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2019-2020年高二下学期第一次段考物理试卷含解析
一、单项选择题(每小题2分,共28分,每小题只有一个选项正确)1.根据分子动理论,设当两个分子间距为r0时分子间的引力和斥力相等,则( )A.当两分子间距离大于r0时,分子间只存在引力作用B.当两分子间距离小于r0时,随着距离减小,引力将减小、斥力将增大C.当两分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力D.两分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能越小2.下列说法中正确的是( )A.扩散现象只能发生在气体和液体中B.岩盐是立方体结构,粉碎后的岩盐不再是晶体C.地球大气的各种气体分子中氢分子质量小,其平均速率较大,更容易挣脱地球吸引而逃逸,因此大气中氢含量相对较少D.从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关3.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( )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r2时,分子间的作用力最大D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功4.已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )A.若油酸的摩尔质量为M,一个油酸分子的质量m=B.若油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,一个油酸分子的直径d=C.若某种气体的摩尔质量为M,密度为ρ,该气体分子的直径d=D.若某种气体的摩尔体积为V,单位体积内含有气体分子的个数n=5.下列属于液晶分子示意图的是( )A.B.C.D.6.关于液体的表面张力,下列说法正确的( )A.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力D.表面张力使液体的表面有收缩的趋势7.下列说法中错误的是( )A.雾霾在大气中的漂移是布朗运动B.制作晶体管、集成电路只能用单晶体C.电场可改变液晶的光学性质D.地球大气中氢含量少,是由于外层气体中氢分子平均速率大,更易从地球逃逸8.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种液体在溶解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,下列说法正确的是( )A.甲、乙为非晶体,丙是晶体B.甲、丙为晶体,乙是非晶体C.甲、丙为非晶体,丙是晶体D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体9.某自行车轮胎的容积为V.里面已有压强为P0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到P,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是P0,体积为( )的空气.A.B.C.(﹣1)VD.(+1)V10.我们知道,气体分子的运动是无规则的,每个分子运动的速率一般是不同的,但大量分子的速率分布却有一定的统计规律.如图所示描绘了某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线,则二条曲线分别对应的温度T1和T2的大小关系是( )A.T1=T2B.T1>T2C.T1<T2D.无法确定11.下列说法正确的是( )A.液体中悬浮的微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少12.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减少13.某校开展探究性课外活动,一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的关系.该同学选用导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则( )A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.气体体积减小,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大14.带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,b、c状态温度相同,如图所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则( )A.pb>pc,Qab>QacB.pb>pc,Qab<QacC.pb<pc,Qab>QacD.pb<pc,Qab<Qac
二、多项选择题(每小题4分,共48分.每小题有多个选项符合题意.)15.某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA可表示为( )A.NA=B.NA=C.NA=D.NA=16.当氢气和氧气的质量和温度都相同时,下列说法中正确的是( )A.两种气体分子的平均动能相等B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C.两种气体分子热运动的总动能相等D.两种气体分子热运动的平均速率相等17.下列说法正确的是( )A.布朗运动就是液体分子的运动B.两分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间的距离增大而减小,但斥力比引力减小得更快C.热力学温标的最低温度为0K,它没有负值,它的单位是物理学的基本单位之一D.气体的温度越高,每个气体分子的动能越大18.下列叙述中正确的是( )A.液体表面张力随温度升高而增大B.液体尽可能在收缩它们的表面积C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能D.液体表面的分子分布要比液体内部分子分布紧密些19.下列说法正确的是( )A.知道水的摩尔质量和水分子的质量,可计算出阿伏加德罗常数B.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C.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是非晶体D.理想气体的温度随时间不断升高,则其压强也一定不断增大20.一定质量的理想气体,从图示A状态开始,经历了B、C,最后到D状态,下列判断中正确的是( )A.A→B温度升高,压强不变B.B→C体积不变,压强变大C.C→D体积变小,压强变大D.D点的压强比A点的压强小21.如图,固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体,气缸置于温度不变的环境中.现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化.下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能,表示该气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,a、d为双曲线,b、c为直线.能正确反映上述过程的是( )A.B.C.D.22.一定质量理想气体的压强P与摄氏温度t的变化如图所示,其状态经历了ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行.则气体体积在( )A.ab过程中变小B.bc过程中保持不变C.cd过程中可能增加D.da过程中可能保持不变23.如图所示,一汽缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气,现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热.关于气缸内气体,大列说法正确的是( )A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少B.所有分子的速率都增加C.分子平均动能增大D.对外做功,内能减少24.下列关于热现象的描述正确的是( )A.根据热力学定律,热机的效率不可能达到100%B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的25.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”.该循环过程中,下列说法正确的是( )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减小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26.下列关于湿度的说法中正确的是( )A.绝对湿度大,相对湿度一定大B.相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水汽还没达到饱和状态C.相同温度下绝对湿度越大,表明空气中水汽越接近饱和D.露水总是出现在夜间和清晨,是气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化的缘故
三、实验题(每空2分,共4分)27.
