1、第 17 讲 分子动理论 气体及热力学定律限时：40 分钟一、选择题(本题共 8 小题，均为多选)1(2017江苏省淮阴中学 4 月模拟)下列说法中正确的是 ( CD )导 学 号 86084353A大气中 PM2.5 的运动就是分子的无规则运动B随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小C扩散运动和布朗运动的剧烈程度都与温度有关D单晶体中原子(或分子、离子)的排列都具有空间上的周期性解析 大气中 PM2.5 的运动是悬浮在气体中的固体颗粒的无规则运动，A 错误；随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子力表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，B 错误；温度是分子平均
2、动能的标志，是分子运动剧烈程度的标志，温度越高，扩散现象和布朗运动越剧烈，C 正确；单晶体中原子(或分子、离子)的排列是规则的，这样才表现为各向异性，所以具有空间上的周期性，D 正确。2(2017山东省临沂市二模)下列说法正确的是 ( BDE )导 学 号 86084354A能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒B没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C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D对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热E当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大解析 能源在利用过程中有能量耗散，但能量
3、是守恒的，故 A 错误；根据热力学第二定律可知，没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能，故 B 正确；非晶体和多晶体的物理性质各向同性而单晶体的物理性质具有各向异性；故 C 错误；对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则由理想气体状态方程可知，温度一定增大，内能增大，同时气体对外做功，则由热力学第一定律可知，它一定从外界吸热；故 D正确；当分子间作用力表现为斥力时，距离减小时分子力做负功，则分子势能随分子间距离的减小而增大，故 E 正确。3(2017山东省济宁市二模)下面说法中正确的是 ( CD )导 学 号 86084355A所有晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性
4、质都相同B足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果C自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性D一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多解析 单晶体具有各向异性，即单晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质不同。故 A 错误；足球充足气后很难压缩是由于足球内外有压强差的原因，与气体分子之间的作用力无关。故 B 错误；根据热力学第二定律知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性。故 C 正确；一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，则平均速率增大，单位时间内撞击单位面积上的分子数增多。
5、故 D 正确。4(2017湖北省襄阳五中一模)下列说法正确的是 ( BCE )导 学 号 86084356A悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中水蒸发吸热的结果解析 布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动，由于花粉是由大量花粉分子组成的，所以布朗运动不能反映花粉分子的热运动，故 A 错误；空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面收缩的结果，故 B 正确；液晶像液体一样具
6、有流动性，而其光学性质与其些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故 C 正确；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，故 D 错误；湿温度计下端包有纱布，湿纱布上的水分要蒸发，蒸发是一种汽化现象，汽化要吸热，所以湿温度计的示数较低，E 正确。5(2017山东省潍坊一模)下列说法正确的是 ( CDE )导 学 号 86084357A空气的绝对湿度大，相对湿度一定大B同一温度下，氮气分子的平均动能一定大于氧气分子的平均动能C荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果D有一分子 a 从无穷远处靠近固定不动的分子 b，当 a、 b 间分子力为零
7、时，它们具有的分子势能一定最小E一定质量的理想气体等温膨胀，一定吸收热量解析 对于不同的压强和温度，饱和蒸汽压不同，故绝对湿度大，相对湿度不一定大，故 A 错误；温度是分子的平均动能的标志，同一温度下，氮气分子的平均动能一定等于氧气分子的平均动能，故 B 错误；荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果，故 C 正确；分子 a 从无穷远处靠近固定不动的分子 b，分子间距大于 r0时分子力表现为引力，没有达到平衡位置过程中，分子力做正功，则分子势能减小；分子间距小于 r0时，分子力表现为斥力，距离再减小的过程中分子力做负功，分子势能增大。所以当 a、 b间分子力为零时，它们具有的分子势能
8、一定最小，故 D 正确；一定质量的理想气体等温膨胀，气体对外做功，而内能不变，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热，故 E 正确。6(2017新疆维吾尔自治区二模)关于封闭的某种理想气体，下列说法正确的是( BCE )导 学 号 86084358A压强是由气体的重力产生的B气体温度不变，压强可能增大C气体分子平均动能增大，体积减小，压强一定增大D压强与体积成反比E单位体积分子数增多，气体的压强可能减小解析 压强是由于容器单位面积上分子的碰撞形成的，故 A 错误；根据理想气体状态方程，气体的温度不变，压强可能增大，也可能减小，当然也可能不变，故 B 正确；气体分子的平均动能增大，则温度升高，如
9、果此时体积减小，根据理想气体方程可知，压强一定增大，故 C 正确；压强与体积成反比，这个需要一定的条件，即温度保持不变的前提下，故 D 错误；单位体积分子数增多，压强可能增大，如果分子的平均动能减小，即温度降低，则压强也可能减小，故 E 正确。7(2017山东省淄博市二模)关于热学知识的下列叙述中正确的是 ( 导 学 号 86084359BDE )A布朗运动就是液体分子的热运动B物体温度升高，并不表示物体内所有分子的动能都增大C内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化D分子间距等于分子间平衡距离 r0时，分子势能最小E一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行解析 布朗运动是小微粒受到
