1、暑假训练03分子动理论 热力学定律1下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()2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，AB和CD为等温过程，BC和DA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_。AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA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“AB”“BC”“CD”或“DA”)。若气体在AB过程
2、中吸收63 kJ的热量，在CD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。1(多选)根据你学过的热学中的有关知识，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制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量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2(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具的主要材料，设钻石的密度为(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿
3、伏加德罗常数为NA.已知1克拉0.2克，则()Aa克拉钻石所含有的分子数为 Ba克拉钻石所含有的分子数为 C每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)D每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)3(多选)下列说法正确的是()A1 g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多B布朗运动就是物质分子的无规则热运动C一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能可能减小D气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体分子的无规则的热运动造成的E0 的铁和0 的冰，它们的分子平均动能相等4(多选)关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是()A热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同B热量、功都可以作为
4、物体内能变化的量度C热量、功和内能的单位相同D功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定E物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加5(多选)一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中(乙分子的质量为m)()A乙分子的动能变化量为mv2B分子力对乙分子做的功为mv2C分子引力比分子斥力多做的功为mv2D分子斥力比分子引力多做的功为mv2E乙分子克服分子力做的功为mv26(多选)如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是()
5、 A当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C当r等于r1时，分子间势能Ep最小D当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功E当r等于r2时，分子间势能Ep最小7(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积假设整个系统不漏气下列说法正确的是()A气体自发扩散前后内能相同B气体在被压缩的过程中内能增大C在自发扩散过程中，气体对外界做功D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均
6、动能不变8(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是() A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中气体对外界做功D在过程bc中气体从外界吸收热量E在过程ca中气体从外界吸收热量9一定质量的理想气体，状态从ABCDA的变化过程可用如图所示的pV图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量(1)气体状态从A到B是_过程(选填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度_(选填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过
7、程中，气体_(选填“吸热”或“放热”)；(4)状态从ABCD的变化过程中，气体对外界所做的总功为_10某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：向体积V油6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总104 mL；用注射器吸取中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n75滴时，测得其体积恰好是V01 mL；先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L
8、1 cm.根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为_ m3；油膜面积为_ m2；油酸分子直径为_ m；(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将偏_(选填“大”或“小”)11很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车若氙气充入灯头后的容积V1.6 L，氙气密度6.0 kg/m3.已知氙气摩尔质量M0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数NA61023 mo
9、l1.试估算：(结果保留1位有效数字)(1)灯头中氙气分子的总个数N；(2)灯头中氙气分子间的平均距离12(2020山西五校联考)如图所示，一绝热汽缸倒立竖放在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重力G30 N，活塞的横截面积S3103 m2.活塞静止时，缸内气体温度t127 ，体积V13103 m3.外界的大气压强恒为p01105 Pa，缸内有一个电阻丝，电阻丝的电阻值恒为R5 ，电源电动势E18 V、内阻r1 .闭合开关20 s后，活塞缓慢下降高度h0.1 m，求：(1)20 s内气体内能的变化量； (2)20 s末缸内气体的温度13如图所