①现有按酒精与油酸的体积比为m n配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如右图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S.根据以上数据可估算出油酸分子直径为d= ;
②若已知油酸的密度为ρ,阿佛加德罗常数为NA,油酸的分子直径为d,则油酸的摩尔质量为 . 四.计算题(共40分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)28.气筒给自行车打气时,每打一次都把压强1个标准大气压、温度为27℃、体积为112mL空气的打进车胎.求该气筒每打一次气时,进入车胎内空气分子的个数.已知1mol空气在1个标准大气压、0℃时的体积为
22.4L,阿伏加德罗常数NA=6×1023mol﹣1.(计算结果保留一位有效数字)29.某压缩式喷雾器储液桶的容量为
5.7×10﹣3m3.往桶内倒入
4.2×10﹣3m3的药液后开始打气,打气过程中药液不会向外喷出,如图所示.如果每次能打进
2.5×10﹣4m3的空气,要使喷雾器内空气的压强达4atm,应打气几次?这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?(设大气压强为1atm)30.如图(a)所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10﹣3m
2、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=
1.0×105Pa.现将气缸竖直放置,如图(b)所示,取g=10m/s2.求
(1)活塞与气缸底部之间的距离;
(2)加热到675K时封闭气体的压强.31.如图所示,一根两端开口、横截面积为S=2cm2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L=21cm的气柱,气体的温度为t1=7℃,外界大气压取P0=
1.0×105Pa(相当于75cm高的汞柱的压强).
(1)若在活塞上放一个质量为m=
0.1kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长?(g=10m/s2)
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77℃,此时气柱为多长?
(3)若在
(2)过程中,气体吸收的热量为10J,则气体的内能增加多少? xx学年江苏省泰州市泰兴一中高二(下)第一次段考物理试卷参考答案与试题解析
一、单项选择题(每小题2分,共28分,每小题只有一个选项正确)1.根据分子动理论,设当两个分子间距为r0时分子间的引力和斥力相等,则( )A.当两分子间距离大于r0时,分子间只存在引力作用B.当两分子间距离小于r0时,随着距离减小,引力将减小、斥力将增大C.当两分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力D.两分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能越小【分析】分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小;当分子间距大于平衡距离时,分子力表现为引力,当增大分子间的距离,引力做负功,分子势能增加;分子间同时存在引力和斥力,当分子间距离小于平衡距离时,分子力表现为斥力,当减小分子间距时,斥力做负功,分子势能增加;【解答】解A、当两分子间距离大于r0时,斥力和引力都存在,分子间表现为引力作用引力作用,A错误;B、当两分子间距离小于r0时,随着距离减小,引力和斥力都增大,B错误;C、当两分子间距离小于r0时,斥力和引力都存在,分子间表现为斥力作用,C正确;D、以r0为界,两分子间距离越大,分子势能越小;分子间距离越小,分子势能越大,D错误;故选C. 2.下列说法中正确的是( )A.扩散现象只能发生在气体和液体中B.岩盐是立方体结构,粉碎后的岩盐不再是晶体C.地球大气的各种气体分子中氢分子质量小,其平均速率较大,更容易挣脱地球吸引而逃逸,因此大气中氢含量相对较少D.从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关【分析】扩散是指不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象.一切物体都可以发生扩散现象;晶体晶体是固体且有规则的几何形状,有固定的熔点;温度是分子平均动能的量度,温度越高,分子平均动能越大,质量越小速度越大;气体压强的微观解释
①气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的作用在器壁单位面积上的平均作用力.
