（新课标）2017届高考物理一轮复习 第十一章 热学（课件+试题）（打包9套）.zip

固体、液体和气体时间：45 分钟一、单项选择题1．液体的饱和汽压随温度的升高而增大( )A．其规律 遵循查理定律B．是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C．是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D．是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大解析：当温度升高时，蒸汽分子的平均动能增大，导致饱和汽压增大；同时，液体中平均动能大的分子数增多，从液面飞出的分子数将增多，在体积不变时，将使 饱和汽的密度增大，也会导致饱和汽压增大．综上可知，D 正确，A、B、C 错误．答案：D2．关于空气湿度，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大C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比解析：当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，这是因为无论空气的绝对湿度多大，只要比饱和汽压小得越多，液体就越容易蒸发，这时人身上分泌的液体 越容易蒸发，人感觉就越干燥，A、B 错误；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，C 正确，D 错误．答案：C3.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中 f(v)表示 v 处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为 TⅠ 、 TⅡ 、 TⅢ ，则( )A． TⅠ TⅡ TⅢB． TⅢ TⅡ TⅠC． TⅡ T1， TⅡ TⅢD． TⅠ ＝ TⅡ ＝ TⅢ解析：气体分子运动的特点是，在某一温度下，气体分子速率都呈“中间多、两头少”的规律分布，即中等速率的分子数多，速率很 大和很小的分子数少；当气体温度升高时，气体分 子运动的平均 速率变大，但中等速率的分子数减少，则图象中三条曲线所对应的温度关系是 TⅢ TⅡ TⅠ ，B 正确．答案：B4．柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能；高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有” ．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：气体的内能不可能完全转化 为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒定律，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能．燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就得越低．综上可知，B 正确，A、C、D 错误．答案：B5．某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气→打气结束→突然拔掉气门芯放气→放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体的温度随时间变化的情况如图所示．由此可获取的信息是( )A．从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增加B．从打气结束到拔掉气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少C．拔掉气门芯后由于气体冲出对外做功，其内能急剧减少D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增加解析：从开始打气到打气结束的过程是外界对气体做功的过程，A 错误；从打气结束到拔掉气门芯前由于热传递气体温度下降，内能减少，B 错误；拔掉气门芯后气体冲出对外界做功，气体内能急剧减少，C 正确；放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升，内能增加，D 错误．答案：C二、多项选择题6．关于一定量的气体，下列说法正确的是( )A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在 完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：气体分子之间的距离较大，因此气体的体积不是分子的体积之和，A 正确；分子运动越剧烈，温度越高，B 正确；分子的热运动与宏观运动无关，C 错误；由热力学第一定律知，D 错误；由盖—吕萨克定律知，E 正确．答案：ABE7.一定质量的理想气体由状态 A 变化到状态 B，气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程( )A．气体的密度增大B．外界对气体做功C．气体从外界吸收了热量D．气体分子的平均动能增大解析：由图象可得：从状态 A 到状态 B，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程 ＝ C 知，气体的体积 V 减小，由密度公式 ρ ＝ 知，气体的密度增大，A 正pVT mV确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均动能不变，D 错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度不变，内能不变，而气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，该气体要放热，B 正确，C 错误．答案：AB8.如图所示，在开口向下的竖直导热汽缸内，用活塞封闭了一定 质量的气体，活塞与汽缸壁之间无摩擦，汽缸外温度不变，且不考虑汽缸内气体的分子势能，若在活塞下面悬挂一个小重物，则稳定后( )A．缸内气体的压强不变B．缸内气体对外做功C．缸内气体从外界吸收热量D．缸内气体内能增大解析：不挂小重物时，汽缸内气体压强 p＝ p0－ ，若活塞下挂一小重物，设小重m活 塞 gS物的质量为 m，则 p′＝ p0－ ，即缸内气体压强变小，A 错误． m活 塞 ＋ m gS由于汽缸内的气体等温变化，故缸内气体内能不变，D 错误；由 ＝ C 可知，缸内压强pVT减小，体积增大，缸内气体对外做功，B 正确；由 Δ U＝ W＋ Q 可知，缸内气体从外界吸收热量， C 正确．