2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升 第十一章第一講分子動(dòng)理論熱力學(xué)定律與能量守恒

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1、 [每課一測(cè)] 一、選擇題 1．關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng) B．布朗運(yùn)動(dòng)圖中不規(guī)則折線(xiàn)表示的是液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡 C．當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力可能減小，也可能增大 D．物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能不一定改變 解析：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)圖中不規(guī)則折線(xiàn)是將間隔相等時(shí)間描出的點(diǎn)用直線(xiàn)連接起來(lái)得到的，不表示液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，A、B均錯(cuò)；當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力如果表現(xiàn)為引力，則分子力減小，分子間作用力如果表現(xiàn)為斥力，則分子力增大，C對(duì)；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能一

2、定改變，D錯(cuò)。 答案：C 2．鉆石是首飾和高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉＝0.2克，則(　　) A．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為 B．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為 C．每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為 (單位為m) D．每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為 (單位為m) 解析：a克拉鉆石物質(zhì)的量為μ＝，所含分子數(shù)為n＝μN(yùn)A＝，鉆石的摩爾體積為V＝(單位為m3/mol)，每個(gè)鉆石分子體積為V0＝＝，設(shè)鉆石分子直徑為d，則V0＝π()3，聯(lián)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(shì)能，在兩個(gè)分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過(guò)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(shì)能是標(biāo)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(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的(　　) 圖 2 A．溫度升高，內(nèi)能增加

4、600 J B．溫度升高，內(nèi)能減少200 J C．溫度降低，內(nèi)能增加600 J D．溫度降低，內(nèi)能減少200 J 解析：由熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝Q＋W＝－200 J＋800 J＝600 J，故內(nèi)能增加了600 J，又因一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知，氣體內(nèi)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(zhì)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(shè)想利用海水放出的熱量使它完全變成機(jī)械能來(lái)解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其原因是(　　) A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械

5、能不滿(mǎn)足熱力學(xué)第一定律 C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器不滿(mǎn)足熱力學(xué)第二定律 D．上述三種原因都不正確 解析：本題考查熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程滿(mǎn)足熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律，B錯(cuò)誤；熱力學(xué)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(lái)做功，而不引起其他變化，C正確。 答案：C 6．某校開(kāi)展探究性課外活動(dòng)，一同學(xué)用如圖3所示的裝置研究氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三量之間的關(guān)系。該同學(xué)選用導(dǎo)熱良好的汽缸開(kāi)口向下，內(nèi)有理想氣體，汽缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由移動(dòng)且不漏氣。把一溫度計(jì)通過(guò)缸底小孔插入

6、缸內(nèi)，插口處密封良好，活塞下掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿(mǎn)沙子時(shí)活塞恰好靜止?，F(xiàn)給沙桶底部鉆一個(gè)小洞，細(xì)沙緩慢漏出，外部溫度恒定不變，則(　　) 圖 3 A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)不變 C．氣體體積減小，溫度計(jì)示數(shù)減小 D．外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)增大 解析：題中“導(dǎo)熱良好的汽缸”和“細(xì)沙緩慢漏出”都告訴我們缸內(nèi)氣體溫度不變，等于環(huán)境溫度，所以溫度計(jì)示數(shù)不變。沙漏出的過(guò)程活塞向上移動(dòng)，外界對(duì)氣體做功。 答案：B 7．(2020·常州模擬)根據(jù)熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氣體的溫度越高，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大

7、 B．物體的溫度為0℃時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能為零 C．分子勢(shì)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(nèi)能不一定增加 解析：溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，平均動(dòng)能越大，A正確；溫度為0℃時(shí)平均動(dòng)能不為零，B錯(cuò)誤；分子勢(shì)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(shì)能的變化也不確定，C錯(cuò)誤；物體內(nèi)能變化途徑包括做功和熱傳遞，物體吸收熱量，內(nèi)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(guò)程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功?，F(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過(guò)程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量。在上

8、述兩個(gè)過(guò)程中，空氣的內(nèi)能共減小________ kJ，空氣________(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為_(kāi)_______kJ。 解析：因?yàn)槔硐霘怏w的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，第一個(gè)過(guò)程是等溫壓縮，所以?xún)?nèi)能不變，第二個(gè)過(guò)程中，體積不變，說(shuō)明只與外界發(fā)生熱傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，所以ΔU＝0－5＝－5 kJ，故空氣內(nèi)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(guò)程中，從外界吸收熱量2.5×104 J，氣體對(duì)外界做功1.0×104 J，則該理想氣體的________。(填選項(xiàng)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(xué)第一定律，意在考查考生應(yīng)用熱力學(xué)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(duì)外做功，所以?xún)?nèi)能增大，對(duì)外做功則說(shuō)明體積增大。溫度是理想氣體內(nèi)能的標(biāo)志，內(nèi)能增大，溫度一定升高；氣體對(duì)外做功，體積膨脹，質(zhì)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(zhì)量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)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(shù)。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 解析：設(shè)空氣的摩爾質(zhì)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(shù)據(jù)得Δn＝3×1022個(gè)。 答案：3×1022個(gè) 11.在如圖4所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過(guò)程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對(duì)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(xiàn)AC的反向延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零。求： (1)

11、從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程，該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能 圖 4 的增量ΔU1。 (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，該氣體內(nèi)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(guò)程，氣體發(fā)生等容變化 該氣體對(duì)外界做的功W1＝0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU1＝W1＋Q1 內(nèi)能的增量ΔU1＝Q1＝9 J。 (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，體積減小，溫度升高 該氣體內(nèi)能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根據(jù)熱力學(xué)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(zhì)量為6.35×10－2 kg/mol，密度為8.9×103 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol－1。求： (1)銅原子的質(zhì)量和體積。 (2)1 m3銅所含原子的數(shù)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(shù)目等于阿伏加德羅常數(shù)，故銅原子的質(zhì)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(zhì)的量為 n＝＝ mol≈1.4×105 mol 1 m3銅所含原子的數(shù)目 N＝n×NA＝1.4×105×6.0×1023個(gè)＝8.4×1028個(gè) (3)把銅原子看成球體，設(shè)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(gè)　(3)2.8×10－10 m