第一章 分子动理论与气体实验定律练习（Word含解析）

第1章　分子动理论与气体实验定律
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(共10小题,每小题5分,共50分)
　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.(2020四川宜宾高三一诊)(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.温度越高,扩散进行得越快
B.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.如果液体温度降到很低,分子热运动就会停止
2.(2020江苏常州高三上期末)(多选)关于某一气体在不同温度下的速率分布图像,下列判断正确的是 (　　)
A.T1>T2
B.T1C.两条图线和横轴所包围的面积一定相等
D.两条图线和横轴所包围的面积可能不等
3.(2020河南郑州联盟高三下3月联考)(多选)下列说法中正确的有 (　　)
A.在完全失重的情况下,密封容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B.一定量的理想气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度降低而增加
C.某气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则该气体的分子体积为V0=
D.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
4.(2020陕西渭南高三一模)(多选)关于分子动理论,下列说法正确的是 (　　)
A.若已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数,可求出一个气体分子的体积
B.气体温度升高时,速率较大的分子数占总分子数的比例升高
C.布朗运动不是分子运动,但它能间接反映液体分子在做无规则的运动
D.分子间的引力总是随分子间距离的增大而增大
5.(2021辽宁大连月考)(多选)下列四幅图分别对应四种说法,其中说法正确的是 (　　)
A.a图中,油酸分子并不是球形,但可以当作球形处理,这是一种估算方法
B.b图中,微粒的运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动
C.c图中,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.d图中,0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点
6.(2020河北衡水中学高三下一调)(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.两个分子间的距离r存在某一值r0(平衡位置处),当r大于r0时,分子间斥力大于引力;当r小于r0时分子间斥力小于引力
B.布朗运动不是液体分子的运动,但它可以反映出分子在做无规则运动
C.用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙
D.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,但最终还是达不到绝对零度
7.(2020吉林长春三中高三下二模)(多选)关于理想气体,下列说法正确的是 (　　)
A.已知气体的摩尔质量和阿伏伽德罗常数,可估算一个气体分子的质量
B.已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数,可估算一个气体分子的直径
C.气体压强是由于气体分子间表现为斥力而产生的
D.气体压强是由于气体分子无规则运动撞击器壁而产生的
8.(2021辽宁本溪高二月考)如图所示是一种火炮的复位装置示意图,开炮时,炮管反冲带动连杆活塞使油压缩空气,此过程空气跟外界没有热传递,反冲结束后,被压缩的空气推动活塞使炮管复位。设开炮前封闭空气的压强为p1,热力学温度为T1,空气体积为V1,炮管反冲使空气的热力学温度变为T2,空气体积压缩为V2,则反冲后空气的压强为 (　　)
A. B.
C. D.
9.(2021山东日照青山学校高二期中)(多选)如图,两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置,与水平面间的夹角为θ,一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中,能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的是 (　　)
A.降低环境温度
B.在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管
C.保持θ角不变,使玻璃管减速上升
D.以过b端的竖直轴为转动轴转动玻璃管
10.(2021湖南师大附中高二月考)研究表明,新冠病毒耐寒不耐热,在温度超过56 ℃的环境中,30分钟就可以灭活。如图所示,含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在粗细均匀的绝热气缸下部a内,气缸顶端有一绝热阀门K,气缸底部接有电热丝E,气缸的总高度h=90 cm。a缸内被封闭气体初始温度t1=27 ℃,活塞与底部的距离h1=60 cm,活塞和气缸间的摩擦不计。若阀门K始终打开,电热丝通电一段时间,稳定后活塞与底部的距离h2=66 cm,关于上述变化过程,下列说法正确的是 (　　)
A.b气缸中逸出的气体占原b气缸中气体的
B.a气缸中的气体吸收热量,压强增大
C.稳定后,a气缸内的气体温度为50 ℃
D.稳定后,保持该温度不变再持续30分钟,a气缸内新冠病毒能够被灭活
二、非选择题(共5小题,50分)
