；題圖乙中，氧氣分子在T2溫度下速率大的分子所占百分比擬多，所以T2溫度較高，故B項(xiàng)正確；由題圖丙可以看出某固體在導(dǎo)熱性能上各向同性，可能是多晶體或者非晶體，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；題圖丁中，昆蟲水黽能在水面上不陷入水中，靠的是液體外表張力的作用，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)本實(shí)驗(yàn)原理為：將油膜看成單分子層油膜；將油酸分子看作球形；認(rèn)為油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)的。①由題意可知，一滴酒精油酸溶液中的純油酸的體積為V0＝eq\f(VA,N)。②每一滴酒精油酸溶液所形成的油膜的面積為S＝Xa2，所以油膜的厚度，即為油酸分子的直徑，為d＝eq\f(V0,S)＝eq\f(VA,NXa2)。(3)①D→A為等溫變化，那么TA＝TD＝300KC到D過程由蓋—呂薩克定律得：eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)得：TC＝eq\f(VCTD,VD)＝375K②A→B過程氣體等壓變化，外界對(duì)氣體做功為W＝－pΔV＝2×105×(5－2)×10－3J＝－600J由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝1000J－600J＝400J那么氣體內(nèi)能增加，增加400J。答案：(1)B(2)①eq\f(VA,N)②eq\f(VA,NXa2)(3)①375K②氣體內(nèi)能增加了400J2．(2022·常州期末)(1)以下說法正確的選項(xiàng)是________。A．晶體體積增大，其分子勢(shì)能一定增大B．大頭針能浮在水面上，是由于水的外表存在張力C．人感覺到空氣濕度大，是因?yàn)榭諝庵兴魵獾娘柡推麎捍驞．氣體分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體壓強(qiáng)越大(2)如下圖，用水銀血壓計(jì)測(cè)量血壓時(shí)，先向袖帶內(nèi)充氣，然后緩慢放氣。某次測(cè)量充入袖帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.4p0，體積為V。阿伏加德羅常數(shù)為NA。該狀態(tài)下氣體的摩爾體積為V0，那么袖帶內(nèi)氣體的分子數(shù)為________；然后緩慢放氣過程中袖帶內(nèi)壁單位時(shí)間單位面積上受到分子撞擊的次數(shù)________(選填“增大〞“減小〞或“不變〞)。(3)上述中，緩慢放氣過程中溫度保持不變，袖帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?.7V，壓強(qiáng)變回到p0。那么：①袖帶內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與放氣前總質(zhì)量的比值為_____________；②在放氣過程中袖帶內(nèi)氣體是吸熱還是放熱：________。解析：(1)當(dāng)兩分子間的距離增大時(shí)，假設(shè)分子力表現(xiàn)為斥力，那么分子力做正功，分子勢(shì)能減?。患僭O(shè)分子力表現(xiàn)為引力，那么分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；大頭針能浮在水面上，是由于水的外表層的分子距離較大，分子間為引力即存在張力，故B項(xiàng)正確；空氣的相對(duì)濕度指水在空氣中的蒸汽壓與同溫度同壓強(qiáng)下水的飽和蒸汽壓的比值，人感覺到空氣濕度大，是由于空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距較小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈表示溫度越高，但壓強(qiáng)由溫度和體積共同決定，單純氣體分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，不能確定氣體的壓強(qiáng)如何變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)設(shè)袖帶內(nèi)氣體分子數(shù)為N，氣體的摩爾數(shù)為n＝eq\f(V,V0)，故N＝nNA＝eq\f(V,V0)NA；緩慢放氣過程袖帶內(nèi)的氣體分子數(shù)減少，那么單位體積的分子數(shù)減小，而分子的平均運(yùn)動(dòng)快慢不能變快，那么單位時(shí)間單位面積上受到分子撞擊的次數(shù)減小。(3)①對(duì)原袖帶內(nèi)氣體而言，發(fā)生等溫變化，設(shè)放出壓強(qiáng)為p0的氣體體積為ΔV，那么1.4p0V＝p0(0.7V＋ΔV)，解得ΔV＝0.7V袖帶內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與放氣前總質(zhì)量的比值η＝eq\f(0.7V,0.7V＋ΔV)＝eq\f(1,2)②因緩慢放氣過程中溫度保持不變，那么內(nèi)能不變，ΔU＝0，而體積增大，氣體對(duì)外做功，W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，即氣體從外界吸熱。答案：(1)B(2)eq\f(V,V0)NA減小(3)①eq\f(1,2)②吸熱3.(1)把一條細(xì)棉線的兩端系在鐵絲環(huán)上，棉線處于松弛狀態(tài)。將鐵絲環(huán)浸入肥皂液里，拿出來時(shí)環(huán)上留下一層肥皂液的薄膜，這時(shí)薄膜上的棉線仍是松弛的，如下圖。用燒熱的針刺破某側(cè)的薄膜，觀察到棉線的形狀，圖中所標(biāo)的箭頭方向合理的是________。(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B，氣體吸收熱量為Q1；再由B狀態(tài)經(jīng)等容變化到狀態(tài)C，氣體放出熱量為Q2。狀態(tài)A：VA＝0.2m3，TA＝200K；狀態(tài)B：VB＝________m3，TB＝400K；狀態(tài)C：TC＝200K，那么Q1________Q2(3)鐵的密度ρ＝7.8×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023①1克鐵含有的分子數(shù)；②鐵原子的直徑大小。