②气体压强决定于气体分子的密度(单位体积内的分子数)和分子的平均动能.【解答】解A、不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象.一切物质的分子都在不停地做无规则运动,所以固体、液体或气体之间都会发生扩散现象,故A错误;B、岩盐是立方体结构,是晶体,且有规则的几何形状,粉碎后的岩盐仍是晶体,仍有规则的几何形状,故B错误;C、温度是分子平均动能的量度,温度越高,分子平均动能越大,质量越小速度越大,氢分子质量小,其平均速率较大,更容易挣脱地球吸引而逃逸,因此大气中氢含量相对较少,C正确;D、气体压强决定于气体分子的密度(单位体积内的分子数)和分子的平均动能故选C. 3.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( )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r2时,分子间的作用力最大D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功【分析】当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小;当分子间距离小于平衡距离时,分子力表现为斥力;根据图象分析答题.【解答】解由图象可知分子间距离为r2时分子势能最小,此时分子间的距离为平衡距离;A、r2是分子的平衡距离,当0<r<r2时,分子力为斥力,当r>r2时分子力为引力,故A错误;B、当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力,故B正确;C、当r等于r2时,分子间的作用力为零,故C错误;D、在r由r1变到r2的过程中,分子力为斥力,分子间距离增大,分子间的作用力做正功,故D错误;故选B. 4.已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )A.若油酸的摩尔质量为M,一个油酸分子的质量m=B.若油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,一个油酸分子的直径d=C.若某种气体的摩尔质量为M,密度为ρ,该气体分子的直径d=D.若某种气体的摩尔体积为V,单位体积内含有气体分子的个数n=【分析】分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数;对于液体,分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数.分子数等于摩尔数乘以阿伏伽德罗常数.【解答】解A、分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数,则有一个油酸分子的质量m=.故A错误;B、由于油酸分子间隙小,所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数,则有一个油酸分子的体积V0==,将油酸分子看成立方体形,立方体的边长等于分子直径,则得V0=d3,解得d=,故B错误;C、由于气体分子间距很大,所以一个分子的体积V<,则分子直径d<,故C错误;D、某种气体的摩尔体积为V,单位体积气体的摩尔数为n=,则含有气体分子的个数n=,故D正确.故选D. 5.下列属于液晶分子示意图的是( )A.B.C.D.【分析】人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固,较为生疏的是电浆和液晶,液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征的一类物质.液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态.【解答】解当液晶通电时导通,排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过.所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征的一类物质.所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,液晶可以流动,所以和固态分子排列不相同,但液晶不可以像液体一样任意流动,所以和液态分子排列不相同,故B正确,ACD错误.故选B 6.关于液体的表面张力,下列说法正确的( )A.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力D.表面张力使液体的表面有收缩的趋势【分析】作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力.它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力.就象你要把弹簧拉开些,弹簧反而表现具有收缩的趋势.【解答】解与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力,但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0,分子引力大于分子斥力,分子力表现为引力,即存在表面张力,表面张力使液体表面有收缩的趋势;故ABC错误,D正确.故选D. 7.下列说法中错误的是( )A.雾霾在大气中的漂移是布朗运动B.制作晶体管、集成电路只能用单晶体C.电场可改变液晶的光学性质D.地球大气中氢含量少,是由于外层气体中氢分子平均速率大,更易从地球逃逸【分析】布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动;单晶体各项异性;液晶具有液体的流动性,又对光显示各项异性;在动能一定的情况下,质量越小,速率越大.【解答】解A、雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的,故A错误;B、制作晶体管、集成电路只能用单晶体,因为单晶体具有各向异性,故B正确;C、液晶具有液体的流动性,又对光显示各项异性,电场可改变液晶的光学性质,故C正确;D、在动能一定的情况下,质量越小,速率越大;地球大气中氢含量少,是由于外层气体中氢分子平均速率大,更容易大于地球的第一宇宙速度,更易从地球逃逸;故D正确;本题选错误的,故选A. 8.