2020年高考物理復習 知能演練提升 第十一章第一講分子動理論熱力學定律與能量守恒

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1、 [每課一測] 一、選擇題 1．關于分子運動，下列說法中正確的是(　　) A．布朗運動就是液體分子的熱運動 B．布朗運動圖中不規(guī)則折線表示的是液體分子的運動軌跡 C．當分子間的距離變小時，分子間作用力可能減小，也可能增大 D．物體溫度改變時，物體分子的平均動能不一定改變 解析：布朗運動是懸浮顆粒的運動，布朗運動圖中不規(guī)則折線是將間隔相等時間描出的點用直線連接起來得到的，不表示液體分子的運動軌跡，A、B均錯；當分子間的距離變小時，分子間作用力如果表現為引力，則分子力減小，分子間作用力如果表現為斥力，則分子力增大，C對；溫度是分子平均動能的標志，物體溫度改變時，物體分子的平均動能一

2、定改變，D錯。 答案：C 2．鉆石是首飾和高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質量為M(單位為g/mol)，阿伏加德羅常數為NA。已知1克拉＝0.2克，則(　　) A．a克拉鉆石所含有的分子數為 B．a克拉鉆石所含有的分子數為 C．每個鉆石分子直徑的表達式為 (單位為m) D．每個鉆石分子直徑的表達式為 (單位為m) 解析：a克拉鉆石物質的量為μ＝，所含分子數為n＝μNA＝，鉆石的摩爾體積為V＝(單位為m3/mol)，每個鉆石分子體積為V0＝＝，設鉆石分子直徑為d，則V0＝π()3，聯立解得d＝ m。 答案：C 3.如圖1所示，用F表

3、示兩分子間的作用力，Ep表示分子間的分子勢能，在兩個分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中(　　) A．F不斷增大，Ep不斷減小 圖 1 B．F先增大后減小，Ep不斷減小 C．F不斷增大，Ep先增大后減小 D．F、Ep都是先增大后減小 解析：分子間的作用力是矢量，分子勢能是標量，由圖像可知F先增大后減小，Ep則不斷減小，B正確。 答案：B 4．圖2是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮氣體，對缸內氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱200 J，缸內氣體的(　　) 圖 2 A．溫度升高，內能增加

4、600 J B．溫度升高，內能減少200 J C．溫度降低，內能增加600 J D．溫度降低，內能減少200 J 解析：由熱力學第一定律得：ΔU＝Q＋W＝－200 J＋800 J＝600 J，故內能增加了600 J，又因一定質量的理想氣體的內能只與溫度有關，可知，氣體內能增加，溫度升高，故A正確。 答案：A 5．地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設想利用海水放出的熱量使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，其原因是(　　) A．內能不能轉化成機械能 B．內能轉化成機械

5、能不滿足熱力學第一定律 C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機器不滿足熱力學第二定律 D．上述三種原因都不正確 解析：本題考查熱力學第一定律和熱力學第二定律的應用，內能可以轉化成機械能，如熱機，A錯誤；內能轉化成機械能的過程滿足熱力學第一定律，即能量守恒定律，B錯誤；熱力學第二定律告訴我們：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，C正確。 答案：C 6．某校開展探究性課外活動，一同學用如圖3所示的裝置研究氣體壓強、體積、溫度三量之間的關系。該同學選用導熱良好的汽缸開口向下，內有理想氣體，汽缸固定不動，缸內活塞可自由移動且不漏氣。把一溫度計通過缸底小孔插入

6、缸內，插口處密封良好，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時活塞恰好靜止?，F給沙桶底部鉆一個小洞，細沙緩慢漏出，外部溫度恒定不變，則(　　) 圖 3 A．外界對氣體做功，氣體內能增大 B．外界對氣體做功，溫度計示數不變 C．氣體體積減小，溫度計示數減小 D．外界對氣體做功，溫度計示數增大 解析：題中“導熱良好的汽缸”和“細沙緩慢漏出”都告訴我們缸內氣體溫度不變，等于環(huán)境溫度，所以溫度計示數不變。沙漏出的過程活塞向上移動，外界對氣體做功。 答案：B 7．(2020·常州模擬)根據熱力學定律和分子動理論，下列說法正確的是(　　) A．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大