解析：(1)A、C圖中為用燒熱的針刺破上側(cè)的薄膜，由于下側(cè)薄膜中的外表張力，使細(xì)線向下彎曲，故A正確，C錯(cuò)誤；B圖中用燒熱的針刺破一側(cè)的薄膜，不可能兩側(cè)都有張力，故B錯(cuò)誤；D圖中為用燒熱的針刺破下側(cè)的薄膜，由于上側(cè)薄膜中的外表張力，使細(xì)線向上彎曲，故D正確。(2)設(shè)氣體在B狀態(tài)時(shí)的體積為VB，由蓋－呂薩克定律得eq\f(VB,TB)＝eq\f(VA,TA)，代入數(shù)據(jù)解得VB＝0.4m3；因?yàn)門A＝TC，故A→B增加的內(nèi)能與B→C減小的內(nèi)能相同，而A→B過程氣體對(duì)外做正功，B→C過程氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可知Q1大于Q2。(3)①根據(jù)公式N＝nNA＝eq\f(m,M)NA，可得N＝eq\f(1×10－3,5.6×10－2)×6.0×1023個(gè)≈1×1022個(gè)。②取1mol的鐵，那么：NA·eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))3＝eq\f(M,ρ)，代入數(shù)據(jù)，可得：d＝3×10－10m。答案：(1)AD(2)0.4>(3)①1×1022個(gè)②3×10－104．(2022·蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)(1)一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能增大的同時(shí)向外放出熱量。它的壓強(qiáng)、體積和溫度分別用p、V、T表示。那么該理想氣體的________。A．V減小 B．T降低C．p增大 D.eq\f(pV,T)的值減小(2)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后，鍋內(nèi)水面上方充滿了飽和汽，停止加熱讓高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻，那么在冷卻過程中，鍋內(nèi)水蒸氣將________(選填“一直是飽和汽〞或“變?yōu)槲达柡推?，水蒸氣壓強(qiáng)________(選填“變大〞“變小〞或“不變〞)。(3)某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66kg/mol，其分子可視為半徑為3×10－9m的球。阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，球體體積計(jì)算公式V＝eq\f(4,3)πR3，其中R為球體半徑。請(qǐng)估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保存一位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，理想氣體內(nèi)能增大的同時(shí)向外放出熱量，外界就一定會(huì)對(duì)氣體做功，即壓縮氣體，體積減小，故A項(xiàng)正確；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，內(nèi)能增大，溫度升高，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體，體積減小，溫度升高，壓強(qiáng)一定增大，故C項(xiàng)正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，又因?yàn)闅怏w的質(zhì)量不變，那么eq\f(pV,T)就不變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)在冷卻的過程中，溫度降低，鍋內(nèi)水蒸氣與鍋內(nèi)的液體處于動(dòng)態(tài)平衡，所以鍋內(nèi)的水蒸氣一直是飽和汽。在冷卻的過程中氣體發(fā)生等容變化，溫度降低，飽和汽的壓強(qiáng)減小。(3)1摩爾該蛋白的體積為V＝eq\f(4,3)πR3·NA由密度公式ρ＝eq\f(M,V)代入數(shù)據(jù)得ρ＝1×103kg/m答案：(1)AC(2)一直是飽和汽變小(3)1×103kg5．(1)以下說法正確的選項(xiàng)是________。A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大B．石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤滑劑C．潮濕的房間內(nèi)，開啟空調(diào)制熱，可降低空氣的絕對(duì)濕度D．把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍，這跟外表張力有關(guān)(2)某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0。那么阿伏加徳羅常數(shù)NA可表示為________或________。(3)如下圖，輕質(zhì)活塞將體積為V0、溫度為3T0的理想氣體密封在內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸內(nèi)。大氣壓強(qiáng)為p0，大氣的溫度為T0，氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝aT(a為常量)。在汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢降為T0的過程中，求：①氣體內(nèi)能的減少量；②氣體放出的熱量。解析：(1)兩分子之間的距離大于r0，分子力表現(xiàn)為引力，分子力隨著分子間距離的減小可能先增大后減小，或分子力隨著分子間距離的減小而減小，分子勢(shì)能隨著分子間距離的減小而減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，層與層原子間作用力小，可用作固體潤滑劑，故B項(xiàng)正確；空調(diào)制熱模式運(yùn)行過程中只是把室內(nèi)空氣的溫度升高了，室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度降低，但絕對(duì)濕度不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)玻璃棒尖端放在火焰上燒熔后尖端變成球形，是由于變成液體后外表張力的作用，故D項(xiàng)正確。(2)阿伏加徳羅常數(shù)NA＝eq\f(M,m)