答案：BC三、非选择题9．(2016·浙江自选模块)如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为 m、面积为 S 的活塞．容器固定放置在倾角为 θ 的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为 T0，活塞底面与容器底面平行，距离为 h.已知大气压强为 p0，重力加速度为 g.(1)容器内气体压强为________；(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移 h/2 时气体温度为________；此过程中容器内气体________(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率________(填“增大” 、 “减小”或“不变”)．解析：(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关．活塞对气体产生的压强为p′＝ ，则容器内气体的压强 p＝ p0＋ p′＝ p0＋ .mgcosθS mgcosθS(2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则 ＝ ，且 V0＝2 V1，解得V0T0 V1T1T1＝ .T02在此等压变化过程中，气体温度降低，内能减少；气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律 Δ U＝ W＋ Q 知气体放出热量，气体分子的平均速率减小．答案：(1) p0＋ (2) 放热 减小mgcosθS T0210.在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态 A 到状态 B，外界对该气体做功为 6 J；第二种变化是从状态 A 到状态C，该气体从外界吸收的热量为 9 J．图线 AC 的反向延长线通过坐标原点 O， B、 C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：(1)从状态 A 到状态 C 的过程，该气体对外界做的功 W1和其内能的增量 Δ U1；(2)从状态 A 到状态 B 的过程，该气体内能的增量 Δ U2及其从外界吸收的热量 Q2.解析：(1)从状态 A 到状态 C 的过程，气体发生等容变化该气体对外界做的功 W1＝0根据热力学第一定律有 Δ U1＝ W1＋ Q1内能的增量 Δ U1＝ Q1＝9 J.(2)从状态 A 到状态 B 的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量 Δ U2＝Δ U1＝9 J根据热力学第一定律有 Δ U2＝ W2＋ Q2从外界吸收的热量 Q2＝Δ U2－ W2＝3 J.答案：(1)0 9 J (2)9 J 3 J11．一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 .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h4保持不变，重力加速度大小为 g.解析：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 Δ p，由玻意耳定律得phS＝( p＋Δ p)(h－ h)S①14解得 Δ p＝ p②13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 h－ 14h ST0 h′ ST解得 h′＝ h④3T4T0据题意可得 Δ p＝ ⑤mgS气体最后的体积为 V＝ Sh′⑥联立②④⑤⑥式得 V＝ .⑦9mghT4pT0答案：9mghT4pT0固体、液体和气体高考真题1．(2015·新课标全国Ⅰ)(多选)下列说法正确的是( )A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中， 晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变解析：将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，A 错误．金刚石与石墨都是由碳元素构成的，但是属于不同的晶体，C 正确．天然石英是晶体，加工后做 成玻璃就是非晶体，D 正确．在熔化过程中，晶体固液共存，吸热但温度并不增加，分子平均动能不变，但分子势能增加，E 错误．答案：BCD2．(2015·江苏卷)(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的是( )A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同解析：晶体都具有固定的熔点，A 正确．蜂蜡是非晶体，B 错误．晶体的微粒在空间中排列是规则的，C 错误．由于石墨 和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，D 正确．答案：AD3．(2015·福建理综)如图所示，一定质量的理想气体，由状态 a 经过 ab 过程到达状态b 或者经过 ac 过程到达状态 c.设气体 在状态 b 和状态 c 的温度分别为 Tb和 Tc，在过程 ab和 ac 中吸收的热量分别为 Qab和 Qac，则( )A． TbTc， QabQac B． TbTc， QabQac D． Tb＝ Tc， QabQac，C 正确．答案：C4．(20 15·重庆理综)某驾驶员发现中午时车胎内的气压 高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么( )A．外界对胎内气体做功， 气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：车胎体积增大，气体对外做功，A、 B 错误．中午温度高于清晨，气体温度升高，内能增大，C 错误，D 正确．答案：D5．(2015·新课标全国Ⅰ)如 图所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量 m1＝2.50 kg，横截面积 S1＝80.0 cm2；小活塞的质量 m2＝1.50 kg，横截面积 S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持 l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强 p＝1.00×10 5 Pa，温度 T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度 T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞 缓慢下移．