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种液体在溶解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,下列说法正确的是( )A.甲、乙为非晶体,丙是晶体B.甲、丙为晶体,乙是非晶体C.甲、丙为非晶体,丙是晶体D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体【分析】单晶体是各向异性的,熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形.非晶体和多晶体是各向同性,则熔化在表面的石蜡是圆形,这与水在蜡的表面呈圆形是同样的道理.【解答】解单晶体是各向异性的,熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形.非晶体和多晶体是各向同性,则熔化在表面的石蜡是圆形,因此丙为单晶体,甲、乙可能是多晶体与非晶体,根据温度随加热时间变化的关系,可知,甲、丙为晶体,乙是非晶体.故BD正确,AC错误;故选BD. 9.某自行车轮胎的容积为V.里面已有压强为P0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到P,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是P0,体积为( )的空气.A.B.C.(﹣1)VD.(+1)V【分析】根据等温变化的气体方程列式即可.【解答】解气体做等温变化,设充入V′的气体,P0V+P0V′=PV,所以V′=,C正确.故选C. 10.我们知道,气体分子的运动是无规则的,每个分子运动的速率一般是不同的,但大量分子的速率分布却有一定的统计规律.如图所示描绘了某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线,则二条曲线分别对应的温度T1和T2的大小关系是( )A.T1=T2B.T1>T2C.T1<T2D.无法确定【分析】解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线理解温度是分子平均动能的标志的含义.【解答】解由不同温度下的分子速率分布曲线可知,分子数百分率呈现“中间多,两头少”统计规律,温度是分子平均动能的标志,温度高则分子速率大的占多数,所以有T1<T2,故ABD错误,C正确.故选C. 11.下列说法正确的是( )A.液体中悬浮的微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少【分析】布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则热运动的反映,温度越高,悬浮微粒越小,布朗运动越激烈;做功和热传递都能改变物体内能.【解答】解AB、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则热运动的反映,故A正确,B错误;C、由公式△U=W+Q知做功和热传递都能改变物体内能,物体从外界吸收热量若同时对外界做功,则内能不一定增加,故C错误;D、物体对外界做功若同时从外界吸收热量,则内能不一定减小,故D错误.故选A. 12.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减少【分析】根据题意可知气体做功及吸放热情况,由热力学第一定律可知内能的变化,由温度和分子平均动能的关系可知分子平均动能的变化.【解答】解因气体绝热膨胀,故气体对外做功,但没有热交换,由热力学第一定律可知,气体内能减小;而气体不计分子势能,故内能只与温度有关,因内能减小,故温度降低,则可知分子的平均动能减小;故选D. 13.某校开展探究性课外活动,一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的关系.该同学选用导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气.把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则( )A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.气体体积减小,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大【分析】以活塞为研究对象,求出封闭气体的压强,根据题意与玻意耳定律分析解题.【解答】解气缸内气体的压强p=p0﹣,由于G减小,则p增大,由于气缸导热良好,环境温度不变,则气体温度不变,内能不变,由玻意耳定律pV=C可知,气体体积V减小,外界对气体做功;故选B 14.带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,b、c状态温度相同,如图所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则( )A.pb>pc,Qab>QacB.pb>pc,Qab<QacC.pb<pc,Qab>QacD.pb<pc,Qab<Qac【分析】根据理想气体状态方程,整理后可得V﹣T图象,判断斜率的意义,得到压强的变化,再根据热力学第一定律判断做功和吸热.【解答】解根据理想气体状态方程=C,整理可得V=T,所以斜率越大,表示压强越小,即b点的压强小于c点.由热力学第一定律△U=W+Q经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c,温度变化情况相同,所以△U相等,又因经过过程ab到达状态b,体积增大,对外做功,W为负值,而经过过程ac到状态c,体积不变,对外不做功,W为零,所以第一个过程吸收的热量多.故选C.
