模块综合检测
(分值:100分 时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.)
1.(2013·北京高考)下列说法正确的是( )
A.液体中悬浮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
【解析】 根据布朗运动的定义及热力学第一定律来判断.布朗运动是指液体中悬浮微粒的无规则运动,而不是指液体分子的运动,选项A正确,选项B错误;改变物体内能的方式有做功和传热,当仅知道物体从外界吸收热量或者物体对外界做功时无法判断物体内能的变化,选项C、D错误.
【答案】 A
2.下列说法中正确的是( )
A.扩散运动向着更为无序的方向进行,是可逆过程
B.物体的内能取决于温度、体积和物质的量
C.分子间作用力随分子间距离的增大而减小
D.液晶对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化
【解析】 扩散运动是不可逆的,A错误;若r<r0,则随分子间距离的增大,分子间作用力先减小,后增大,再减小,C错误.
【答案】 BD
3.对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( )
A.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强减小
B.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大
C.如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大
D.如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越小
【解析】 对于一定质量的理想气体,如果保持气体的体积不变,温度升高,分子热运动加快,压强增大,B项正确,A项错误;如果保持气体的温度不变,属于等温变化,体积越小,压强越大,C项正确;如果保持气体的压强不变,做等压变化,温度越高,体积增大,D项错误.
【答案】 BC
4.如图1所示为两分子间距离与分子势能之间的关系图象则下列说法中正确的是( )
图1
A.当两分子间距离r=r1时,分子势能为零,分子间相互作用的引力和斥力也均为零
B.当两分子间距离r=r2时,分子势能最小,分子间相互作用的引力和斥力也最小
C.当两分子间距离rD.当两分子间距离r>r2时,随着r的增大,分子势能增大,分子间相互作用的引力和斥力也增大
【解析】 当两分子间距离r=r1时,分子势能为零,但r<r0,分子力表现为斥力,选项A错误; 由于r2=r0,分子势能最小,分子间相互作用的引力和斥力相等但不是最小,选项B错误; 当r>r2时, 由图象可以看出分子势能随着r的增大而增大,而分子间相互作用的引力和斥力逐渐减小,选项D错误.
【答案】 C
5.下列说法中正确的有( )
A.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律
B.热机的效率从原理上讲可达100%
C.因为能量守恒,所以“能源危机”是不可能的
D. 自然界中的能量尽管是守恒的,但有的能量便于利用,有的不便于利用,故要节约能源
【解析】 第二类永动机是指从单一热源吸收,全部用来对外做功而不引起其他变化的机器,它并不违背能量守恒定律,却违背了热力学第二定律; 第一类永动机是不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器,它违背能量守恒定律,所以选项A错误. 从热力学第二定律的表述可知,任何热机的效率都达不到100%, 因此B错误.关于“能源危机”必须明确以下几点: (1)能源是提供能量的资源,如煤、石油等. (2)人们在消耗能源时,放出热量,部分转化为内能,部分转化为机械能,但最终基本上都转化成了内能,人们无法把这些内能全部收集起来重新利用(能量耗散),而可供利用的能源是有限的. 因此, “能源危机”并非说明能量不守恒.故C选项错误,D选项正确.
【答案】 D
6.(2013·福建高考)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的空气体积为( )
A.V B.V
C.V D.V
【解析】 取充入气体后的轮胎内的气体为研究对象,设充入气体体积为V′,则
初态p1=p0,V1=V+V′;末态p2=p,V2=V
由玻意耳定律可得:p0(V+V′)=pV
解之得:V′=(-1)V,故选项C正确.
【答案】 C
7.夏天,如果自行车内胎充气过足,又在阳光下曝晒(曝晒过程中内胎容积几乎不变),很容易爆胎.关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.在爆胎前的过程中,随着温度升高,车胎内气体压强将增大
B.在爆胎前的过程中,随着温度升高,车胎内气体将向外放出热量
C.爆胎是车胎内分子分布密度增大,气体分子间斥力急剧增大造成的
D.爆胎是车胎内温度升高,每个气体分子的动能都急剧增大造成的
【解析】 由查理定律可知,随着气体的吸热进行,胎内温度升高,压强增大,A对,B错;爆胎是因为温度升高,分子的平均速率增大,对胎壁撞击力增大,压强增加.
【答案】 A
8.下列说法中正确的是( )
A.液晶既有液体的流动性,又具有光学各向异性
B.饱和汽压随温度的升高而变小
C.单晶体具有规则形状,且有各向异性的特征
D.可以从单一热源吸取热量,使之全部变成有用的机械功,而不产生其他影响
【解析】 液晶具有单晶体的特性,物理性质具有各向异性,A对;饱和汽压随温度的升高变大,B错;单晶体具有规则几何形状,物理特性具有各向异性,C对;热力学第二定律表明从单一热源吸取热量,用来全部做功而不产生其他影响是不可能的,D错.
