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2016届江苏东台安丰中学高考物理二轮复习教案:专题12 选修3—3热学部分(含解析)


安丰中学 2016 届高三 物理二轮复习教学案

专题十二

3—3 热学

1.分子动理论 (1)分子大小 ①阿伏加德罗常数:NA=6.02×1023 mol 1.


Vmol ②分子体积:V0= (占有空间的体积). NA Mmol ③分子质量:m0= . NA V ④油膜法估测分子

的直径:d= . S (2)分子热运动的实验基础:扩散现象和布朗运动. ①扩散现象特点:温度越高,扩散越快. ②布朗运动特点:液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动,颗粒越小、温度越高,运动 越剧烈. (3)分子间的相互作用力和分子势能 ①分子力:分子间引力与斥力的合力.分子间距离增大,引力和斥力均减小;分子间距离减 小,引力和斥力均增大,但斥力总比引力变化得快. ②分子势能:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大;当分子间距为 r0(分子间的距离为 r0 时,分子间作用的合力为 0)时,分子势能最小. 2.固体和液体 (1)晶体和非晶体的分子结构不同,表现出的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶体 表现出各向异性, 多晶体和非晶体表现出各向同性. 晶体和非晶体在适当的条件下可以相互 转化. (2)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性,在光 学、电学物理性质上表现出各向异性. (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切. 3.气体实验定律 (1)等温变化:pV=C 或 p1V1=p2V2; p p1 p2 (2)等容变化: =C 或 = ; T T1 T2 V V1 V2 (3)等压变化: =C 或 = ; T T1 T2 pV p1V1 p2V2 (4)理想气体状态方程: =C 或 = . T T1 T2
1

4.热力学定律 (1)物体内能变化的判定:温度变化引起分子平均动能的变化;体积变化,分子间的分子力 做功,引起分子势能的变化. (2)热力学第一定律 ①公式:ΔU=W+Q; ②符号规定:外界对系统做功,W>0;系统对外界做功,W<0.系统从外界吸收热量,Q>0; 系统向外界放出热量,Q<0.系统内能增加,ΔU>0;系统内能减少,ΔU<0. (3)热力学第二定律 热力学第二定律的表述:①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表 述).②不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响(按机械能和内能 转化的方向性表述).③第二类永动机是不可能制成的.

两种微观模型 4 d 1 (1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积 V0= π( )3= πd3,d 为分子的直径. 3 2 6 (2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间 V0=d3,d 为分子间的距离.

例题分析:
例 1: (1)下列说法中正确的是 A.布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动 B.多晶体没有固定的熔点 C.液晶的光学性质具有各向异性 D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力 (2) 一定质量的理想气体压强 p 与热力学温度 T 的关系图象如图 所示,AB、BC 分别与 p 轴和 T 轴平行,气体在状态 A 时的压强为 2p0 p0 O p B A T T0 2 T0 C

p0、体积为 V0,在状态 B 时的压强为 2p0,则气体在状态 B 时的体
积为 ;气体从状态 A 经状态 B 变化到状态 C 的过程中,对 (选填“吸

外做的功为 W, 内能增加了 Δ U, 则此过程气体 收”或“放出”)的热量为 .

(3)已知汞的摩尔质量 M=0.20kg/mol,密度 ρ =1.36×10 kg/m ,阿伏伽德罗常数 NA=6.0 错误! 未找到引用源。 10 mol , 将体积 V0=1.0cm 的汞变为 V=3.4 错误! 未找到引用源。 10 cm 的汞蒸气,则 1cm 的汞蒸气所含的分子数为多少?
3 23 -1 3 3 3

4

3

2

本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1.布朗运动、晶体、液晶、表面张力的知识点的梳理 2.对照 P-T 图像分析气体状态变化、如何分析气体状态变化过程中的吸、放热;做功;内能 变化 3.利用阿伏伽德罗常数的计算、注意计算的数据准确性