二、多项选择题(每小题4分,共48分.每小题有多个选项符合题意.)15.某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA可表示为( )A.NA=B.NA=C.NA=D.NA=【分析】气体分子间有间距,所以分子的体积并不是所占空间的体积,但是每摩尔任何物质都含有NA分子.【解答】解A、气体分子间有间距,所以分子的体积并不是所占空间的体积,故A错误.BC、ρV为气体的摩尔质量M,再除以每个分子的质量m为NA,故BC正确.D、ρV0不是每个分子的质量,故D错误.故选BC. 16.当氢气和氧气的质量和温度都相同时,下列说法中正确的是( )A.两种气体分子的平均动能相等B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C.两种气体分子热运动的总动能相等D.两种气体分子热运动的平均速率相等【分析】当不考虑分子间作用力时,物体只有分子热运动的动能,物体的内能仅仅与物体的温度有关.温度相同,物体的平均动能相同.氢气分子的质量比氧气的分子质量小,平均动能相同时,氢气分子平均速率大.【解答】解A、C由于不考虑分子间作用力,氢气和氧气只有分子动能,温度相同,它们的平均动能相同,而氢气分子摩尔质量小,质量相等时,氢气分子数多,所以氢气内能多.故A正确,C错误.B、D氢气分子的质量比氧气的分子质量小,平均动能相同时,氢气分子平均速率大.故B正确D错误.故选AB 17.下列说法正确的是( )A.布朗运动就是液体分子的运动B.两分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间的距离增大而减小,但斥力比引力减小得更快C.热力学温标的最低温度为0K,它没有负值,它的单位是物理学的基本单位之一D.气体的温度越高,每个气体分子的动能越大【分析】布朗运动是固体微粒的运动,是液体分子无规则热运动的反应,固体微粒越大布朗运动越不明显,温度越高运动越明显;两分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间的距离增大而减小,随着距离的减小而增大,但斥力比引力变化得更快;热力学温标的最低温度为0K,它没有负值,它的单位是物理学的基本单位之一;气体的温度越高,气体分子的平均动能越大,满足气体分子的速率分布率.【解答】解A、布朗运动是固体微粒的运动,是液体分子无规则热运动的反应,故A错误B、两分子之间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间的距离增大而减小,但斥力比引力减小得更快,故B正确C、热力学温标的最低温度为0K,它没有负值,它的单位是物理学的基本单位之一,故C正确D、气体的温度越高,气体分子的平均动能越大,平均速率越高,满足气体分子的速率分布率,并非每个气体分子的动能越大,故D错误故选BC 18.下列叙述中正确的是( )A.液体表面张力随温度升高而增大B.液体尽可能在收缩它们的表面积C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能D.液体表面的分子分布要比液体内部分子分布紧密些【分析】这是有关液体表面分子相互作用的问题,液体的表面层由于和气体接触与内部情况不同,表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了,即表面张力,这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高,表面层分子距离更要增大,引力作用随之减小,所以表面张力要减小,而在液体内,分子间的引力基本等于斥力,当r=r0时,分子势能最小,在表面层r>r0,所以分子势能比液体内部的分子势能大.【解答】解A、随温度的升高,液体的蒸发速度增快,表面层分子距离更要增大,引力作用随之减小,所以表面张力要减小.故A错误;B、D、由于表面层的分子之间的距离大于平衡位置之间的距离,所以液体表面的分子分布要比液体内部分子分布稀疏一些;液体的表面分子之间的作用力表现为分子引力,该分子力尽可能在收缩它们的表面积.故B正确,D错误;C、在液体内,分子间的引力基本等于斥力,当r=r0时,分子势能最小,在表面层r>r0,所以分子势能比液体内部的分子势能大.故C正确;故选BC 19.下列说法正确的是( )A.知道水的摩尔质量和水分子的质量,可计算出阿伏加德罗常数B.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C.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是非晶体D.理想气体的温度随时间不断升高,则其压强也一定不断增大【分析】本题应抓住根据1摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个微粒,由摩尔质量与一个分子质量可以求解阿伏加德罗常数.液晶的特性是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;蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,蔗糖各向异性,是晶体;理想气体的温度随时间不断升高,其压强不一定不断增大,由气态方程分析.【解答】解A、水的摩尔质量和水分子的质量之比等于阿伏加德罗常数.