【答案】 AC
9.假设高空实验火箭起飞前,仪器舱内气体的压强p0=1atm,温度t0=27 ℃,在火箭竖直向上飞行一段时间后,舱内气体压强p=1.2p0,已知仪器舱是密封的,那么,这段过程中舱内温度是( )
A.16.2 ℃ B.32.4 ℃
C.360 K D.180 K
【解析】 加速前后,仪器舱内气体等容变化,可以用查理定律求得舱内温度.以舱内气体为研究对象,由查理定律得=,解得T=360 K.
【答案】 C
10.一定质量的理想气体的状态变化过程如图2所示,第1种变化是从A到B,第2种变化是从A到C,比较两种变化过程( )
图2
A.A到C过程气体吸收热量较多
B.A到B过程气体吸收热量较多
C.两个过程气体吸收热量一样
D.两个过程气体内能增加相同
【解析】 在p-T图象中,等容线是过原点的倾斜直线,如图所示,可知VC>VA>VB,故从A→C,气体对外做功多;由TB=TC可知两过程内能增量相同,根据ΔU=W+Q可知,从A→C,气体吸收热量多,选项A、D正确,而B、C错误.
【答案】 AD
二、非选择题(本题共6小题,共60分.计算题解答应写出必要的方程式和重要的演算步骤,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.(6分)一本书的面积大约为0.02 m2,若地面大气压p0=1.0×105 Pa,地面附近重力加速度g=10 m/s2,空气平均摩尔质量为M=3.0×10-2 kg·mol-1,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,则书本上空空气的总质量m=________kg;书本上空空气的分子总数N=________个(结果保留两位有效数字).
【解析】 大气压可看做是由空气重量产生的,p0=mg/S,代入数据解出:m=2.0×102 kg,分子总数N=mNA/M=4.0×1027个.
【答案】 2.0×102 4.0×1027
12.(6分)(2013·山东高考)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990 m深处的海水温度为280 K.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3所示,导热良好的气缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度T0=300 K,压强p0=1 atm,封闭气体的体积V0=3 m3,如果将该气缸下潜至990 m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体.
图3
(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强).
(2)下潜过程中封闭气体________(填“吸热”或“放热”),传递的热量________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功.
【解析】 (1)①当气缸下潜至990 m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=100 atm①
根据理想气体状态方程得
=②
代入数据得
V=2.8×10-2 m3.③
(2)放热;大于.
【答案】 (1)2.8×10-2 m3 (2)放热 大于
13.(8分)教室的容积是100 m3,在温度是7 ℃时,大气压强为1.0×105 Pa,室内空气的质量是130 kg,当温度升高到27 ℃时大气压强为1.05×105 Pa,教室内空气质量是多少?
【解析】 初态p1=1.0×105 Pa,V1=100 m3
T1=(273+7) K=280 K
末态p2=1.05×105 Pa,T2=300 K
根据理想气体状态方程=得
V2=V1=m3
故V2>V1,因此有气体流出房间
m2=m1=127.4 kg.
【答案】 127.4 kg
14.(10分)某同学家新买了一台双门电冰箱,冷藏室容积107 L,冷冻室容积118 L,假设室内空气为理想气体.
(1)若室内空气的摩尔体积为22.5×10-3m3/mol,阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1,在家中关闭冰箱封门后,电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子?
(2)冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部,请分析说明这是否违背热力学第二定律.
【解析】 (1)N=NA=×6.0×1023=6.0×1024(个).
(2)不违背热力学第二定律,因为热量不是自发的由低温向高温传递,电冰箱工作过程中要消耗电能.
【答案】 (1)6.0×1024 (2)见解析
15.(14分)如图4所示,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直
图4
放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔.管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1.然后,将活塞上方的气体缓慢抽出,当活塞上方的压强达到p0时,活塞下方气体的体积为V1,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1,活塞因重力而产生的压强为0.5p0.继续将活塞上方抽成真空并密封.整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变.然后将密封的气体缓慢加热.求:
(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;
(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强.
【解析】 (1)活塞上方的压强为p0时,活塞下方气体的体积为V1,抽气过程为等温过程,活塞上面抽成真空时,下面气体的压强为0.5p0.由玻意耳定律得=①
式中V是抽成真空时活塞下面气体的体积,此后,气体等压膨胀,由盖·吕萨克定律得
=②
式中T是活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度,由①②得
T=1.2T1③
(2)活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程,由查理定律得
=④
式中p2是气体温度达到1.8T1时气体的压强.