忽l2略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小 g 取 10 m/s2.求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭 气体的压强．解析：(1)设初始时气体体积为 V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为 V2，温度为 T2.由题给条件得V1＝ S2 ＋ S1 ①(l－l2) (l2)V2＝ S2l②在活塞缓慢下移的过程中，用 p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得 S1(p1－ p)＝ m1g＋ m2g＋ S2(p1－ p)③故缸内气体的压强不变．由盖—吕萨克定律有 ＝ ④V1T1 V2T2联立①②④式并代入题给数据得 T2＝330 K⑤(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为 p1.在此后与 汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为 p′，由查理定律，有＝ ⑥p′T p1T2联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′＝1.01×10 5 Pa.⑦答案：(1)330 K (2)1.01×10 5 Pa6．(2015·山东理综)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象．如图所示，截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为 300 K，压强为大气压强 p0.当封闭气体温度上升至 303 K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为 p0，温度仍为 303 K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到 300 K．整个过程中 封闭气体均可视为理想气体．求：(1)当温度上升到 303 K 且尚未放气时，封闭气体的压强；(2)当温度恢复到 300 K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．解析：(1)以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T0＝300 K，压强为 p0，末状态温度 T1＝303 K，压强设为 p1，由查理定律得 ＝ ①p0T0 p1T1代入数据得 p1＝ p0②101100(2)设杯盖的质量为 m，刚好被顶起时，由平衡条件得p1S＝ p0S＋ mg③放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T2＝303 K，压强 p2＝ p0，末状态温度 T3＝300 K，压强设为 p3，由查理定律得 ＝ ④p2T2 p3T3设提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得F＋ p3S＝ p0S＋ mg⑤联立②③④⑤式，代入数据得 F＝ p0S⑥20110 100答案：(1) p0 (2) p0S101100 20110 100分子动理论 热力学定律和能量守恒时间：45 分钟一、单项选择题1．下列关于热现象的描述正确的一项是( )A．根据热力学定律，热机的效率可以达到 100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一 个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运 动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的解析：根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到 100%，选项 A 错误；做功是通过能量转化的方式改变系统的内能，热传递是通过能量的转移的方式改变系统的内能，选项 B 错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项 C 正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项 D 错误．答案：C2．以下说法正确的是( )A．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数B．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律C．1 g 氢气和 1 g 氧气含有的分子数相同，都是 6.02×1023个D．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就 是布朗运动解析：一摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子，A 正确；分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力，它们的大小不一定相等，B 错误；氢气分子和氧气分子的质量不同，所以 1 g 氢气和 1 g 氧气含有的分子数不同，C 错误；布朗运动只有在显微镜下才能看到，人的肉眼是看不到的，从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动，D 错误．答案：A3．如图所示，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D．铅柱间存在分子引力作用解析：当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．答案：D4.如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系， e 为两曲线的交点，则下列说法中正确的是( )A． ab 为斥力曲线， cd 为引力曲线， e 点横坐标的数量级为 10－10 mB． ab 为引力曲线， cd 为斥力曲线， e 点横坐标的数量级为 10－1 0 mC．若两个分子间距离大于 e 点的横坐标，则分子间作用力的合力表现为斥力D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能亦越来越大解析： e 点横坐标等于分子平衡距离 r0，其数量级应为 10－10 m．