故A正确.B、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B正确.C、蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,蔗糖各向异性,自然状态时有规则的形状,故蔗糖是晶体;故B错误.D、由气态方程=c可知,理想气体的温度随时间不断升高,pV增大,但压强不一定不断增大,故D错误.故选AB 20.一定质量的理想气体,从图示A状态开始,经历了B、C,最后到D状态,下列判断中正确的是( )A.A→B温度升高,压强不变B.B→C体积不变,压强变大C.C→D体积变小,压强变大D.D点的压强比A点的压强小【分析】图示是V﹣T图象,由图象判断出气体体积与温度如何变化,然后由理想气体状态方程=C分析答题.【解答】解A、由图象可知,由A→B过程中,温度升高体积变大,体积与热力学温度成正比,由=C可知,气体压强不变,是等压变化,故A正确;B、由图象可知,在B→C过程中,气体体积不变温度降低,由=C可知,气体压强变小,故B错误;C、由图象可知,在C→D过程中,气体温度不变体积减小,由=C可知,压强变大,故C正确;D、由图象可知,A、D两点温度相同,D点体积大于A点体积,由=C可知,D点压强小于A点压强,故D正确;故选ACD. 21.如图,固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体,气缸置于温度不变的环境中.现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化.下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能,表示该气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,a、d为双曲线,b、c为直线.能正确反映上述过程的是( )A.B.C.D.【分析】气缸和活塞导热性能良好,气缸内气体的温度与环境温度相同,保持环境温度不变,气体发生等温变化.一定质量的理想的内能只跟温度有关.现用力使活塞缓慢地向上移动,气体对外界做功,根据热力学第一定律分析吸放热情况.根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量【解答】解A、气缸和活塞导热性能良好,气缸内气体温度与环境温度相同,所以气体发生等温变化,所以p﹣V图象是双曲线,故A正确.B、气缸内气体温度与环境温度相同,保持环境温度不变,则气体的内能保持不变,故B正确.C、温度是分子平均动能变化的标志,温度不变,所以该气体分子的平均动能不变,故C错误.D、一定质量的理想气体,所以n=,N为所有气体的分子总数,N一定,所以n﹣V的图象是双曲线,故D正确.故答案为ABD 22.一定质量理想气体的压强P与摄氏温度t的变化如图所示,其状态经历了ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行.则气体体积在( )A.ab过程中变小B.bc过程中保持不变C.cd过程中可能增加D.da过程中可能保持不变【分析】ab过程气体发生等温过程,由玻意耳定律分析体积的变化;bc过程,根据b、c两点与绝对零度连线,分析其斜率变化,判断体积变化,斜率越大,体积越小;cd过程是等压变化,由盖•吕萨克定律分析体积的变化;da过绝对零度,则体积不变.【解答】解;A、ab过程气体发生等温过程,压强减小,由玻意耳定律分析可知,气体的体积变大;故A错误.B、bc过程,b与绝对零度﹣273℃连线的斜率大于c与绝对零度﹣273℃连线的斜率,则b状态气体的体积小于c状态气体的体积,则bc过程中体积增大.故B错误.C、cd过程是等压变化,温度降低,由盖•吕萨克定律分析可知体积减小;故C错误.D、若da过绝对零度,则体积不变.故D正确.故选D 23.如图所示,一汽缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气,现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热.关于气缸内气体,大列说法正确的是( )A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少B.所有分子的速率都增加C.分子平均动能增大D.对外做功,内能减少【分析】接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体发生等压变化,根据压强的微观含义,分析单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数如何变化.温度升高,分子平均动能增大.根据热力学第一定律分析内能如何变化.【解答】解A、电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体压强不变,而气体分子的平均动能增大,根据压强的微观含义得知,单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少.故A正确.B、C气缸内气体温度升高,分子平均动能增大,由于分子运动是无规则的,不是所有分子的速率都增加.故B错误,C正确.D、在缸内封闭的是一定量的理想气体,温度升高,其内能增大,根据盖•吕萨克定律得知,气体的体积增大,气体对外做功.故D错误.故选AC 24.下列关于热现象的描述正确的是( )A.