答案: (1) 、C(2) 、

吸收

Δ U+W

(3) 、N=1.2 10 个

19

解析: (1) 、A、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,故 A 错误; B、只要是晶体都有固定的熔点,故 B 错误; C、液晶的光学性质具有各向异性,故 C 正确 D、液体表面具有收缩的趋势,即液体表面表现为张力,是液体表面分子间距离大于液体内 部分子间的距离,液面分子间表现为引力.故 D 错误. 故选 (2) 、气体从状态 A 变化到状态 B,做等温变化,由波意耳定律 P1V1= P2V2 得 P0 V0= 2P0V2 气体在状态 B 时的体积为 V0/2;气体从状态 A 经状态 B 变化到状态 C 的过程中,对外做的 功为 W,内能增加了 Δ U,由热力学第一定律,则此过程气体吸收热量 Q=Δ U+W

(3) 、汞物质的量 n= 解得

1cm 的汞蒸气所含的分子数 N=

3

N=1.2 1019 个

2.(1)下列说法中正确的是



A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.分子间距离等于分子间平衡距离时,分子势能最小 C.一定质量的理想气体在温度不变的条件下,压强增大,则气体对外界做功 D.当液晶中电场强度不同时,它对不同颜色的光吸收强度不同,就能显示各种颜色 (2)在“用油膜法估测分子直径”的实验中,有下列操作步骤: A. 用滴管将浓度为 0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中, 记下滴入 1mL 的油酸酒精 溶液的滴数 N B.将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为 0.05%的油酸酒精溶 液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面积足够大,且不与器壁接触为止,记下滴入 的滴数 n C. D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长 lcm 的正方形为单位, 计算出轮廓内正方形的个数 m E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径 d。 请你补充实验步骤 C 的内容及写出实验步骤 E 中 d 的计算表达式。

3

(3)一定质量的理想气体由状态 A 经过程 I 变至状态 B 时,从外界吸收热量 420J,同时膨胀 对外做功 300J。当气体从状态 B 经过程Ⅱ回到状态 A 时,外界压缩气体做功 200J,求此过 程中气体吸收或放出的热量。 本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1. 梳理布朗运动、分子势能、气体做功、液晶知识点 2. 回顾“用油膜法估测分子直径”实验的操作步骤 3. 分析气体状态变化过程中的吸、放热;做功;内能变化及热力学第一定律 答案;(1) 、B、D (2) 、待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔画出油酸薄膜的外围 -4 形状;5n×10 /Nm (3) 、放出热量 320J 解析:(1) 、布朗运动就是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动故 A 不正确;分子间距离等于 分子间平衡距离时,分子势能最小故 B 正确;一定质量的理想气体在温度不变的条件下,压 强增大,体积减小,则外界对气体做功故 C 不正确;当液晶中电场强度不同时,它对不同颜 色的光吸收强度就不同; .故 D 正确 (2) 、待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔画出油酸薄膜的外围形状; D=v/s=5n×10 /Nm (3) 、由题 Q=420J,W=-300J,根据热力学第一定律得 △U=W+Q=120J,即过程 I 中气体的内能增加 120J. 内能是状态量,当气体从状态 B 经过程Ⅱ回到状态 A 时,△U′=-△U=-120J, 外界压缩气体做功 200J,W′=200J, 则根据热力学第一定律得△U′=W′+Q′ 得到 Q′=△U′-W′=-120J-200J=-320J 即气体放出热量 320J
-4

3. (1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气 体, 下列说法正确的是 。 (填写选项前的字母) (A)气体分子间的作用力增大 (B)气体分子的平均速率增大 (C)气体分子的平均动能减小 (D)气体组成的系统熵增加 (2)若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了 0.6J 的功,则此过程中的气泡 (填“吸收”或“放出” )的热量是 J。气泡到达湖 面后, 温度上升的过程中, 又对外界做了 0.1J 的功, 同时吸收了 0.3J 的热量, 则此过程中, 气泡内气体内能增加了 J (3)已知气泡内气体的密度为 1.29kg/ m ,平均摩尔质量为 0.29kg/mol。阿伏加德罗常 数
3

N A =6.02 ?1023mol-1 ,取气体分子的平均直径为 2 ?10-10 m ,若气泡内的气体能完全变为
液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值。 (结果保留一位有效数字) 本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1.梳理气体分子间的作用力、平均速率、平均动能的理解;热力学第二定律熵的概念
4

2.分析气体状态变化过程中的吸、放热;做功;内能变化及热力学第一定律 3. 利用阿伏伽德罗常数计算微观量,注意从单位制检查运算结论,最终结果只要保证数量 级正确即可 答案:(1) 、D (2) 、吸收 0.6 0.2 (3) 、设气体体积为 V0 ,液体体积为 V 1

气体分子数 n ?

