高考物理大二轮专题复习 专题六 分子动理论 气体及热力学定
律
1.[2013·东北三省四市模拟](12分)(1)下列说法正确的是________．
A. 已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA.则该种物质的分子体积为V0＝
M ρΝA
B. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动
C. 分子质量不同的两种气体温度相同，它们分子的平均动能一定相同 D. 两个分子间距增大的过程中，分子间的作用力一定减小
(2)如图所示，两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍．管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12 cm，大气压强为p0＝75 cmHg.现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达6 cm为止，求活塞下移的距离(假设环境温度不变)．
解析：(1)选项A中的物质不明确状态，若是气体，要考虑分子间距，则选项A错误；布朗运动观察到的是悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，则选项B错误；温度是分子平均动能的标志，则选项C正确；两分子间距增大，分子力可能增大，也可能减小，则选项D错误．
(2)设粗管中气体为气体1，细管中气体为气体2. 对粗管中气体1：有p0L1＝p1L′1 右侧液面上升h1，左侧液面下降h2，有
S1h1＝S2h2，h1＋h2＝6 cm，得h1＝2 cm，h2＝4 cm L′1＝L1－h1
解得：p1＝90 cmHg
对细管中气体2：有p0L1＝p2L′2
p2＝p1＋Δh
解得：L′2＝9.375 cm 因为h＝L1＋h2－L′2
1
解得：h＝6.625 cm. 答案：(1)C (2)6.625 cm
2．[2013·长沙二模](12分)(1)如图是分子间引力(或斥力)大小随分子间距离变化的图象，下列说法正确的是________．
A. ab表示引力图线 B. cd表示引力图线
C. 当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子势能为零 D. 当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子力为零 E. 当分子间距离小于两曲线交点横坐标时，分子力表现为斥力
(2)湖底有一气泡(内有非理想气体)在上升过程中体积膨胀对外做了4×10 J的功，同时又从外界吸收了2.4×10 J的热量，则在该过程中，气泡内气体内能的增量ΔU＝________J，气体的分子势能和分子平均动能分别________、________(填“增加”、“减小”或“不变)
3
3
(3)开口向下插入浅水银槽的粗细均匀的玻璃管长818 mm，管内封闭一定质量的空气，当外界大气压为758 mmHg、温度为27 ℃时，管内外水银面的高度差为738 mm，此时管中
2
水银面距管顶80 mm(如图所示)．当温度降至零下3 ℃时，管内外水银面的高度差为743 mm，求此时的实际大气压值为多少？
解析：(1)根据分子动理论，分子间相互作用的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小，但分子间斥力减小快，所以A对、B错；当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，引力等于斥力，D对；当分子间距离等于两曲线交点横坐标时，分子势能最小，但不一定为零，C错；当分子间距离小于两曲线交点横坐标时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，E正确．
(2)根据热力学第一定律W＋Q＝ΔU得：
ΔU＝W＋Q＝－4×10 J＋2.4×10 J＝－1.6×10 J
由于气体体积膨胀，分子间距离增大，所以分子势能增加；由于气体的内能减小，所以分子平均动能减小．
(3)分别写出两个状态的状态参量：
3
3
3
p1＝758 mmHg－738 mmHg＝20 mmHg V1＝80S mm3(S是管的横截面积) T1＝300 K
p2＝p0－743 mmHg V2＝75S mm3 T2＝270 K
将数据代入理想气体状态方程解得：p0＝762.2 mmHg
答案：(1)ADE (2)－1.6×10 增加 减小 (3)762.2 mmHg
3．(12分)(1)两个分子相距为r1时，分子间的相互作用力表现为引力，相距为r2时，表现为斥力，则下面说法正确的是( )
A. 相距为r1时，分子间没有斥力存在
B. 相距为r2时，分子间的斥力大于相距为r1时的斥力 C. 相距为r2时，分子间没有引力存在
D. 相距为r1时，分子间的引力大于相距为r2时的引力
(2)一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示．开始时气体的体积为2.0×10 m，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙，最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为136.5 ℃.(大气压强为1.0×10 Pa)
5
－3
3
3
p1V1p2V2
＝ T1T2
3
①求汽缸内气体最终的体积；
②在p－V图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化，并用箭头在图线上标出状态变化的方向．
解析：(1)引力和斥力同时存在，在距离增大时引力与斥力均减小，距离减小时引力与斥力均增大，斥力变化更快，只有B对．
(2)①缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙的过程，汽缸内气体为等温变化：
p1＝1.0×105 Pa V1＝2.0×10－3 m3T1＝273 K p2＝？ V2＝1.0×10－3 m3T2＝273 K
p1V11.0×105×2.0×10－35
p2＝＝ Pa＝2.0×10 Pa －3
V21.0×10
汽缸移出水槽缓慢加热，汽缸内气体为等压变化：
p3＝p2V3＝？ T3＝409.5 K V2T31.0×10－3×409.53
V3＝＝ m
T2273
＝1.5×10 m ②如图
－3
3
4
答案：(1)B
(2)①1.5×10 m②见解析
－3
3
4．(12分)(1)分子甲固定，分子乙从无穷远处以动能Ek向分子甲运动，直至不能再靠近为止，其分子势能Ep随距离r变化如图所示，则两分子在逐渐靠近至d的过程中，分子乙的动能________(选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“保持不变”)，在d点时，两分子间的作用力为________(选填“引力”“斥力”或“零”)．
(2)如图为一定质量的某种理想气体由状态A经过状态C变为状态B的图象，下列说法正确的是( )
A. 该气体在状态A时的内能等于在状态B时的内能 B. 该气体在状态A时的内能等于在状态C时的内能 C. 该气体由状态C至状态B为吸热过程
D. 该气体由状态A至状态C对外界所做的功大于从状态C至状态B对外界所做的功
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