根据热力学定律,热机的效率不可能达到100%B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的【分析】根据热力学第二定律、热力学第一定律、热力学第0定律和分子动理论的内容即可即可.【解答】解A、根据热力学第二定律几可知,根据热力学定律,热机的效率不可能达到100%.故A正确;B、做功是通过能量转化的方式改变系统内能的,热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的.故B错误;C、根据热力学第0定律,温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同.故C正确;D、物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动是有规律的.故D错误.故选AC 25.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”.该循环过程中,下列说法正确的是( )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减小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【分析】A→B过程中,体积增大,气体对外界做功,B→C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,温度降低,C→D过程中,等温压缩,D→A过程中,绝热压缩,外界对气体做功,温度升高.【解答】解A、A→B过程中,体积增大,气体对外界做功,故A错误;B、B→C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B正确;C、C→D过程中,等温压缩,体积变小,分子数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,C正确;D、D→A过程中,绝热压缩,外界对气体做功,温度升高,分子平均动能增大,气体分子的速率分布曲线发生变化,故D错误;故选BC. 26.下列关于湿度的说法中正确的是( )A.绝对湿度大,相对湿度一定大B.相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水汽还没达到饱和状态C.相同温度下绝对湿度越大,表明空气中水汽越接近饱和D.露水总是出现在夜间和清晨,是气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化的缘故【分析】绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强,相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比.【解答】解A、相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值,而绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强,绝对湿度大,相对湿度一定大,故A错误;B、相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水汽已经达到饱和状态.故B错误;C、相同温度下相对湿度越大,表明空气中水汽越接近饱和,故C错误;D、当绝对湿度不变的情况下,温度降低,饱和汽压降低,所以相对湿度变大,当达到饱和以后,随着温度的继续降低,水蒸气将液化为水,即露水,故D正确.故选D
三、实验题(每空2分,共4分)27.
①现有按酒精与油酸的体积比为m n配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如右图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S.根据以上数据可估算出油酸分子直径为d= ;
②若已知油酸的密度为ρ,阿佛加德罗常数为NA,油酸的分子直径为d,则油酸的摩尔质量为 .【分析】
①掌握估算油膜面积的方法所围成的方格中,面积超过一半按一半算,小于一半的舍去;让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜,根据d=估算出油膜厚度,即为分子直径;
②摩尔质量为1moL分子的质量之和,液体分子间隙忽略不计,故1moL分子的体积等于液体的体积.【解答】解
①估算油膜面积时以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出8格,则油酸薄膜面积为8S;一滴溶液中纯油酸的体积为V0==;故分子直接d==;
②油酸的分子直径为d,故油酸分子的体积为V0=;油酸的摩尔体积为V=NAV0;故油酸的摩尔质量为M=ρV=ρNAV0=;故答案为,. 四.计算题(共40分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)28.气筒给自行车打气时,每打一次都把压强1个标准大气压、温度为27℃、体积为112mL空气的打进车胎.求该气筒每打一次气时,进入车胎内空气分子的个数.已知1mol空气在1个标准大气压、0℃时的体积为
22.4L,阿伏加德罗常数NA=6×1023mol﹣1.(计算结果保留一位有效数字)【分析】将1个标准大气压、温度为27℃、体积为112mL空气转化为1个标准大气压、0℃时的空气,求出在标准状况下的体积,再求出摩尔体积,即可求得分子数.【解答】解已知T1=(273+27)K=300K,V1=112mL=
