高中物理一轮复习最新单元强化练习试题《分子动理论 热力学定律》难度高整理含答案.docx

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高中物理一轮复习最新单元强化练习试题《分子动理论热力学定律》难度高整理含答案

高中物理一轮复习最新单元强化练习试题

第十四单元分子动理论热力学定律（卷一）

一、选择题：

本题共10小题，每小题5分。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分。

1．下列说法正确的是（　　）

A．1g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

E．0℃的铁和0℃的冰，它们的分子平均动能相等

2．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中（　　）

A．气体温度升高，压强不变

B．气体温度升高，压强变大

C．外界对气体做正功，气体内能增加

D．外界对气体做正功，气体内能减少

E．艾绒燃烧，放出热量，气体内能增加

3.用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示．则下列说法中正确的是（　　）

A．花粉颗粒的运动就是热运动

B．这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动的轨迹

C．在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小不等

D．从花粉颗粒处于a点开始计时，经过36s，花粉颗粒可能不在de连线上

E．花粉颗粒在第三个10s内的平均速率可能比第四个10s内的平均速率大

4．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）

A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C．PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流运动决定的

D．倡导低碳生活，减小煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度

E．PM2.5必然有内能

5.一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程（　　）

A．气体的密度增大

B．外界对气体做功

C．气体从外界吸收了热量

D．气体的内能不变

E．气体的内能增加

6.两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示．图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线．当分子间距为r＝r0时，分子之间合力为零，则下列关于该两分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是（　　）

7．下列说法中正确的是（　　）

A．温度高的物体比温度低的物体热量多

B．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多

C．温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大

D．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等

E．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

8．下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是（　　）

A．分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法

B．微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动

C．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等

D．实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等

E．0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点

9.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中（　　）

A．气体对外界做功，内能减少

B．气体不做功，内能不变

C．气体压强变小，温度降低

D．气体压强变小，温度不变

E．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少

10.一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是（　　）

A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量

B．气体对外做功，内能不变，吸收热量

C．外界对气体做功，内能不变，放出热量

D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功

E．气体分子平均动能不变，压强变小

二、非选择题：

本大题共4小题，共60分。

按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V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的变化过程中，气体________（选填“吸热”或“放热”）；

（4）状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．

12．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.试求：

（结果均保留一位有效数字）

（1）该液化水中含有水分子的总数N；

（2）一个水分子的直径d.

13.我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300K，压强p0＝1atm，封闭气体的体积V0＝3m3，如果将该汽缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．

（1）求990m深处封闭气体的体积（1atm相当于10m深的海水产生的压强）．

（2）下潜过程中封闭气体________（选填“吸热”或“放热”），传递的热量________（选填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功．

14．一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比．在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0.该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p－T图线如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA在同一竖直直线上．求：

（1）状态B的体积；

（2）状态C的体积；

（3）从状态B经由状态C，最终回到状态A的过程中，气体与外界交换的热量是多少？

第十四单元分子动理论热力学定律

卷一答案

1.【答案】CDE

【解析】选CDE.水的摩尔质量是18g/mol，1g水中含有的分子数为：

n＝×6.0×1023≈3.3×1022个，地球的总人数约为70亿，选项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，选项B错误；温度是分子的平均动能的标志，气体的压强增大，温度可能减小，选项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，选项D正确；铁和冰的温度相同，分子平均动能必然相等，选项E正确．

2.【答案】BCE

【解析】选BCE.压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，所以B、C正确，A、D错误，气体吸收艾绒放出的热量，内能增加，E正确．

3.【答案】CDE

【解析】选CDE.热运动是分子的运动，而不是固体颗粒的运动，故A项错误；既然无规则，微粒在每个10秒内也是做无规则运动，并不是沿连线运动，故B错误；在这6段时间内的位移大小并不相同，故平均速度大小不等，故C正确；由运动的无规则性知，D正确；由题图知第三个10秒内的平均速度小于第四个10秒内的平均速度，但这两段时间的平均速率大小关系不能确定，E正确．