10、的分子的撞击的不平衡产生的，是小微粒的运动，A错误；温度升高，平均动能增大，但不是物体内所有分子的动能都增大，故 B 正确；不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，这是热力学第二定律的内容，C 错误；分子间距离等于分子间平衡距离时，分子之间的相互作用是零，若增大分子间距，分子之间的引力做负功，分子势能增大；若减小分子间距，分子斥力又做负功，分子势能增大。所以此时的分子势能最小，故 D 正确；根据热力学第二定律，熵只会增加，一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故 E 正确。8(2017四川师大二模)一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程ab、 bc、
11、 ca 回到原状态，其 P T 图象如图所示。下列判断正确的是 ( 导 学 号 86084360ADE )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解析 由图可知， ab 过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故 A 正确；由图示图象可知， bc 过程气体发生等温变化，气体内能不
12、变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律 U Q W可知，气体吸热，故 B 错误；由图象可知， ca 过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功， W0，气体温度降低，内能减少， U0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程 ca 中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故 C 错误；由图象可知， a 状态温度最低，分子平均动能最小，故 D 正确；由图象可知， bc 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，b、 c 状态气体的分子数密度不同， b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到
13、气体分子撞击的次数不同，故 E 正确。二、非选择题(本题共 4 小题，需写出完整的解题步骤)9(2017江苏省海州高级中学模拟)把一枚缝衣针在手上蹭几下，然后放到一张棉纸上，用手托住棉纸，放入水中。棉纸浸湿下沉，缝衣针可以漂浮于水面而不沉下去。缝衣针表面附着了一层油脂，其对水是 不浸润_(“浸润”或 “不浸润”)的，此时水对缝衣针的 托力_(“表面张力”或“托力”)使其不下沉。 导 学 号 86084361解析 水对涂有油的缝衣针是不浸润的，因而水与缝衣针接触的表层具有收缩趋势。随着水与缝衣针接触面积的减小，使得缝衣针附近的水面呈弯月状。在缝衣针与水面的接触处，缝衣针要受到弯曲水面的表面张力的
14、作用。由于表面张力的竖直分力可与缝衣针的重量保持平衡，所以缝衣针可漂浮在水面上，即缝衣针受水的托力作用不下沉。10(2017四川省绵阳南山中学 3 月月考)医院某种型号的氧气瓶的容积为 0.8 m3，开始时瓶中氧气的压强为 10 个大气压。假设病人在一种手术过程中吸氧相当于 1 个大气压的氧气 0.4 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，求这种型号氧气瓶 1 瓶重新充气前可供病人在这种手术过程中吸氧多少次？导 学 号 86084362解析 设这种型号氧气瓶充满气后压强为 P1，体积为 V1，压强减少到 P2时体积为V2，则 P1V1 P2V2，重新充
15、气前用去的氧气压强为 P2，体积为 V3，则 V3 V2 V1，设用去的氧气在 1 个大气压时压强为 P4，则 P2V3 P4V4设这种型号氧气瓶 1 瓶重新充气前可供病人在这种手术过程中吸氧 n 次，则 n ，V4V0解得： n16 次11(2017山东省临沂市二模)如图所示，竖直放置的气缸，活塞横截面积为S0.01 m2，厚度不计。可在气缸内无摩擦滑动。气缸侧壁有一个小孔，与装有水银的 U形玻璃管相通。气缸内封闭了一段高为 L50 cm 的气柱 (U 形管内的气体体积不计)。此时缸内气体温度为 27 ， U 形管内水银面高度差 hl5 cm。已知大气压强 p01.010 5 Pa，水银的密
16、度 13.610 3 kg/m3，重力加速度 g 取 10 m/s2。 导 学 号 86084363(1)求活塞的质量 m；(2)若在活塞上缓慢添加 M26.7 kg 的沙粒时，活塞下降到距气缸底部 H45 cm 处，求此时气缸内气体的温度。解析 (1)气缸内气体的压强为： p1 p0 0gh1活塞受力平衡，有： p0S mg p1S联立解得： m6.8 kg(2)活塞下降后气体的压强为 p2，则有： p0 S(M m)g p1S以气缸内封闭气体为研究对象根据理想气体状态方程，有： ，解得： T2337.5 K，即： t264.5 p1LST1 p2HST212(2017山东省泰安市一模)如图
17、，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由 a、 b和 c 三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为 2S、 S 和 S。已知大气压强12为 P0，温度为 T0。两活塞 A 和 B 用一根长为 4l 的不可伸长的轻线相连，把温度为 T0的空气密封在两活塞之间。此时两活塞的位置如图所示。(活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略)导 学 号 86084364(1)现对被密封的气体缓慢加热，当活塞 B 向左移动距离刚好为 l 时，求封闭气体的温度；(2)当气体温度缓慢上升到 2T0时，求两活塞之间轻线的拉力。解析 (1)设加热前，被密封气体的压强为 p1，轻线的张力为 f，根据平衡条件可得：对活塞 A：
18、2 p0S2 p1S f0，对活塞 B： p1S p0S f0，解得： p1 p0， f0。即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，这时气体的体积为：V12 Sl Sl Sl4 Sl对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持 p1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于 l 为止，这时气体的体积为： V24 Sl Sl5 Sl由盖吕萨克定律得： ，解得： T2 T0V1T0 V2T2 54(2)由于 T2 T0T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持 V2不变由查理定律得： ，解得： PPT P0T2 5P0S对活塞 A 受力分析： P02S F P2S解得： F P0S65