?V0
m
(或

N A , V1 ? n

?d 3
6

(或 V1 ? nd 3 )



V1 ? ? ?d 3 N A V0 6 m V1 ? 1 ? 10 ? 4 V0

V1 ? 3 ? d NA) V0 m

解得

( 9 ? 10 ?5 ~ 2 ? 10 ?4 都算对)

解析:(1)掌握分子动理论和热力学定律才能准确处理本题。气泡的上升过程气泡内的压强 减小,温度不变,由玻意尔定律知,上升过程中体积增大,微观上体现为分子间距增大,分 子间引力减小,温度不变所以气体分子的平均动能、平均速率不变,此过程为自发过程,故 熵增大。D 项正确。 (2)本题从热力学第一定律入手,抓住理想气内能只与温度有关的特点进行处理。理想气 体等温过程中内能不变,由热力学第一定律 ?U ? Q ? W ,物体对外做功 0.6J,则一定同 时从外界吸收热量 0.6J,才能保证内能不变。而温度上升的过程,内能增加了 0.2J。 (3)设气体体积为 V0 ,液体体积为 V 1 气体分子数 n ?

?V0
m
(或

N A , V1 ? n

?d 3
6

(或 V1 ? nd )
3



V1 ? ? ?d 3 N A V0 6 m V1 ? 1 ? 10 ? 4 V0

V1 ? 3 ? d NA) V0 m

解得

( 9 ? 10 ?5 ~ 2 ? 10 ?4 都算对)

4.(1)下列说法正确的是________. A.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 B.布朗运动是由于液体分子撞击的不平衡引起的 C.0℃的冰融化成 0℃的水的过程中,分子平均动能增大 D.油膜法测定油酸分子直径时,用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积就得到油 酸分子的直径 (2)某冰箱冷藏室容积为 V, 已知此状态下空气的摩尔体积为 Vmol, 阿伏加德罗常数为 NA,

5

则该冷藏室内有________个空气分子,空气分子间的平均距离为________. (3)如图所示的导热汽缸固定于水平面上,缸内用活塞密封一定质量的理想气体,外界 大气压强保持不变.现使汽缸内气体温度从 27℃缓慢升高到 87℃,此过程中气体对活 塞做功 240 J,内能增加了 60 J.活塞与汽缸间无摩擦、不漏气,且不计气体的重力, 活塞可以缓慢自由滑动.求: ①缸内气体从外界吸收了多少热量? ②升温后缸内气体体积是升温前气体体积的多少倍?

本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1. 布朗运动、晶体、分子平均动能、知识点的梳理;油膜法测定油酸分子直径 2. 利用阿伏伽德罗常数计算微观量;注意求空气分子间的平均距离的模型 3. 热力学第一定律的运用;等压变化的计算

答案:(1) 、AB(2) 、



(3) 、300J、6/5

解析:(1) 、分子的平均动能只由温度决定,温度相同分子的平均动能相同,与物质的状态 无关,C 错;油膜法测定油酸分子直径时,应该用一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积 除以油膜的面积得到油酸分子的直径,D 错;

(2) 、含有空气的摩尔数为

,分子个数为

,气体分子占有体积为

,设气体

分子间距离为 r,则

,分子间距离为

(3) 、①由热力学第一定律

J



5.(1)下列说法中正确的是________. A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以算出气体分子的体积 B.悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显

6

C.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液面分子间只有引力,没有斥 力,所以液体表面具有收缩的趋势 D.液晶既具有液体的流动性,又具有光学各向异性 (2)如图 1 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 温度为 300 K.气体在 状态 B 的温度为________ K;由状态 B 变化到状态 C 的过程 中,气体________(填“吸热”或“放热”). (3)如图所示,倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体.轻质活塞可无摩擦地 上下移动,活塞的横截面积为 S,活塞的下面吊着一个重为 G 的物体,大 气压强恒为 p0.起初环境的热力学温度为 T0 时, 活塞到汽缸底面的距离为

L.当环境温度逐渐升高,导致活塞缓慢下降,该过程中活塞下降了 0.1L,
汽缸中的气体吸收的热量为 Q.求: ①汽缸内部气体内能的增量 Δ U; ②最终的环境温度 T.