由③④式得p2=0.75p0.
【答案】 (1)1.2T1 (2)0.75p0
16.(16分)我国载人航天工程取得很大进展,不久的将来中国航天员将登上月球.某学校兴趣小组的同学,通过查资料知道:月球半径R=1.7×106 m,月球表面重力加速度g=1.6 m/s2.为开发月球的需要,设想在月球表面覆盖一层厚度为h的大气,使月球表面附近的大气压达到p0=1.0×105 Pa,已知大气层厚度h=1.3×103 m比月球半径小得多,假设月球表面初始没有空气.试估算
(1)应在月球表面添加的大气层的总质量m;(月球表面的大气压强由大气的重力产生)
(2)月球大气层的分子数为多少?
(3)分子间的距离为多少?(空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1)
【解析】 (1)月球的表面积S=4πR2,月球大气的重力与大气压力大小相等mg=p0S,所以大气的总质量m=
代入数据可得
m=
≈2.27×1018 kg
(2)月球大气层的分子数为
N=NA=×6.0×1023个
≈4.7×1043个
(3)可以认为每一个气体分子占据空间为一个立方体,小立方体紧密排列,其边长即为分子间的距离.设分子间距离为a,大气层中气体的体积为V,则有V=4πR2h,a=
则a==≈1.0×10-9m.
【答案】 (1)2.27×1018 kg (2)4.7×1043个
(3)1.0×10-9m
综合检测(一)
第七章 分子动理论
(分值:100分 时间:60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分,共42分.每小题至少有一个答案是正确的,把正确答案的字母填在题后的括号内.)
1.(2013·东北师大附中)表面平滑的太空飞行器在太空中相互摩擦时,很容易发生“粘合”现象,这是由于( )
A.摩擦生热的作用 B.化学反应的作用
C.分子力的作用 D.万有引力的作用
【解析】 当表面平滑的飞行器在太空中相互摩擦时,可以使相互接触的两个表面上有许多分子间的距离达到分子力作用的范围,而发生“粘合”,因此发生“粘合”现象的原因是分子力的作用.
【答案】 C
2.(2013·潍坊一中高二检测)只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体分子间的平均距离( )
A.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和质量
B.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和密度
C.阿伏加德罗常数,该气体的摩尔质量和体积
D.该气体的密度、体积和摩尔质量
【解析】 将气体分子平均活动空间看成是立方体,则L3==,选项B正确.
【答案】 B
3.下列说法中正确的是( )
A.温度低的物体内能小
B.温度低的物体分子运动的平均速率小
C.物体做加速运动时速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大
D.物体体积改变,内能可能不变
【解析】 内能是指物体内部所有分子平均动能和分子势能的总和,温度仅是分子平均动能的标志,故温度低的物体内能不一定小,A错;温度低的物体分子平均动能小,但由于不同物质分子质量不同,所以温度低的物体分子平均速率不一定小,B错;物体做加速运动时,速度增大,机械能中的动能增大,但分子热运动的平均动能与机械能无关,而与温度有关,故C错;物体体积改变,分子势能改变,但内能不一定变,D对.
【答案】 D
4.(2013·佛山高二检测)分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生,并随着分子间距离的变化而变化.则( )
A.分子间引力随分子间距的增大而增大
B.分子间斥力随分子间距的减小而增大
C.分子间相互作用力随分子间距的增大而增大
D.分子间相互作用力随分子间距的减小而增大
【解析】 根据分子力与分子间距离关系图象,如图所示,知选项B正确.
【答案】 B
5.关于扩散现象和布朗运动的说法正确的是( )
A.扩散现象发生的条件是两种物体浓度不同,而布朗运动发生的条件是固体颗粒悬浮在气体或液体中
B.扩散现象证实分子在做无规则运动,布朗运动说明小颗粒分子在做无规则运动
C.扩散现象和布朗运动都说明分子在做无规则运动
D.以上说法均不对
【解析】 A对扩散现象和布朗运动的条件描述是正确的;B对布朗运动的研究对象的描述是正确的,但布朗运动说明了液体分子的无规则运动,故B错,C对.
【答案】 AC
6.设r=r0时分子间的作用力为零,则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中,下列说法中正确的是( )
A.r>r0时,分子力做正功,动能不断增大,势能减小
B.r=r0时,动能最大,势能最小
C.r<r0时,分子力做负功,动能减小,势能增大
D.以上说法不对
【解析】 两个分子从远处开始靠近的过程中,r>r0时,两者之间是引力,引力对分子做正功,分子势能减小,由动能定理可知,分子动能增大,故A项正确.当r<r0时两者之间是斥力,对分子做负功,分子势能增大,由动能定理可知,分子动能减小,故C项正确.由以上两种情况分析可知,当r=r0时,分子的动能最大,分子势能最小,B项也正确.本题正确选项为A、B、C.