4.【答案】CDE

【解析】选CDE.PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C正确；倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，PM2.5必然有内能，D、E正确．

5.【答案】ABD

【解析】选ABD.由题图可得：

从状态A到状态B，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程＝C，知气体的体积V减小，由密度公式ρ＝，故气体的密度增大，选项A正确；由体积减小知，外界对气体做功，故B正确；由温度不变知，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体向外放热，故C、E错误，D正确．

6.【答案】BCE

【解析】选BCE.由于r＝r0时，分子之间的作用力为零，当r＞r0时，分子间的作用力为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增加，当r＜r0时，分子间的作用力为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增加，故r＝r0时，分子势能最小．综上所述，选项B、C、E正确，选项A、D错误．

7.【答案】BCE

【解析】选BCE.热量是在热传递过程中传递的能量，不是状态量，选项A错误；物体的内能与物体的温度、体积等有关，温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，温度是分子平均动能的标志，温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均动能大，选项B、C正确；相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一定相等，选项D错误；由分子势能与分子间距的关系可知，分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，选项E正确．

8.【答案】ACE

【解析】选ACE.A图是油膜法估测分子的大小，图中分子并不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法，选项A正确；B图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故选项B错误；C图中，当两个相邻的分子间距离为r0时，分子力为零，此时它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故选项C正确；D图中，分子的速率不是完全相等的，所以也不要求每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等，故选项D错误；E图是麦克斯韦速率分布规律的图解，0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，故选项E正确．

9.【答案】BDE

【解析】选BDE.a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错；又因容器绝热，Q＝0，由热力学第一定律知，ΔU＝0，故B对；由玻意耳定律知压强减小；稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C错，D、E对．

10.【答案】BDE

【解析】选BDE.活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量，故B、D正确；由于温度保持不变，故分子平均动能不变，气体做等温膨胀，由pV＝C知，压强变小，故E正确．

11.【答案】

（1）等压　

（2）降低　（3）放热

（4）p2（V3－V1）－p1（V3－V2）

【解析】

（1）A→B，对应压强值恒为p2，即为等压过程．

（2）B→C，由＝恒量，V不变，p减小，T降低．

（3）C→D，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ΔU＝W＋Q可知C→D过程放热．

（4）A→B，气体对外界做功WAB＝p2（V3－V1）

B→C，V不变，气体不做功

C→D，V减小，外界对气体做功WCD＝－p1（V3－V2）

状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界做的总功W＝WAB＋WBC＋WCD＝p2（V3－V1）－p1（V3－V2）．

12.【答案】

（1）3×1025个　

（2）4×10－10m

【解析】

（1）水的摩尔体积为

Vm＝＝m3/mol＝1.8×10－5m3/mol

水分子总数为

N＝＝≈3×1025（个）．

（2）建立水分子的球体模型，有＝πd3，可得水分子直径：

d＝＝m≈4×10－10m.

13.【答案】

（1）2.8×10－2m3　

（2）放热　大于

【解析】

（1）当汽缸下潜至990m时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知p＝100atm

根据理想气体状态方程得＝

代入数据得V＝2.8×10－2m3.

（2）下潜过程中温度降低，则ΔU<0，气体体积减小，

则W>0，由ΔU＝Q＋W知，Q<0，放热，且|Q|>W.

14.【答案】见解析

【解析】

（1）由题图可知，从状态A到状态B为等温变化过程，状态B时气体压强为p1＝3p0，设体积为V1，由玻意耳定律得p0V0＝p1V1，解得V1＝.

（2）由题图可知，从状态B到状态C为等压变化过程，状态C时气体温度为T2＝3T0，设体积为V2，由盖－吕萨克定律得＝，解得V2＝V0.