本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1.梳理阿伏加德罗常数、布朗运动、表面张力、液晶等知识点 2. 对照 P-T 图像分析气体状态变化、如何分析气体状态变化过程中的吸、放热;做功;内 能变化 3. 热力学第一定律的运用;等压变化的计算 答案:(1) 、1200K(2) 、600K、放热(3) 、Δ U=Q-0.1(P0SL+GL)、T=1.1T0

解析:(1) 、由理想气体的状态方程

得气体在状态 B 的温度 (2) 、由状态 B→C,气体做等容变化,由查理定律得:

故气体由 B 到 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, ,可知气体要放热 (3) 、气体对外做功 W=0.1(P0SL+GL);吸热 Q 由热力学第一定律 由等压变化 V1/T1= V2/T2 得 T=1.1T0 得:Δ U=Q-0.1(P0SL+GL)

7

6.(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有 _________. (A) 水黾可以停在水面上 (B) 叶面上的露珠呈球形 (C) 滴入水中的红墨水很快散开 (D) 悬浮在水中的花粉做无规则运动 (2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分 子热运动的 _________增大了. 该气体在温度 T1、T2 时的分子速率分布图象如题 12A-1 图 所示,则 T1 _________(选填“大于”或“小于”)T2. (3)如题 12A-2 图所示,一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B. 此过程中,气 体压强 p =1.0×105 Pa,吸收的热量 Q =7.0×102J,求此过程中气体内能的增量.

本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1.表面张力、扩散现象、布朗运动的知识点的梳理 2. 分子速率分布图象的理解 3. 分析气体状态变化利用等压过程求解、热力学第一定律 答案:(1) 、AB(2) 、平均动能;小于(3) 、

VA VB ? T TB ,对外做的功 W =p(VB -VA ) A 等压变化
根据热力学第一定律△U=Q-W,解得 ?U ? 5.0 ? 10 J
2

解析:(1) AB 说明液体存在表面张力,C 是扩散现象,D 是布朗运动说明水分子做热运动。 (2)温度是分子平均动能的标志, 温度升高时分子的平均动能变大, 由分子速率分布图像可 知,T2 态的分子平均速率大于 T1 态的分子的平均速率,分子的平均动能大,温度高。

VA VB ? V ? 8 ?10?3 m3 T TB , A (3) 状态 A 经等压过程到状态 B, 由 得 B , 对外做的功 W =p(VB -VA )
根据热力学第一定律△U=Q-W,解得 ?U ? 5.0 ? 10 J 。
2

7.一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
8

空气可视为理想气体。 (1)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 4 能增加了3. 4×10 J,则该气体的分子平均动能 (选填“增大” 、 “减小”或“不 4 变”),活塞对该气体所做的功 (选填“大于” 、 “小于”或“等于”)3. 4×10 J。 3 (3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27℃,体积为0. 224m ,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. 4L,阿伏加德罗常数NA=6. 02 23 -1 ×10 mol 。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) 本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1. 理想气体概念的理解 2. 分析气体状态变化过程中的吸、放热;做功;内能变化 3. 利用阿伏伽德罗常数计算微观量; 24 24 答案:(1) 、AD (2) 、增大 等于 (3) 、5×10 (或 6×10 ) 解析:(1)理想气体是指气体本身的体积和分子间作用力都忽略不计的气体,是一种理想模 型,A 项正确;B 项错误;理想气体的内能只有气体的温度决定,C 项错误;理想气体在任 何情况下都严格遵守三大定律,D 项正确。 (2)根据热力学第一定律可知改变气体的内能的方式是做功和热传递,与外界绝热的情况 下,对气体做功,气体的内能增加,又因为气体的内能由温度决定,所以温度升高,气体分 子热运动加剧,分子平均动能增大;由: ?U ? W ? Q 可知气体内能的增量等于活塞对气 体所做的功; (3)设气体在标准状态时的体积为 V1,等压过程:

V V1 ? T T1

气体物质的量: n ?

V1 ,且分子数为: N ? nN A V0

解得 N ?