因平衡距离之内，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力，故 ab 为引力曲线， cd 为斥力曲线，A 错误，B正确．当两分子间距离大于 e 点的横坐标，即 rr0时，作用力的合力表现为引力，C 错误．若 rr0，当两分子间距离增大时，合力做正功，分子势能减小，D 错误．答案：B5．已知铜的摩尔质量为 M(kg/mol)，铜的密度为 ρ (kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1 )．下列判断错误的是 ( )A．1 kg 铜所含的原子数为NAMB．1 m 3铜所含的原子数为MNAρC．1 个铜原子的质量为 (kg)MNAD．1 个铜原子的体积为 (m3)Mρ NA解析：1 kg 铜所含的原子数 N＝ NA＝ ，A 正确；同理 1 m3铜所含的原子数 N＝ NA＝1M NAM ρ M，B 错误；1 个铜原子的质量 m0＝ (kg)，C 正确；1 个铜原子的体积 V0＝ (m3)，Dρ NAM MNA Mρ NA正确．答案：B二、多项选择题6．关于热力学温度与摄氏温度，下列说法中正确的是( )A．－33.15 ℃＝240 KB．温度变化 1 ℃，也 就是温度变化 1 KC．摄氏温度与热力学温度的零度是相同的D．温度由 t ℃升到 2t ℃时，对应的热力学温度由 T K 升至 2T K解析：热力学温度与摄氏温度的关系： T＝ t＋273.15 K，由此可知－33.15 ℃＝240 K，A、B 正 确；D 中初态热力学温度为 273.15 K＋ t，末态热力学温度为 273.15 K＋2 t，温度变化 t K，D 错误；摄氏温度的零度与热力学温度 273.15 K 相同，C 错误．答案：AB7．从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是( )A．氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数B．氢气分子的体积和氢气分子的质量C．氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积D．氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数解析：已知氢气的摩尔质量，未给出氢气的体积，无法计算出密度，A 错误，C 正确；B 选项求出的是氢气分子密度，与宏观的氢气密度是两个概念，B 错误；由氢气分子的质量及阿伏加德罗常数可得氢气的摩尔质量，又已知氢气的摩尔体积，可计算出氢气密度，D 正确．答案：CD8．下列说法中正确的是( )A．甲图中，两个分子从很远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变小后变大B．乙图中，在测量分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径C．丙图中，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．丁图中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做功E．戊图中，电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递答案：BCE三、非选择题9．浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜．这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米 0.16 毫克，仅是空气密度的 1/6.设气凝胶的密度为 ρ (单位为 kg/m3)，摩尔质量为 M(单位为 g/mol)，阿伏加德罗常数为 NA，则 a 克气凝胶所含有的分子数为________，每个气凝胶分子的体积是________．解析： a 克气凝胶所含分子数为 n＝ NAaM气凝胶的摩尔体积为 Vmol＝ (单位为 m3/mol)M×10－ 3ρ每个气凝胶 分子的体 积为 V0＝ ＝VmolNA M×10－ 3NAρ答案： NA aM M×10－ 3NAρ10．已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为 1.3 kg/m3和 2.1 kg/m3，空 气的摩尔质量为 0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA＝6.02×10 23 mol－1 .若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留 1 位有效数字)解析：设空气的摩尔质量为 M，在海底和岸上的空气密度分别为 ρ 海 和 ρ 岸 ，一次吸入空气的体积为 V，则有 Δ n＝ NA，代入数据得 Δ n＝3×10 22. ρ 海 － ρ 岸  VM答案：3× 102211．已知汞的摩尔质量为 M＝200.5×10 －3 kg/mol，密度为 ρ ＝13.6×10 3 kg/m3，阿伏加德罗常数 NA＝6.0×10 23 mol－1 ，求：(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；(3)体积为 1 cm3的汞中汞原子的个数(结果保 留一位有效数字)．解析：(1)一个汞原子的质量为m0＝ .MNA(2)一个汞原子的体积为V0＝ ＝ ＝ m3＝2×10 －29 m3.VmolNA Mρ NA 200.5×10－ 313.6×103×6.0×1023(3)V＝1 cm 3的汞中含汞原子个数n＝ ＝ 个＝4× 1022个．ρ VNAM 13.6×103×1×10－ 6×6.0×1023200.5×10－ 3答案：(1) (2)2×10 －29 m3 (3)4×10 22个MNA分子动理论 热力学定律和能量守恒高考真题1．(2015·广东理综)(多选)如图为某实验器材的结 构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气( )A．内能增大B．压强增大C．分 子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大解析：气体为封闭气体，体积不变，分子平均间距不变，分子引力和斥力不变，C 错误．外筒隔热，气体温度升高，内能增大，A 正确．由理想气体状态方程可知，气体温度升高，压强增大，B 正确．温度升高，分子平 均速率增大，但不是所有气体分子速率都增大，D错误．答案：AB2．(2015·福建理综)下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是( )A．