7、 B．物體的溫度為0℃時，物體分子的平均動能為零 C．分子勢能一定隨分子間距離的增大而增大 D．給物體加熱，物體的內能不一定增加 解析：溫度是氣體分子平均動能的標志，溫度越高，平均動能越大，A正確；溫度為0℃時平均動能不為零，B錯誤；分子勢能的變化由分子力做功決定，距離增大，分子力變化不確定，分子勢能的變化也不確定，C錯誤；物體內能變化途徑包括做功和熱傳遞，物體吸收熱量，內能不一定增加，D正確。 答案：AD 8．在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功?，F潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質量保持不變，且放出了5 kJ的熱量。在上

8、述兩個過程中，空氣的內能共減小________ kJ，空氣________(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為________kJ。 解析：因為理想氣體的內能只跟溫度有關，第一個過程是等溫壓縮，所以內能不變，第二個過程中，體積不變，說明只與外界發(fā)生熱傳遞，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，所以ΔU＝0－5＝－5 kJ，故空氣內能減小5 kJ，空氣放出29 kJ的熱量。 答案：5　放出　29 9．(2020·福建高考)一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5×104 J，氣體對外界做功1.0×104 J，則該理想氣體的________。(填選項前的字母) A．溫度降低，密度增大

9、 B．溫度降低，密度減小 C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小 解析：本題主要考查熱力學第一定律，意在考查考生應用熱力學第一定律分析理想氣體狀態(tài)、能量變化的能力。理想氣體從外界吸熱大于對外做功，所以內能增大，對外做功則說明體積增大。溫度是理想氣體內能的標志，內能增大，溫度一定升高；氣體對外做功，體積膨脹，質量不變，所以密度要減小。D正確。 答案：D 10．已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空氣的摩爾質量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023

10、 mol－1。若潛水員呼吸一次吸入2 L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數。(結果保留一位有效數字) 解析：設空氣的摩爾質量為M，在海底和岸上的密度分別為ρ海和ρ岸，一次吸入空氣的體積為V，則有Δn＝ NA＝NA，代入數據得Δn＝3×1022個。 答案：3×1022個 11.在如圖4所示的坐標系中，一定質量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為9 J。圖線AC的反向延長線通過坐標原點O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢能為零。求： (1)

11、從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，該氣體對外界做的功W1和其內能 圖 4 的增量ΔU1。 (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，該氣體內能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2。 解析：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，氣體發(fā)生等容變化 該氣體對外界做的功W1＝0 根據熱力學第一定律有ΔU1＝W1＋Q1 內能的增量ΔU1＝Q1＝9 J。 (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，體積減小，溫度升高 該氣體內能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根據熱力學第一定律有ΔU2＝W2＋Q2 從外界吸收的熱量Q2＝ΔU2－W2＝3 J。 答案：(1)W1＝0；ΔU1＝9 J　(2)ΔU2＝9 J；Q2＝

12、3 J 12．銅的摩爾質量為6.35×10－2 kg/mol，密度為8.9×103 kg/m3，阿伏加德羅常數為6.0×1023 mol－1。求： (1)銅原子的質量和體積。 (2)1 m3銅所含原子的數目。 (3)假若銅原子為球形，估算銅原子的直徑。 解析：(1)1 mol銅含有銅原子的數目等于阿伏加德羅常數，故銅原子的質量 m0＝＝ kg≈1.06×10－25 kg 銅原子的體積 V0＝＝ ＝ m3≈1.19×10－29 m3 (2)1 m3銅的物質的量為 n＝＝ mol≈1.4×105 mol 1 m3銅所含原子的數目 N＝n×NA＝1.4×105×6.0×1023個＝8.4×1028個 (3)把銅原子看成球體，設銅原子的直徑為D，則 V0＝π()3＝πD3＝ D＝ ＝ m≈2.8×10－10 m。 答案：(1)1.06×10－25 kg　1.19×10－29 m3 (2)8.4×1028個　(3)2.8×10－10 m