VT1 NA V0T
24

代入数据得: N ? 5.0 ? 1024 (或 6×10 )

8.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_______。
9

(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 63kJ 的热量, 在 C ? D 过程中放出 38kJ 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 1mol,气体在 A 状态时的体积为 10L,在 B 状态时压强为 A 状态时的

2 。 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 3

N A ? 6.0 ?1023 mol ?1 ,计算结果保留一位有效数字)
本题应帮助学生着力解决的几个问题: 1.分析气体变化状态过程中的吸、放热;做功;内能变化及对应的分子的平均动能、速率、 压强 2. 利用阿伏伽德罗常数计算微观量;热力学第一定律的运用 答案:(1) 、C (2) 、B ?C 25 (3) 、 n ? 4 ? 1025 m ?3

解析:(1) A ? B 过程中,气体体积增大,气体对外界做功,故 A 错; B ? C 过程中,PV 乘积减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故 B 错; C ? D 过程中,为等温过程, 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,故 C 对; D ? A 为绝 热压缩过程 ,据热力学第一定律可知温度增高,气体分子的速率分布曲线发生变化,正态 曲线向温度高端移动,故 D 错。 (2) 据热力学第一定律可知 ?U ? W ? Q 可知 B ? C 是内能减小的过程 ;一次循环中内能 变化为零,即 0 ? W ? 63kJ ? 38kJ ,解之的 W=25kJ。 (3)等温过程 p AVA ? pBVB ,单位体积内的分子数 n ?

? NA
VB

.

解得 n ?

? N A pB
p AVA

,代入数据得 n ? 4 ? 1025 m ?3

班级: 针对练习:

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学号:

1.⑴下列四幅图分别对应四种说法,其中正确的是
F
斥 力

O

引 力

r0

r

A.三颗微粒运动 位置的连线

B.分子间的作用力 与距离的关系

C.食盐晶体

D.小草上的露珠

10

A.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动 B.当两个相邻的分子间距离为 r0 时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C.食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D.小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 ⑵如图,一定质量的理想气体由状态 a 沿 abc 变化到状态 c,吸收了 340J 的 热量,并对外做功 120J。若该气体由状态 a 沿 adc 变化到状态 c 时,对外 做功 40J,则这一过程中气体 量。 ⑶已知水的摩尔质量为 18g/mol、密度为 1.0×10 kg/m ,阿伏伽德罗 常数为 6.0×10 mol ,试估算 1200ml 水所含的水分子数目(计算 结果保留一位有效数字) 。 答案:(1) 、BD(2) 、吸收、260J(3) 、N=4 10 个 2.⑴下列说法中正确的是 A.晶体一定具有规则的几何外形 B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C.当液晶中电场强度不同时,液晶对不同颜色光的吸收强度不同 D.当氢气和氧气的温度相同时,它们分子的平均速率相同 ⑵一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B,如图所示,则对应的压强
A V B
25 23 -1 3 3

p b

c

(填“吸收”或“放出” )

J热
O

a

d

V

pA

pB(选填“大于”、 “小于”或“等于”) ,该过程中气体
3 3 -2

热 O

t/℃

量(选填“吸收”或“放出” ) 。 ⑶铁的密度 ρ =7.8×10 kg/m 、摩尔质量 M=5.6×10 kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.0× 10 mol 。铁原子视为球体,估算铁原子的直径大小。 (保留一位有效数字) 答案: (1) 、ABC(2) 、大于、吸收(3) 、D =3×10 m
-10 23 -1

3. (1)下列说法正确的是________. A.同种物质可能以晶体或非晶体两种形态出现 B.冰融化为同温度的水时,分子势能增加 C.分子间引力随距离增大而减小,而斥力随距离增大而增大 D.大量分子做无规则运动的速率有大有小,所以分子速率分布没有规律 (2)已知二氧化碳摩尔质量为 M,阿伏加德罗常数为 NA,在海面处容器内二氧化碳气体 的密度为 ρ .现有该状态下体积为 V 的二氧化碳,则含有的分子数为________.实验表 明,在 2 500 m 深海中,二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体.将二氧化碳分子看作直径 为 D 的球,则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为________.
11