【答案】 ABC
7.根据分子动理论,下列说法正确的是( )
A.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动,就是分子的热运动
C.分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而减小
D.分子势能随着分子间的距离的增大,可能先减小后增大
【解析】 气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间,而非一个气体分子的体积,A错误.墨水中小炭粒的无规则运动为固体小颗粒的无规则运动,而非分子的热运动,B错误.分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小,C正确.当两分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,此时分子势能随分子间距离的增大而减小;当两分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,此时分子势能随分子间距离的增大而增大,D正确.
【答案】 CD
二、非选择题(本题共5个小题,共58分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)
8.(8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2 cm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步骤不完整的,请指出:
(1)______________________________________________________________
(2)______________________________________________________________
上述实验步骤的合理顺序是________.
【解析】 (1)C步骤中,要在水面上撒上痱子粉或石膏粉.
(2)实验时,还需要:F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目.实验步骤的合理顺序是CFBAED.
【答案】 见解析
9.(10分)(2011·大纲全国高考)在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.
②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定.
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________.(填写步骤前面的数字)
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为______m.(结果保留一位有效数字)
【解析】 根据纯油酸的体积V和油膜面积S,可计算出油膜的厚度L,把油膜厚度L视为油酸分子的直径,则d=,每滴油酸酒精溶液的体积是 cm3,而1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V=× cm3,则根据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为5×10-10 m.
【答案】 (1)④①②⑤③ (2)5×10-10
10.(12分)银是电阻率很小的导电体,假设银导线中50%的银原子的最外层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子.求银导线中自由电子数的密度(即单位体积内银导线中自由电子的个数).计算时取银的密度ρ=1.0×104 kg/m3,银的摩尔质量M=0.10 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.(计算结果保留两位有效数字)
【解析】 1 m3银导线的质量m=ρV=1.0×104 kg
这些银的物质的量n==1.0×105 mol
含有银原子的数目N=nNA=6.0×1028个
银导线中自由电子数的密度为
ρe==3.0×1028 m-3.
【答案】 3.0×1028 m-3
11.(14分)(2012·上海交大附中高二检测)用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10-9 m3,碳的密度为2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常量为6.0×1023 mol-1,则该小碳粒含分子数约为多少?(取一位有效数字)
【解析】 设小颗粒边长为a,则放大600倍后,其体积为
V=(600a)3=0.1×10-9 m3
实际体积为V′=a3= m3
质量为m=ρ×V′=×10-15 kg
含分子数为n==×6.0×1023个≈5×1010个.
【答案】 5×1010个
12.(14分)目前,环境污染已非常严重,瓶装纯净水已经占领柜台.再严重下去,瓶装纯净空气也会上市.设瓶子的容积为500 mL,空气的摩尔质量M=29×10-3 kg/mol.按标准状况计算,NA=6.0×1023 mol-1,试估算:
(1)空气分子的平均质量是多少?
(2)一瓶纯净空气的质量是多少?
(3)一瓶中约有多少个气体分子?
【解析】 (1)m== kg
=4.8×10-26 kg.
(2)m空=ρV瓶=
= kg
=6.5×10-4 kg.
(3)分子数N=nNA=·NA
=个
=1.3×1022个.
【答案】 (1)4.8×10-26 kg (2)6.5×10-4 kg
(3)1.3×1022个
综合检测(二)
第八章 气体
(分值:100分 时间:60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分.共42分.每小题至少有一个答案是正确的,把正确答案的字母填在题后的括号内.)
1.(2013·郑州高二检测)图中,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,t为摄氏温度.各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是( )
【解析】 根据玻意耳定律pV=C可知p=C·,故图象A、B、C正确.
【答案】 ABC
2.(2011·四川高考)气体能够充满密闭容器,说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( )
A.气体分子可以做布朗运动
B.气体分子的动能都一样大
C.相互作用力十分微弱,气体分子可以自由运动
D.相互作用力十分微弱,气体分子间的距离都一样大
【解析】 布朗运动是指悬浮颗粒因受分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒的无规则运动,选项A错误;气体因不断相互碰撞其动能瞬息万变,因此才引入了分子的平均动能,选项B错误;气体分子不停地做无规则热运动,其分子间的距离大于10r0,因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外,相互作用力十分微弱,分子的运动是相对自由的,可以充满所能达到的整个空间,故选项C正确;气体分子在不停地做无规则运动,分子间距离不断变化,故选项D错误.