0.112L;T2=273K,V2=?根据得V2==×
0.112L≈
0.1L故每打一次气进入车胎的空气分子数为n==×6×1023≈3×1021(个)答该气筒每打一次气时,进入车胎内空气分子的个数是3×1021(个). 29.某压缩式喷雾器储液桶的容量为
5.7×10﹣3m3.往桶内倒入
4.2×10﹣3m3的药液后开始打气,打气过程中药液不会向外喷出,如图所示.如果每次能打进
2.5×10﹣4m3的空气,要使喷雾器内空气的压强达4atm,应打气几次?这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?(设大气压强为1atm)【分析】向桶内打气,喷壶内的气体体积不变,压强增大.根据玻意耳定律求解.当空气完全充满药桶后,如果空气压强仍然大于大气压,则药液可以全部喷出.由玻意耳定律求解【解答】解由题设可知,每次打入容器内的气体压强为1atm,建立质量守恒方程,得4P0V=P0V+P0•V0•N,V=
5.7×10﹣3m3﹣
4.2×10﹣3m3,V0=
2.5×10﹣4m3将数据代入得N=18.药液能否全部喷出取决于空气充满药桶时,空气压强与大气压的大小关系由玻意耳定律知,4P0V=
5.7×10﹣3•p代入数据得p=
1.05P0>P0.故可以使喷雾器内药液全部喷完答应打气18次,这个压强能使喷雾器内的药液全部喷完 30.如图(a)所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10﹣3m
2、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=
1.0×105Pa.现将气缸竖直放置,如图(b)所示,取g=10m/s2.求
(1)活塞与气缸底部之间的距离;
(2)加热到675K时封闭气体的压强.【分析】气缸水平放置时,封闭气体的压强等于大气压强,当气缸竖直放置时,封闭气体的压强等于大气压强加活塞重力产生的压强,由于两种情况下气体的温度保持不变,根据等温变化求出此时气体的体积,根据气体的体积可以求出活塞与气缸底部之间的距离;气缸竖直放置后,加温到675K时,如果活塞不能到达卡环,则气体压强仍为大气压强加活塞重力产生的压强,若活塞能到达卡环,则根据到达卡环后气体做等容变化,根据理想气体状态方程可以求出此时封闭气体的压强.【解答】解
(1)气缸水平放置时,封闭气体的压强p1=p0=
1.0×105Pa,温度T1=300K,体积V1=24cm×S,当气缸竖直放置时,封闭气体的压强p2=p0+,解得p2=
1.25×105Pa,温度T2=T1=300K,体积V2=HS.根据理想气体状态方程有=,代入数据解得H=20cm;
(2)假设活塞能到达卡环,由题意有T3=675KV3=36cm×S,根据理想气体状态方程有=,代入数据解得p3=
1.5×105Pa,故假设成立,活塞能达到卡环,气体压强为p3=
1.5×105Pa,答
(1)活塞与气缸底部之间的距离为20cm;
(2)加热到675K时封闭气体的压强
1.5×105pa. 31.如图所示,一根两端开口、横截面积为S=2cm2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L=21cm的气柱,气体的温度为t1=7℃,外界大气压取P0=
1.0×105Pa(相当于75cm高的汞柱的压强).
(1)若在活塞上放一个质量为m=
0.1kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长?(g=10m/s2)
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77℃,此时气柱为多长?
(3)若在
(2)过程中,气体吸收的热量为10J,则气体的内能增加多少?【分析】
(1)根据已知条件,确定两个状态下的状态参量,该过程为等温变化,由波意耳定律即可得知平衡后的气柱长度.
(2)温度发生变化后,确定第三个状态的状态参量,用理想气体的状态方程可计算出温度变化后的气柱长度.
(3)计算出在温度变化过程中气柱变化了多少,从而可计算出对外做功的多少,由热力学第一定律可计算出气体内能的变化.【解答】解
(1)被封闭气体的初状态为P1=P0=
1.0×105Pa=75cmHg,V1=LS=21S,T1=280K末态为P2=P0+=
1.0×105+=
1.05×105pa=
78.75cmHg,V2=L2S,T2=T1=280K根据玻意耳定律,有P1V1=P2V2即P1L1=P2L2得L2==
(2)对气体加热后,气体的状态变为P3=P2,V3=L3S,T3=350K根据盖•吕萨克定律,有即得
(3)气体对外做功W=P2Sh=P2S(L3﹣L2)=
1.05×105×2×10﹣4×(
0.25﹣
0.20)J=
1.05J根据热力学第一定律有△U=W+Q=﹣
1.05+10=
8.95J答
(1)若在活塞上放一个质量为m=
0.1kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为20cm
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2=77℃,此时气柱为25cm.
(3)若在
(2)过程中,气体吸收的热量为10J,则气体的内能增加
8.95J 。