(3)如图所示, 一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B, 内能增 加了 10 J.已知该气体在状态 A 时的体积为 1.0×10 m .求: ①该气体在状态 B 时的体积; ②该气体从状态 A 到状态 B 的过程中,气体与外界传递的热量.
-3 3

答案: (1) 、AB(2) 、

?VN A
M



?D 3 ?VN A
6M

(3) 、1.2×10 m 、30J

-3 3

4. (1)下列说法中正确的是________. A.布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动 B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C.不具有规则几何形状的物体一定不是晶体 D.氢气和氮气的温度相同时,它们分子的平均速率相同 (2)如图甲所示,取一支大容量的注射器,拉动活塞吸进一些乙醚,用橡皮帽把小孔堵 住,迅速向外拉动活塞到一定程度时,注射器里的液态乙醚消失而成为气态,此时注射 器中的温度________(“升高”、“降低”或“不 变”), 乙醚气体分子的速率分布情况最接近图乙中 的________线(“A”、“B”、“C”).(图中 f(v) 表示速率 v 处单位速率区间内的分子数百分率) (3)如图所示,一弹簧竖直悬挂汽缸的活塞,使汽缸悬空静止,活塞与汽缸间无摩擦, 缸壁导热性能良好.已知汽缸重为 G,活塞横截面积为 S,外界大气压强为 p0,环境温 度为 T,活塞与缸底间的距离为 d,当温度升高 Δ T 时,求: ①活塞与缸底间的距离变化量; ②此过程中气体对外做的功.

答案: (1) 、 B (2) 、 降低、 C (3) 、 5. (1)如图一活塞与汽缸密封了一定质量的气体,活塞与汽缸之间 摩擦不计,可在汽缸中自有移动,汽缸固定在地面上不动。现通过一 热源对汽缸加热,某同学测出气体吸收的热量为 2.0×10 J,算出活 塞移动对外做功为 2.5×10 J,则气体内能 “减少” )
6 6

(选填“增加”或

J,该同学测算出的数据有何问题?

(2)一定质量的理想气体经历一段变化过程,可用图上的直线 AB 表 示,则 A 到 B 气体内能变化为 (选填“正值” 、 “负值” 、 “零” ) ,
12

气体

(选填“吸收”或“放出” )热量

(3)试估算通常情况下气体分子间的距离(结果保留两位有效数字) 答案: (1) 、减少、5×10-4、违反热力学第二定律 (2) 、 0 、 吸收 。 (3 ) 、3.3×10-9m

6. (1)下列说法中正确的有



A.气缸内的气体具有很大的压强,是因为气体分子间表现为斥力 B.液体表面具有张力是因为液体表面层的分子间表现为引力 C.晶体的物理性质具有各向异性是因为晶体内部微粒按一定规律排列的 D.温度越高的物体,其内能一定越大、分子运动越剧烈 (2) (4 分)如图所示,当一定质量的理想气体气体由状态 a 沿 acb 到达状态 b,气体对外做功为 126J、吸收热量为 336J;当该气体 由状态 b 沿曲线 ba 返回状态 a 时,外界对气体做功为 84J,则该 过程气体是 J。 (3) (4 分)已知地球到月球的平均距离为 384 400 km,金原子的直径为 3.48×10 m,金 的摩尔质量为 197g/mol。若将金原子一个接一个地紧挨排列起来,筑成从地球通往月 球的“分子大道”,试问: (1)该“分子大道”需要多少个原子? (2)这些原子的总质量为多少? 答案: (1) 、BC (2) 、放 294 (3) 、 1.10 ? 1017 , 3.6 ? 10 -8 kg
-9