【答案】 C
3.一只两端封闭、粗细均匀的玻璃管水平放置,玻璃管中有一段长57 cm的水银柱把空气柱分成1 atm、30 cm长的两段,今将玻璃管缓缓竖立起来,则上下两段气柱的长度分别为( )
A.30 cm,30 cm B.35 cm,25 cm
C.40 cm,20 cm D.45 cm,15 cm
【解析】 玻璃管水平放置时,两部分气体的状态相同,压强都是76 cmHg,体积为30S,竖立起来后,设上段气体的压强为p′体积为lS,则下段气体的压强为p′+57,体积为(60-l)S,分别根据玻意耳定律可得:
上段气体:76×30S=p′lS
下段气体:76×30S=(p′+57)(60-l) S
可得l=40 cm
则下段气体长度
l′=60 cm-40 cm=20 cm,即选项C是正确的.
【答案】 C
图1
4.用如图1所示的实验装置来研究气体等容变化的规律.A、B管下端由软管相连,注入一定量的水银,烧瓶中封有一定量的某种气体,开始时A、B两管中水银面一样高,那么为了保持瓶中气体体积不变( )
A.将烧瓶浸入热水中,应将A管向上移动
B.将烧瓶浸入热水中,应将A管向下移动
C.将烧瓶浸入冰水中,应将A管向上移动
D.将烧瓶浸入冰水中,应将A管向下移动
【解析】 将烧瓶浸入热水中,气体温度升高,压强增大,要维持体积不变,应将A管向上移动增大A、B管中的水银面的高度差,故选项A正确,选项B错误;将烧瓶浸入冰水中,气体温度降低,压强减小,要维持体积不变,应将A管向下移动增大A、B管中的水银面的高度差,故选项D正确,选项C错误.
【答案】 AD
5.(2013·浏阳高二检测)图2中A、B两点,代表一定质量理想气体的两个不同的状态,状态A的温度为TA,状态B的温度为TB.由图可知( )
图2
A.TB=2TA B.TB=4TA
C.TB=6TA D.TB=8TA
【解析】 对一定质量的理想气体,A、B两个状态的状态参量分别为:pA=2 atm,VA=1 L;pB=3 atm,VB=4 L.
根据理想气体状态方程=,可得===.故选项C正确.
【答案】 C
6.分子都在做无规则的运动,但大量分子的速率分布却有一定的规律性,如图3所示,下列说法正确的是( )
图3
A.在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,其余少数分子的速率都小于该数值
B.高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率
C.高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大
D.高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率
【解析】 由图象可知,在一定温度下,大多数分子的速率接近某个数值.其余少数分子的速率有的大于、有的小于该值,故A错.同样可以看出B错.由图象可看出,高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大,高温状态下最多数分子对应的速率大于低温状态下最多数分子对应的速率,C、D正确.
【答案】 CD
7.甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲、p乙.且p甲<p乙,则( )
A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
【解析】 甲乙两种气体分子密集程度相同,但压强p甲<p乙,说明甲气体分子平均动能小于乙气体分子平均动能,即甲的温度低.
【答案】 BC
二、非选择题(本题共5个小题,共58分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)
8.(8分)一根粗细均匀长 1.0 m的直玻璃管,上端封闭,下端开口,将它竖直地缓慢插入深水池中,直到管内水面距管上端 0.50 m为止.已知水的密度为 1.0×103 kg/m3,重力加速度为 10 m/s2,大气压强为 1.0×105Pa,则这时管内、外水面的高度差为________.
【解析】 被封进管中的空气初状态p0=1.0×105 Pa,V0=SL,末状态 p=p0+ρgh水,V=SL=V0,据玻意耳定律,p0V0=pV,即可得:
p0V0=(p0+ρgh水)V0,
则h水==10 m.
【答案】 10 m
9.(10分)为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时所能承受的最大内部压强,某同学自行设计制作了一个简易的测试装置.该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器.测试过程可分为如下操作步骤:
a.记录密闭容器内空气的初始温度t1;
B.当安全阀开始漏气时,记录容器内空气的温度t2;
c.用电加热器加热容器内的空气;
D.将待测安全阀安装在容器盖上;
e.盖紧装有安全阀的容器盖,将一定量空气密闭在容器内.
(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序排列:________;
(2)若测得的温度分别为t1=27 ℃,t2=87 ℃,已知大气压强为1.0×105 Pa,则测试结果是:这个安全阀能承受的最大内部压强是________.
【解析】 (1)将安全阀安装在容器盖上,然后密封空气,记录其初始温度t1,然后加热密封空气,待漏气时记录容器内空气温度t2,故正确操作顺序为deacb.