分子间距离减小时分子势能一定减小B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性 质都是各向异性解析：分子间距离为 r0时，分子势能最小，分子距离小于 r0时，分子距离减小分子势能增大，A 错误 ．温度越高，分子无规则运动越剧烈，速率大的分子数占总分子数比例越大，B正确，C 错误．多晶体的物理性质也是各向同性，D 错误．答案 ：B3．(2015·山东理综)(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是( )A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的解析：墨滴入水后在水中徐徐混匀是布朗运动，是因水分子对小碳粒撞击的不均匀造成的，不是重力的作用，更不是碳粒和水分子发生化学反应引起的 ，A、D 错误，B 正确．若碳粒更小，则布朗运动更剧烈，碳粒运动也更剧烈，因此混合过程更迅速，C 正确．答案：BC4．(2014·北京理综)下列说法中正确的是( )A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C．物体温度降低，其内能一定增大D．物体温度不变，其内能一定不变解析：温度是分子平均动能的唯一量度，温度越高分子的平均动能越大，A 错误，B 正确．物体内所有分子 的分子动能与分子势能的总和叫物体的内能，物体的内能与物质的量、温度和体 积均有关，C、D 错误．答案：B5．(2015·海南卷)已知地球大气层的厚度 h远小于地球半径 R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为 NA，地面大气压强为 p0，重力加速度大小为 g.由此可估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间 的平均距离为 ________．解析：地面大气压强是由大气层对地球表面压力产生的．根据 p＝ 可知，FSF＝ p0S＝4π R2p0.这 个压力等于大气层空气的总重力，即 4π R2p0＝ mg，可求出 m＝ .4π R2p0g根据 n＝ 以及 N＝ nNA，可计算出大气层空气分子总数 N＝ .由于大气层厚度 h远mM 4π R2p0NAMg小于地球半径 R，地球大气层总体积可近似表示为 V＝4π R2h，则每个分子所占空间 V0＝ ＝VN，如图所示，空气分子之间的平均距离 l＝ .Mghp0NA 3Mghp0NA答案： 4π R2P0NAMg 3 Mghp0NA用油膜法估测分子的大小高考真题1．(2011·上 海卷)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的 水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳 定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误：_______________________________ _______.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10%，一滴溶液的 体积为 4.8×10－3 mL，其形成的油膜面积为 40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.解析：(1)②由于一滴溶 液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法测量，以减小测量误差．③水面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大，甚 至导致实验失败．(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得d＝ ＝ m＝1.2×10 － 9 m.VS 4.8×10－ 3×10－ 6×0.10%40×10－ 4答案：(1)②在量筒中滴入 N 滴该溶液 ③在水面上先均匀地撒上痱子粉 (2)1.2×10－92．(2011·大纲全国卷)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约 2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算 出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴 地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成 下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的数字)(2)将 1 cm3的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；测得 1 cm3的油酸酒精溶液有 50 滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为________m．(结果保留 1 位有效数字)解析：(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，测量出一滴油酸酒精溶液的体积；再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配 好的溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上．由 d＝计算油酸分子的直径．VS(2)一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积 V＝ × m3，故 d＝ ≈5×10 －10 m.1×10－ 650 1300 VS答案：(1)④①②⑤③(如果④放在③之前的其他位置，同样给 分) (2)5×10 －10 热学时间：60 分钟 分值：100 分一、单项选择题(每小题 6 分，共 30 分)1．液体的饱和汽压随温度的升高而增大( )A．其变化规律遵循查理定律B．是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C．是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D．是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大解析：当温度升高时，蒸汽分子的平均动能增大，导致饱和汽压增大；同时，液体中平均动能大的分子数增多，从液面飞出的分子数将增多，在体积不 变时，将使饱和汽的密度增大，也会导致饱和汽压增大，故选 D.答案：D2.如图，一定量的理想气体从状态 a 沿直线变化到状态 b， 在此过程中，其压强( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．