10、示，一根两端开口、横截面积为S2 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L21 cm的气柱，气体的温度为t17 ，外界大气压取p01.0105 Pa(相当于75 cm高的汞柱的压强)g取10 m/s2. (1)若在活塞上放一个质量为m0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t277 ，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？答案与解析1【答案】B【解析】当rr0时，分子力表现为斥力，随分子间距离
11、r增大，分子势能Ep减小；当rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大；当rr0时，分子力为零，此时分子势能最小，故B正确。2【答案】(1)C(2)BC25【解析】(1)在AB的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，A错误；BC的过程中，气体对外界做功，W0，且为绝热过程，Q0，根据UQW，知U0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误；CD的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；DA的过程为绝热压缩，故Q0，W0，根据UQW，U0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化
12、，D错误。(2)从AB、CD的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是BC，内能增大的过程是DA。气体完成一次循环时，内能变化U0，热传递的热量QQ1Q2(6338)kJ25 kJ，根据UQW，得WQ25 kJ，即气体对外做功25 kJ。1【答案】AC【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；由能量守恒定律知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，C正确
13、；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，而是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2【答案】AC【解析】a克拉钻石物质的量(摩尔数)为n，所含分子数为NnNA，A正确；钻石的摩尔体积V(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0，设钻石分子直径为d，则V0，联立解得d(单位为m)，C正确3【答案】CDE【解析】水的摩尔质量是18 g/mol，1 g水中含有的分子数为：n6.010233.31022个，地球的总人数约为70亿，A错误；布朗运动是悬浮在液体(气体)中的固体颗粒受到液体(气体)分子撞击作用的不平衡造成的，不是物体分子的无规则热运动，B错误；
14、温度是分子平均动能的标志，气体的压强增大，温度可能减小，C正确；气体分子间距大于10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是气体分子的无规则运动造成的，D正确；铁和冰的温度相同，分子平均动能必然相等，E正确4【答案】BCE【解析】热量、功和内能是三个不同的物理量，它们的物理意义不同，故A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，故B正确；热量、功和内能的单位相同，都是焦耳，故C正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，故D错误；由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，故E正确5【答案】ABD【解析】当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静
15、止状态，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为mv2，A正确；在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合W斥W引，由动能定理得W斥W引mv2，故分子斥力比分子引力多做的功为mv2，B、D正确6【答案】BDE【解析】由题图知：rr2时分子势能最小，E对，C错；平衡距离为r2，rr2时分子力表现为斥力，A错，B对；r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐减小，分子力做正功，D对7【答案】ABD【解析】抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，
16、外界对气体做正功，D正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B正确，E错误8【答案】ABD【解析】ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外
17、界放热，E错误9【答案】(1)等压(2)降低(3)放热 (4)p2(V3V1)p1(V3V2)【解析】(1)AB，对应压强值恒为p2，即为等压过程(2)BC，由恒量，V不变，p减小，T降低(3)CD，由恒量，p不变，V减小，可知T降低外界对气体做功，内能减小，由UWQ可知CD过程放热(4)AB，气体对外界做功WABp2(V3V1)BC，V不变，气体不做功CD，V减小，外界对气体做功WCDp1(V3V2)状态从ABCD的变化过程中，气体对外界做的总功WWABWBCWCDp2(V3V1)p1(V3V2)10【答案】(1)81012110281010(2)大【解析】(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸
18、的体积V mL8106 mL81012 m3.油膜的面积S1111 cm2111 cm21102 m2.油酸分子的直径d m81010 m.(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大11【解析】(1)设氙气的物质的量为n，则n，氙气分子的总数NNA41022个(2)每个氙气分子所占的空间为V0设氙气分子间平均距离为a，则有V0a3，即a3109 m.12【解析】(1)设缸内气体初态压强为p1，对活塞由平衡条件有：p0SGp1S在电热丝对气体加热20 s的过程中，缸内气体对活塞做的功为Wp1Sh，电阻丝产生的热量为QI2Rt，其中I根据热力学第
19、一定律有UQW解得U873 J，即气体的内能增加了873 J.(2)气体做等压变化，由盖吕萨克定律有解得T2330 K，则缸内气体的温度是57 .13【解析】(1)被封闭气体的初状态：p1p01.0105 Pa，V1LS42 cm3，T1280 K末状态：p2p01.05105 Pa，V2L2S，T2T1280 K根据玻意耳定律，有p1V1p2V2，即p1Lp2L2得L2L20 cm.(2)对气体加热后，气体的压强不变p3p2，V3L3S，T3350 K根据盖吕萨克定律，有，即得L3L225 cm.(3)气体对外做的功Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J根据热力学第一定律得UWQ1.05 J10 J8.95 J即气体的内能增加8.95 J.