(2)已知T1=300 K,T2=360 K,p0=1.0×105 Pa,由于密封空气的体积不变,由查理定律可得=,p==Pa=1.2×105 Pa.
【答案】 (1)deacb (2)1.2×105 Pa
10.(12分)(2013·青岛高二检测)如图4所示,带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,其下部放入盛水的烧杯中.注射器活塞的横截面积S=5×10-5 m2,活塞及框架的总质量m0=5×10-2 kg,大气压强p0=1.0×105 Pa.当水温为t0=13 ℃时,注射器内气体的体积为5.5 mL.(g=10 m/s2)
图4
(1)向烧杯中加入热水,稳定后测得t1=65 ℃时,气体的体积为多大?
(2)保持水温t1=65 ℃不变,为使气体的体积恢复到5.5 mL,则要在框架上挂质量多大的钩码?
【解析】 (1)由盖·吕萨克定律=得V1=6.5 mL.
(2)由查理定律得=
解得m=0.1 kg.
【答案】 (1)6.5 mL (2)0.1 kg
11.(12分)活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的,已知某贮气罐的容积为V0,气泵气筒的容积为V,设抽气过程中温度不变,贮气罐内气体原来压强是p0,抽气2次后,贮气罐内气体压强变为多少?
【解析】 抽气1次后,p1(V0+V)=p0V0①
抽气2次后,p2(V0+V)=p1V0②
解得p2=()2p0.
【答案】 ()2p0
图5
12.(16分)如图5所示,一个圆形气缸直立在地面上,内有一个具有质量而无摩擦的绝热活塞,把气缸分成容积相同的A、B两部分,两部分气体温度相同,都是t0=27 ℃,A部分气体压强pA=1.0×105 Pa,B部分气体压强pB=2.0×105 Pa,现对B部分气体加热,使活塞上升,保持A部分气体温度不变,使A部分气体体积减小为原来的2/3,求此时
(1)A部分气体压强pA′;(2)B部分气体温度TB′.
【解析】 (1)对A部分气体,初状态pA=1.0×105 Pa,VA=V,TA=300 K
末状态:pA′=?VA′=2V/3,TA=300 K.由玻意耳定律pAVA=pA′VA′可得pA′==1.0×105× Pa=1.5×105 Pa.
(2)由题意知,两部分气体的压强差是由活塞的重力引起的,所以活塞的重力产生的压强为1.0×105 Pa.对于B部分气体,初状态pB=2.0×105 Pa,VB=V,TB=300 K.
末状态:pB′=2.5×105 Pa,VB′=4V/3,TB′=?
根据理想气体状态方程pV/T=C可得TB′== K=500 K.
【答案】 (1)1.5×105 Pa (2)500 K
综合检测(三)
第九章 固体、液体和物态变化
(分值:100分 时间:60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分.共42分.每小题至少有一个答案是正确的,把正确答案的字母填在题后的括号内.)
1.下列说法中正确的是( )
A.黄金可以切割加工成任意形状,所以是非晶体
B.同一种物质只能形成一种晶体
C.单晶体的所有物理性质都是各向异性的
D.玻璃没有确定的熔点,也没有规则的几何形状
【解析】 所有的金属都是晶体,因而黄金也是晶体,只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章,才使黄金没有规则的几何形状,A错误;同一种物质可以形成多种晶体,如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体,故B错误;单晶体的物理性质各向异性是某些物理性质各向异性,有些物理性质各向同性,故C错误;玻璃是非晶体,因而没有确定的熔点和规则的几何形状,D正确.
【答案】 D
2.(2013·常州检测)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中,如图所示,正确表示毛细现象的是( )
【解析】 因为水能浸润玻璃,所以A正确,B错误.水银不浸润玻璃,C正确.D项中外面浸润,里面不浸润,所以是不可能的,故正确的为A、C.
【答案】 AC
3.(2013·酒泉一中)关于液体的表面张力,下列说法正确的是( )
A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力
C.不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面垂直
【解析】 液体表面层内分子较液体内部稀疏,故分子力表现为引力,表面张力的作用使液面具有收缩的趋势,其方向沿液面的切线方向与分界线垂直.表面张力是液体表面分子间的作用力.故选项B、C正确,选项A、D错误.
【答案】 BC
4.(2013·启东高二检测)关于液晶的以下说法正确的是( )
A.液晶态的存在只与温度有关
B.因为液晶在一定条件下发光,所以可以用来做显示屏
C.人体的某些组织中存在液晶结构
D.笔记本电脑的彩色显示器,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样,所以显示出各种颜色
【解析】 液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在,它对离子的渗透作用同人体的某些组织,在外加电压下,对不同色光的吸收程度不同,应选C、D.