P c
a

b
V

热(选填“吸”或“放”) ,传递的热量等于 O

7.⑴下列说法中正确的是 ▲ A.小昆虫水黾可以站在水面上是由于液体表面张力的缘故 B.悬浮在水中的花粉颗粒运动不是因为外界因素的影响,而是由于花粉自发的运动 C.物体的内能是所有分子动能与分子势能的总和,物体内能可以为零 D.天然水晶是晶体,但水晶熔化后再凝固就是非晶体 ⑵(4 分)一定质量的理想气体经历如图所示的 A→B、B→C、C→A 三个变化过程,设气体在状态 A、B 时的温度分别为 TA 和 TB,已知 TA=300 K,则 TB = ▲ K;气体从 C→A 的过程中做功为 100J,同 时吸热 250J,则此过程中气体内能是增加了 ▲ J. ⑶(4 分)氢能是环保能源,常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极, 在太阳光照射下分解水可以从两电极上分别获得氢气和氧气。已知 5 1mol 的水分解可得到 1mol 氢气,1mol 氢气完全燃烧可以放出 2.858 ×10 J 的能量,阿伏 23 -1 -2 伽德罗常数 NA = 6.02×10 mol ,水的摩尔质量为 1.8×10 kg /mol 求: ① 1g 水分解后得到氢气分子总数; ② 1g 水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量. (结果取 2 位有效数字) 22 答案: (1) 、AD(2) 、300 、150 (3) 、N = 3.3×10 个 Q =1.6×104 J
13

8.页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,主要成分为甲烷,被公认是洁净的能源. ( 1)一定质量的页岩气(可看作理想气体)状态发生了一次循环变 p c b 化,其压强 p 随热力学温度 T 变化的关系如图所示,O、a、 p2 b 在同一直线上,bc 与横轴平行.则 ▲ . p1 a A. a 到 b 过程,气体的体积减小 T B. a 到 b 过程,气体的体积增大 O T1 T2 C. b 到 c 过程,气体从外界吸收热量 D. b 到 c 过程,气体向外界放出热量 ( 2)将页岩气经压缩、冷却,在- 160℃下液化成液化天然气(简称 LNG) .在液化 天然气的表面层,其分子间的引力 ▲ (选填“大于” 、 “等于”或“小于” )斥 力.在 LNG 罐内顶部存在一些页岩气,页岩气中甲烷分子的平均动能 ▲ (选 填“大于” 、 “等于”或“小于” )液化天然气中甲烷分子的平均动能. (3)某状况下页岩气体积约为同质量液化天然气体积的 600 倍,已知液化天然气的密 度 ? ? 4.5 ? 10 kg/m ,甲烷的摩尔质量 M ? 1.6 ? 10 kg/mol ,阿伏伽德罗常数
2 3 ?2

N A ? 6.0 ?1023 /mol ,试估算该状态下 6 .0m3 的页岩气中甲烷分子数.
答案: (1) 、C (2) 、大于 等于 (3) 、 n ? 1.7 ? 1026

9.(1)下列说法中正确的是 A.晶体一定具有各向异性,非晶体一定具有各向同性 B.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同 C.液晶既像液体一样具有流动性,又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性 D.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 (2)一定质量的理想气体从状态 A(P1、V1)开始做等压膨胀变化到状态 B(P1、V2),状态变化 如图中实线所示.气体分子的平均动能 _ (选填“增大” P “减小”或“不变” ) ,气体 (选填“吸收”或“放 B A 出” )热量. P1 (3)可燃冰是天然气的固体状态,深埋于海底和陆地永久冻土层中, 它的主要成分是甲烷分子与水分子,是极具发展潜力的新能源。 3 3 已知 1m 可燃冰可释放 164 m 的天然气(标准状况下) ,标准状况 O –2 3 V2 V1 下 1mol 气体的体积为 2.24×10 m ,阿伏加德罗常数取 NA=6.02 23 -1 3 ×10 mol 。则 1m 可燃冰所含甲烷分子数为多少?(结果保留一位有效数字) 答案: (1) 、BC (2) 、增大 吸收 27 (3) 、N=4 ?10 10.封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态 A 变到状态 D,其体积

V

V 与热力学温度关 T 系如图所示,该气体的摩尔质量为 M,状态 A 的
体积为 V0,温度为 T0,O、A、D 三点在同一直线上,阿伏伽德罗常数 为 NA。 (1)由状态 A 变到状态 D 过程中 A.气体从外界吸收热量,内能增加 B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 O

V D A C B T

14

C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大 D.气体的密度不变 (2)在上述过程中,气体对外做功为 5J,内能增加 9J,则气体 或“放出”)热量 J。 (选“吸收”

(3)在状态 D,该气体的密度为 ρ ,体积为 2V0,则状态 D 的温度为多少?该气体的分 子数为多少? 答案: (1) 、AB (2) 、吸收;14J (3) 、 TD ? 2T0

n?

2 ?V0 N A M

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