11.(2020江苏南京中华中学高二下段考)(7分)在用油膜法估测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到
250 mL的刻度,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到
1.0 mL,恰好共滴了100滴;
③在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油膜的形状;
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上,算出完整的方格有67个,大于半格的有14个,小于半格的有19个。
(1)这种估测方法是将每个分子视为　　　　,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为　　　　,这层油膜的厚度可视为油酸分子的　　　　。
(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
　　　　m3,求得的油酸分子的直径为　　　　m。(结果全部保留一位有效数字)
12.(2020江苏苏北四市期末)(7分)2020年1月1日起,TPMS(胎压监测系统)强制安装法规将开始执行。汽车行驶时,TPMS显示某一轮胎内的气体温度为27 ℃,压强为250 kPa,已知该轮胎的容积为30 L。阿伏伽德罗常数为NA=6.0×1023 mol-1,标准状态下1 mol任何气体的体积为22.4 L,1 atm=100 kPa。求该轮胎内气体的分子数。(结果保留一位有效数字)
13.(2020重庆高三上一诊)(12分)有一内径相同的U形玻璃细管ABCD,A端封闭、D端开口,AB、CD长度均为40 cm,BC长度为19 cm。用水银封闭一定质量的理想气体在A端,竖直段水银柱长为18 cm,水平段水银柱长为4 cm,如图所示。已知大气压强为75 cmHg,温度为27 ℃,现将U形玻璃细管以BC为轴缓慢翻转直到A、D端竖直向上,求:
(1)翻转后AB管中水银柱的长度;
(2)保持A、D端竖直向上,缓慢升高A中气体的温度,使CD管中的水银柱长度变为18 cm,求此时气体的温度。
14.(2021江苏阜宁中学高二期末)(11分)气缸质量为M,活塞质量为m、横截面积为S,内部封闭一定质量的理想气体。先将气缸静置在水平面上,如图甲所示,气体高度为L1;后保持温度不变,将气缸悬挂在天花板上,如图乙所示,气体高度为L2;再保持悬挂状态,改变气体温度T1,当气体温度达到T2时,气体高度再回到L1。已知大气压强为p0,重力加速度为g。不计活塞与气缸间的摩擦。求:(用M、m、S、P0、T1、g表示)
(1)气体高度L1和L2的比值;
(2)气体温度T2的表达式;
(3)在图丙T-V图中画出气体变化情况。
15.(2020重庆高三学业质量第一次调研)(13分)如图所示,右端封闭、左端开口的导热良好的U形玻璃管左右两侧粗细不同,右侧粗玻璃管半径为左侧细玻璃管半径的3倍,两管中装入高度差为10 cm的水银,右侧封闭气体长18 cm,左侧水银面距管口8 cm。现将左管口用一与玻璃管接触良好的活塞封闭(图中未画出),并将活塞缓慢推入管中,直到左、右两管水银面等高。外界大气压强为75 cmHg,环境温度不变,不计活塞与管内壁间的摩擦。求:
(1)两管水银面等高时左侧气体的压强;
(2)整个过程活塞移动的距离(保留三位有效数字)。
答案全解全析
第1章　分子动理论与气体实验定律
本章达标检测
一、选择题
1.AC　温度越高,分子无规则运动越激烈,扩散进行得就越快,故A正确;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,故B错误,C正确;理论上,只有温度降到绝对零度,分子热运动才会停止,故D错误。
2.BC　温度越高分子热运动越激烈,分子热运动激烈是指速率大的分子所占的比例大,温度为T2的图线,速率大的分子所占的比例大,温度高;温度为T1的图线,速率大的分子所占比例小,温度低,故T13.BD　气体的压强是大量的气体分子对器壁频繁碰撞而产生的,与是否失重无关,故A错误;一定量的理想气体,在压强不变时,温度降低,则体积减小,气体的密度变大,分子的平均动能减小,则单个气体分子对器壁的平均碰撞力减小,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数增加,故B正确;某气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则该气体的一个分子占据的空间的体积为V0=,气体分子的体积远小于分子占据的空间的体积,故C错误;物体的内能与物体的温度、体积及物质的量等都有关系,则温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大,故D正确。
4.BC　由气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数,可以算出气体分子所占的体积,但是得不到气体分子的体积,故A错误;根据速率分布规律图,气体温度升高时,速率较大的分子数占总分子数的比例升高,故B正确;布朗运动是指悬浮在液体中微粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动,布朗运动是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的,布朗运动间接反映液体分子在做无规则的运动,故C正确;分子间同时存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力均随着分子间距离的增大而减小,故D错误。
5.ACD　题图a是油膜法估测分子的大小,图中分子并不是球形,但可以当作球形处理,这是一种估算方法,选项A正确;题图b中显示的是布朗运动,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;题图c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;题图d是气体分子速率分布规律的图像,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D正确。