【答案】 CD
5.关于液晶的结构和性质,下列说法正确的是( )
A.液晶分子空间排列是稳定的
B.长丝状液晶是分层呈旋转结构排列的,常用于液晶显示屏
C.螺旋状液晶是分层呈旋转结构排列的,可以用来测温度
D.液晶的化学性质可以随温度、所加电压的变化而变化
【解析】 液晶分子的排列是不稳定的,外界条件(如温度、电压)的微小变化都会改变其性质,故A错误,D正确;只有螺旋状液晶是分层呈旋转结构排列的,且可以测量温度,长丝状液晶是长棒形排列的,故B错误,C正确.
【答案】 CD
图1
6.如图1所示,ABCD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板.AB和CD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好),关于圆板下列说法正确的是( )
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.圆板具有各向异性
【解析】 电流表读数发生变化,说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同,即各向异性,所以圆板是单晶体.C、D正确.
【答案】 CD
7.2012年4月1日某市晨报预报:空气的相对湿度40%,气温20 ℃.已知20 ℃时水的饱和汽压为2.3×103 Pa则该市该日水蒸气的实际压强为( )
A.9.2×103Pa B.4×102Pa
C.9.2×102Pa D.4×103Pa
【解析】 由相对湿度=,得20 ℃下水蒸气的实际压强=40%×2.3×103 Pa=9.2×102 Pa.故正确答案为C.
【答案】 C
二、非选择题(本题共5个小题,共58分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)
8.(8分)(2012·金华三中)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2(a)所示,而甲、乙、丙三种固体的熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(b)所示.
图2
则甲是________,乙是________,丙是________.
【解析】 甲、乙表现为各向同性,丙表现为各向异性,再根据熔化图象,甲、丙有确定的熔点,而乙没有.故甲是多晶体,乙是非晶体,丙是单晶体.
【答案】 多晶体 非晶体 单晶体
9.(8分)小明和小红都想帮妈妈煮粥.小明认为粥锅里的水烧开后,可继续将火烧得很旺,煮得满锅沸腾,这样会很快将粥煮好;小红则认为,沸腾后应改用小火,盖上锅盖,让锅内微微沸腾,将粥煮好.你认为谁的想法更为合理?说出理由.
【答案】 小红的想法更好.粥沸腾后,不论用大火还是小火给粥加热,粥的温度都不会改变.火太大粥就会因沸腾太剧烈而溢出锅外,同时粥中的水分汽化太快,使粥很快蒸干.所以锅内水开后使用小火更好.
10.(12分)气温为10 ℃时,测得空气的绝对湿度p=800 Pa,则此时的相对湿度为多少?如果绝对湿度不变,气温升至20 ℃,相对湿度又为多少?(已知10 ℃时水汽的饱和汽压为p1=1.228×103 Pa,20 ℃时水汽的饱和汽压为p2=2.338×103 Pa)
【解析】 10 ℃时水汽的饱和汽压为p1=1.228×103 Pa,由相对湿度公式得此时的相对湿度:
B1=×100%=×100%=65.1%
20 ℃时水汽的饱和汽压为p2=2.338×103 Pa,同理得相对湿度:
B2=×100%=×100%=34.2%.
【答案】 65.1% 34.2%
图3
11.(14分)如图3所示,有一个高为H的导热容器,原来开口向上放置.已知气温为27 ℃、大气压强为760 mmHg,空气相对湿度为75%.现用一质量不计的光滑活塞将容器封闭.求将活塞缓慢下压多大距离时,容器中开始有水珠出现?
【解析】 对水蒸气研究:Ⅰ,
Ⅱ.
由p1V1=p2V2,
得V2===0.75 V,
所以下压距离h=时,将开始有水珠出现.
【答案】
12.(16分)容器内装有0 ℃的冰和水各0.5 kg,向里面通入100 ℃的水蒸气后,容器里的水温升高了30 ℃,设容器吸收热量忽略不计,且容器是绝热的.计算一下通入的水蒸气质量为多大?[已知100 ℃水的汽化热L=2.26×106 J/kg,冰的熔化热λ=3.35×105 J/kg,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
【解析】 100 ℃的水蒸气变成100 ℃的水放热,为汽化热,再从100 ℃的水降到30 ℃再次放热,共放出热量为
Q放=mL+cm(100-30)=2.554×106 m.
0.5 kg的0 ℃的冰变为0 ℃的水,再从0 ℃升高到30 ℃,
0.5 kg的0 ℃的原有水从0 ℃上升到30 ℃总共吸收热量Q吸=m0λ+2cm0(30-0)=2.935×105 J.