始终不变 D．先增大后减小解析：由图象可得，体积 V 减小，温度 T 增大，由公式 ＝ C 得压强 p 一定增大．故答pVT案选 A.答案：A3．给一定质量的温度为 0 ℃的 水加热，在水的温度由 0 ℃上升到 4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀” ．某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在着一种结合力，这种结合力可以形成 多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在着相互作用的势能．在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．关于这个问题，下列说法中正确的是( )A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功解析：温度升高，水分子的平均动能增大，体积减小，分子间的结合力做负功，水分子间的总势能增大，选项 D 正确．答案：D4．地球上有很多的海水，它的总质量约为 1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低 0.1 ℃，将要放出 5.8×1023 J 的热量，有人曾设想利用海水放出的热量 使它完全变成机械能来解决能源危机，但这 种机器是不能制成的，其原因是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确解析：内能可以转化成机械能，如热机，A 错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律， B 错误；热力学第二定律告诉我们：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，C 正确，D 错误．答案：C5．根据你所学热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是( )A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来解析：机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A 正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B 错误；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273 ℃，却永远不能达到，C 错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D 错误．答案：A二、多项选择题(每小题 8 分，共 24 分)6．关于分子间作用力，下列说法中正确的是( r0为分子间的平衡位置)( )A．当分子间距离为 r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力B．分子间的平衡距离 r0可以近似看成分子直径的大小，其数量级为 10－10 mC．两个分子间的距离由较大逐渐减小到 r＝ r0的过程中，分子力先增大后减小，分子力表现为引力D．两个分子间的距离由极小逐渐增大到 r＝ r0的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力解析：分子之间的引力和斥力是同时存在的， r＝ r0时合力等于零，但引力和斥力仍存在，A 错； r0可看成是分子直径的大小，数量级为 10－10 m，B 对； rr0时分子力表现为引力，在无穷远处分子力趋于零，分子间距由较大逐渐减小到 r＝ r0的过程中，分子力先增大后减小，C 对； rr0时分子力表现为斥力，分子间距由极小增大到 r＝ r0的过程中，分子间的引力和斥力都同时减小，D 对．答案：BCD7.右图为某同学设计的喷水装置，内部装有 2 L 水，上部密封 1 atm 的空气 0.5 L，保持阀门关闭，再充入 1 atm 的空气 0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：由 pV＝ nRT 知，当 V、 T 不变时， n 增加， p 增大，故 A 对；物体的温度不变，分子的平均动能就不变，故 B 错；通过公式 p1V1＋ p2V2＝ pV1计算出，密封气体压强变为 1.2 atm，大于外界压强，故 打开阀门后气体就会压水把水喷出，显然气体对外界做正功，体积变大，压强变小，当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候，就不再喷水了，故 C 对，D 错．答案：AC8.如图所示，固定在地面上的水平汽缸内由活塞 B 封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力 F 将活塞 B 缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于此汽缸内气体的下列结论中，正确的是( )A．气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的压强不变B．气体做等温膨胀，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变少C．因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全用来对外做功D．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律解析：用外力 F 将活塞 B 缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的体积增大，压强减小，A 错误；气体压强减小，则可知气体分子单位时 间内对汽缸单位面积碰撞的次数将减少，B 正确；因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全部用来对外做功，C 正确；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但是体积增大，引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，D 错误．答案：BC三、非选择题(共 46 分)9．