（3）由状态B经状态C回到状态A，外界对气体做的总功为ΔW；从状态B到状态C，设外界对气体做功为ΔWBC，ΔWBC＝p2（V1－V2），联立解得ΔWBC＝－2p0V0；

从状态C回到状态A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以ΔW＝ΔWBC＝－2p0V0，

从状态B经状态C回到状态A，内能增加量为ΔU＝0，气体从外界吸收的热量为ΔQ，内能增加量为ΔU，由热力学第一定律得ΔU＝ΔQ＋ΔW，解得ΔQ＝2p0V0，即气体从外界吸收热量2p0V0.

第十四单元分子动理论热力学定律（二卷）

一、（本题共10小题，每小题6分，在每小题给出的五个选项中，有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1．下列说法中正确的是（　　）

A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动

B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律

C．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小

D．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变

E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

2．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　　）

A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变

B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大

C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的

D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大

E．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小

3.下列有关热现象的分析与判断正确的是（　　）

A.布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越明显

B.在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房间内的气温将会增加

C.温度升高，单位时间内从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，饱和汽压增大

D.一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多

E.在一个大气压下，1g100℃的水吸收2.26×103J热量变为1g100℃的水蒸气。

在这个过程中，2.26×103J＝水蒸气的内能＋水的内能＋水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功

4．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变

B．若气体的内能不变，其状态也一定不变

C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大

D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大

5.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。

已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。

抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。

在此过程中（　　）

A.气体对外界做功，内能减少

B.气体不做功，内能不变

C.气体压强变小，温度不变

D.气体压强变大，温度不变

E.单位时间内撞击容器壁的分子数减少

6.关于分子力，下列说法中正确的是（　　）

A.碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用

B.将两块铅压紧以后能连在一块，说明分子间存在引力

C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力

D.固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力

E.分子间的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小

7．一般情况下，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mv2

B．分子力对乙分子做的功为mv2

C．分子引力比分子斥力多做的功为mv2

D．分子斥力比分子引力多做的功为mv2

E．乙分子克服分子力做的功为mv2

8.下列说法正确的是（　　）

A.第二类永动机违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律

B.布朗运动反映出分子热运动的规律，即小颗粒的运动是液体分子的无规则运动

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果

D.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果

E.从微观上看，气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关

9．下列说法中正确的是（　　）

A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动

B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加

C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加

D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低

E.空调机压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律

10．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。

轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。

离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是（　　）

A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量

B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金从热水中吸收的热量

C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高

D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量

E.叶片在热水中吸收的热量一定大于水和转轮获得动能

二、（本题共4小题，共50分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11.（14分）“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：

A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油酸膜的面积S

B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上

C.用浅盘装入约2cm深的水

D.用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小

E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：

（1）________________________________________________________________________

（2）________________________________________________________________________

上述实验步骤的合理顺序是________。

某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理

C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数

D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开

12.（12分）如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长。

粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气（可视为理想气体），气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝15cm，两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。

现使活塞B缓慢上移，直至水银的被推入细筒中，求活塞B上移的距离。

（设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p0相当于75cm的水银柱产生的压强）

13.（12分）如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象。

已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa。

（1）说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值；

（2）请在图乙所示的坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。

14.（12分）如图，一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距汽缸底部h0处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）。

初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。

已知水银密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，求：

（1）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；

（2）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。

卷二答案

一、（本题共10小题，每小题6分，在每小题给出的五个选项中，有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

1．【答案】ABE

【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞，是由于气体的流动造成的，这不是布朗运动，故A正确；麦克斯韦提出了气体分子速率分布的规律，即“中间多，两头少”，故B正确；分子力的变化比较特殊，随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，分子做负功，分子势能增大，故C错误；一定量理想气体发生绝热膨胀时，不吸收热量，同时对外做功，其内能减小，故D错误；根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。

2．【答案】ACE

【解析】把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项D错误，E正确。

3.【答案】BCD

【解析】布朗运动中固体小颗粒的体积越大，在某一瞬间液体分子对它撞击