6.BD　两个分子间的距离r存在某一值r0(平衡位置处),当r大于r0时,分子间斥力小于引力;当r小于r0时分子间斥力大于引力,A错误;布朗运动不是液体分子的运动,是固体微粒的无规则运动,但它可以反映出液体分子在做无规则运动,B正确;用手捏面包,面包体积会缩小,只能说明面包内有气孔,C错误;绝对零度只能无限接近,不能达到,D正确。
7.AD　一个分子的质量m0=,已知气体的摩尔质量和阿伏伽德罗常数,可估算一个气体分子的质量,A正确;一个气体分子占据的体积V0=,已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数,不可以估算一个气体分子的直径,B错误;气体压强是由于气体分子无规则运动撞击器壁而产生的,气体分子之间的距离较大,几乎不体现分子力,C错误,D正确。
8.C　根据理想气体状态方程得,=,解得反冲后空气的压强为p2=。故选C。
9.CD　假定两段空气柱的体积不变,即V1、V2不变,初始温度为T,当温度降低ΔT时,b端气柱的压强由p1减至p'1,则Δp1=p1-p'1,a端气柱的压强由p2减至p'2,Δp2=p2-p'2,由查理定律得Δp1=ΔT、Δp2=ΔT,因为p2=p1+h>p1,所以Δp1<Δp2,即水银柱应向b移动,故A错误;在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管,使θ角变大,如果将玻璃管竖直时,很明显增大了对下部气体的压力,水银柱向b端移动,故B错误;玻璃管竖直向上减速运动时,加速度向下,把加速度沿管方向和垂直管方向分解,有沿管向下的加速度,说明上部分气体压强增大,体积应减小,故水银柱向a端移动,故C正确;以竖直轴转动时,水银柱做圆周运动,需要向心力,根据牛顿第二定律得上部气体对水银柱的压力要增大,所以水银柱应向a端移动,故D正确。故选C、D。
10.D　由题意可知,原b气缸的高度h'1=h-h1=30 cm
当a气缸稳定后活塞与底部的距离h2=66 cm
此时b气缸的高度h'2=h-h2=24 cm
设活塞的面积为S,那么b气缸中逸出的气体与原b气缸中气体之比为
=,故A错误;
由于K始终打开,a气缸中的气体的压强不变,由盖—吕萨克定律可得=
代入数据求得t2=57 ℃,B、C错误,D正确。
故选D。
二、非选择题
11.答案　(1)球体(1分)　单分子油膜(1分)　直径(1分)
(2)4×10-12(2分)　5×10-10(2分)
解析　(1)这种估测方法是将每个分子视为球体,让油酸尽可能在水面散开,形成的油膜可视为单分子油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=× mL=4×10-12 m3。超过半格的方格个数为n=67+14=81(个),则油膜的面积为S=81×1 cm×1 cm=81 cm2=8.1×
10-3 m2。油酸在水面上形成单分子油膜,则油酸分子的直径为d== m≈5×
10-10 m。
12.答案　2×1024
解析　设胎内气体在100 kPa、0 ℃状态下的体积为V0,根据理想气体状态方程有:=, (3分)
代入解得:V0=68.25 L(2分)
则胎内气体分子数为:N=NA≈2×1024(个)。 (2分)
13.答案　(1)9 cm　(2)477 ℃
解析　(1)翻转前:p1=(75+18)cmHg=93 cmHg;V1=(40-18)cm×S=22 cm×S;T1=(273+27)K=300 K(1分)
设翻转后AB管中水银柱的长度为h,则:p2=(75-h) cmHg;V2=(40-h)S (1分)
根据玻意耳定律:p1V1=p2V2, (2分)
解得h=9 cm; (2分)
保持 A、D 端竖直向上,则此时p3=(75+18)cmHg=93 cmHg;V1=(40+15)cm×S=
55 cm×S, (1分)
根据理想气体状态方程有=, (2分)
解得T3=750 K, (2分)
则t3=(750-273)℃=477 ℃。 (1分)
14.答案　(1)　(2)T1　(3)见解析图
解析　(1)图甲中,活塞静止,则有
pAS=p0S+mg
解得
pA= (1分)
对图乙中整体分析,则有
F=Mg+mg (1分)
对活塞分析,则有
F+pBS=p0S+mg (1分)
解得
pB= (1分)
根据玻意耳定律得
pAL1S=pBL2S (1分)
解得
= (1分)
(2)再保持悬挂状态,改变气体温度T1,当气体温度达到T2时,其高度再回到L1,此过程为等压过程,则有
= (1分)
则有T2=T1=T1 (1分)
(3)状态1压强、体积、温度分别为
p1=p0+,V1=L1S,T1
状态2压强、体积、温度分别为
p2=p0-,V2=L2S,T1
状态3压强、体积、温度分别为
p3=p0-,V3=L1S,T2=
由状态1到状态2,发生等温变化,图线平行于横轴;由状态2到状态3发生等压变化,图线斜率不变,且延长线过原点。如图所示
(3分)
15.答案　(1)90 cmHg　(2)10.3 cm
解析　(1)设左侧玻璃管的横截面积为S,左、右液面等高时,右液面上升x1,左液面下降x2,则有
x1+x2=10 cm(2分)
9Sx1=Sx2 (2分)
解得:x1=1 cm,x2=9 cm(2分)
右侧气体等温变化,根据玻意耳定律有p1V1=p1'V1',则有
p1=p0+10 cmHg=85 cmHg,V1=18 cm×9S,V1'=17 cm×9S
可得p1'=90 cmHg(2分)
等高时左侧气体的压强p2'=p1'=90 cmHg(2分)
(2)左边气体等温变化,根据玻意耳定律有p2V2=p2'V2'
p2=p0=75 cmHg,V2=8 cm×S
p2'=p1'=90 cmHg,V2'=L2S
解得空气柱后来长L2'=6.7 cm(2分)
活塞下降d,则d=18 cm-6.7 cm-1 cm=10.3 cm(1分)