(6 分)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用 a mL 的纯油酸配制成 b mL 的油酸酒精溶液，再用滴管取 1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共 n 滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为 S cm2，则：(1)估算油膜分子的直径大小是________cm.(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________．A．摩尔质量 B．摩尔体积C．质量 D．体积解析：(1)油酸酒精溶液的浓度为 ，一滴油酸酒精溶液的体积为 mL，一滴油酸酒精溶ab 1n液含纯油酸 mL，则油酸分子的直径大小为 d＝ cm.abn abSn(2)设一个油酸分子体积为 V，则 V＝ π( )3，由 NA＝ 可知，要测定阿伏加德罗常43 d2 VmolV数，还需知道油酸的摩尔体积．答案：(1) (2)BabSn10.(12 分)如图所示，一根两端开口、横截面积为 S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长 L＝21 cm 的气柱，气体的温度为 t1＝7 ℃，外界大气压取 p0＝1.0×10 5 Pa(相 当于 75 cm 高的汞柱的压强)．(1)若在活塞上放一个质量为 m＝0.1 kg 的砝码，保持气体的温度 t1不变，则平衡后气柱为多长？( g＝10 m/s 2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到 t2＝77 ℃，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为 10 J，则气体的内能增加多少？解析：(1)被封闭气体的初状态为 p1＝ p0＝1.0×10 5 PaV1＝ LS＝42 cm 3， T1＝280 K末状态压强 p2＝ p0＋ ＝1.05×10 5 PamgSV2＝ L2S， T2＝ T1＝280 K根据玻意耳定律，有 p1V1＝ p2V2，即 p1L＝ p2L2得 L2＝ L＝20 cm.p1p2(2)对气体加热后，气体的压强不变， p3＝ p2， V3＝ L3S，T3＝350 K根据盖—吕萨克定律，有 ＝ ，即 ＝V2T2 V3T3 L2T2 L3T3得 L3＝ L2＝25 cm.T3T2(3)气体对外做的功 W＝ p2Sh＝ p2S(L3－ L2)＝1.05 J根据热力学第一定律得Δ U＝ W＋ Q＝－1.05 J＋10 J＝8.95 J即气体的内能增加 8.95 J.答案：(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J11．(13 分)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”)3.4×10 4 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＝6.02×10 23 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，忽略了气体分子之间的相互作用，实际上并不存在，A 对；只有当气体的温度不太低，压强不太高时，实际气体才可视为理想气体，B 错；一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，与体积无关，C 错；不论在何种温度和压强下，理想气体都遵循气体实验定律，D 对．(2)气体被压缩，外界对气体做功，内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，由热力学第一定律Δ U＝ W＝3.4×10 4 J.(3)设气体在标准状态时的体积为 V1，等压过程＝VT V1T1气体物 质的量 n＝ ，且分子数 N＝ nNA，V1V0解得 N＝ NAVT1V0T代入数据得 N＝5×10 24个(或 N＝6×10 24个)．答案：(1)AD (2)增大 等于 (3)5×10 24个(或 6×1024个)12．(15 分)(2013·江苏高考)如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态B、 C 和 D 后再回到状态 A.其中， A→ B 和 C→ D 为等温过程， B→ C 和 D→ A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环” ．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A． A→ B 过程中，外界对气体做功B． B→ C 过程中，气体分子的平均动能增大C． C→ D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D． D→ A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“ A→ B”“B→ C”“C→ D”或“D→ A”)．若气体在 A→ B 过程中吸收 63 kJ 的热量，在 C→ D 过程中放出 38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.(3)若该循环过程中的气体为 1 mol，气体在 A 状态时的体积为 10 L，在 B 状态时压强为 A 状态时的 .求气体在 B 状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数23NA＝6.0×10 23 mol－1 ，计算结果保留一位有效数字)解析：(1)本题考查气体状态变化图象问题，意在考查考生根据图象分析问题的能力． A→ B 过程中，气体体积变大，气体对外做功，A 项错误； B→ C 为绝热过程，气体体积增大，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B 项错误； C→ D为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C 项正确； D→ A 过程中，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移，D 项错误．(2)该循环过程中， B→ C 气体温度降低，内能减小．由于一个循环中气体的内能不变，B→ C、 D→ A 是绝热过程，没有热量交换，因此整个过程吸收的热量为 63 kJ－38 kJ＝25 kJ，根据热力学第一定律可知，对外做的功为 25 kJ.(3)本题考查玻意耳定律及分子数的求解，意在考查考生对玻意耳定律及分子数求法的掌握．A→ B 为等温过程，由玻意耳定律， pAVA＝ pBVB单位体积内的分子数 n＝NAVB解得 n＝NApBpAVA代入数据得 n＝4× 1025 m－3 .答案：(1)C (2) B→ C 25 (3)4×10 25 m－3