由Q吸=Q放,可得m=0.115 kg.
【答案】 0.115 kg
综合检测(四)
第十章 热力学定律
(分值:100分 时间:90分钟)
一、选择题(本大题共7个小题,每小题6分,共42分.每小题至少有一个答案是正确的,把正确答案的字母填在题后的括号内.)
1.如图1为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高.关于这个实验,下列说法正确的是( )
图1
A.这个装置可测定热功当量
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的,无区别
【解析】 做功和传递热量都可以使物体的内能发生改变,焦耳实验中是通过做功来增加水的内能,所以选项C正确;就物体内能的改变来说,做功和热传递是等效的,这是研究热功当量的前提,通过焦耳实验可测定热功当量,所以选项A正确;一个物体的内能是无法测量的,而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的,热量就是用来测定内能变化的一个物理量,所以选项B和D都错.
【答案】 AC
2.对于热量、功和内能,三者的说法正确的是( )
A.热量、功、内能三者的物理意义等同
B.热量、功都可以作为物体内能的量度
C.热量、功、内能的单位不相同
D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体状态决定的
【解析】 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径,这三者的物理意义不同,A错误;热量是表示在热传递过程中物体内能变化的多少,而功是用做功的方式来量度改变物体内能多少的,即热量、功都可以作为物体内能变化的量度,B错误;三者单位都是焦耳,C错误;热量和功是过程量,内能是状态量,D正确.
【答案】 D
3.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比( )
A.气体内能一定增加
B.气体内能一定减小
C.气体内能一定不变
D.气体内能是增是减不能确定
【解析】 物体内能的改变由做功和热传递共同决定.气体对外做功使内能减小,吸收热量使内能增加,因为不知道做功和热传递的具体数值,所以气体内能是增是减不能确定,D正确.
【答案】 D
4.气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是( )
A.减小20 J B.增大20 J
C.减小220 J D.增大220 J
【解析】 研究对象为气体,依符号规则,对外做功W=-100 J,吸收热量Q=+120 J.
由热力学第一定律有:ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J.ΔU>0,说明气体的内能增加,故选项B正确.
【答案】 B
5.大约在1670年,英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”.如图2所示,在斜坡顶上放一块强有力的磁铁,斜坡上端有一个小孔,斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道,维尔金斯认为:如果在斜坡底端放一个小铁球,那么由于磁铁的吸引,小铁球就会向上运动,当小球运动到小孔P处时,它就要掉下,再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q,由于有速度而可以对外做功,然后又被磁铁吸引回到上端,到小孔P处又掉下.在以后的二百多年里,维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次,其中一次是在1878年,即在能量转化和守恒定律确定20年后,竟在德国取得了专利权.关于维尔金斯“永动机”,正确的认识应该是( )
图2
A.符合理论规律,一定可以实现,只是实现时间早晚的问题
B.如果忽略斜面的摩擦,维尔金斯“永动机”一定可以实现
C.如果忽略斜面的摩擦,铁球质量较小,磁铁磁性又较强,则维尔金斯“永动机”可以实现
D.违背能量转化和守恒定律,不可能实现
【解析】 磁铁吸引小球上升,要消耗磁铁的磁场能,时间长了磁铁的磁性就会逐步减弱,直至不能把小球吸引上去,该思想违背了能量转化和守恒定律.不可能实现.
【答案】 D
6.下列说法中正确的是( )
A.任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和
B.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C.做功和热传递在改变内能的方式上是不同的
D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
【解析】 物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,所以A选项错误;将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的,B选项错误;在热力学第二定律中,热传导是具有方向性的,不违背能量转化和守恒定律,但不能自发进行,D选项错误;做功和热传递是改变内能的两种方式,C选项正确.
【答案】 C
7.一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105 Pa的状况下,体积从20 L膨胀到30 L,这一过程中气体从外界吸热4×103 J,则气体内能的变化为( )
A.增加了5×103 J B.减少了5×103 J
C.增加了3×103 J D.减少了3×103 J
【解析】 气体等压膨胀过程对外做功W=pΔV=1.0×105 Pa×(30-20)×10-3 m3=1.0×103 J.这一过程气体从外界吸热Q=4×103 J.由热力学第一定律ΔU=W+Q,由于气体对外做功,W应取负值,则可得ΔU=-1.0×103 J+4.0×103 J=3.0×103 J,即气体内能增加3×103 J.故正确答案为C.
【答案】 C
二、非选择题(本题共5个小题,共58分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)
8.(8分)若对物体做1 200 J的功,可使物体温度升高3 ℃,改用热传递的方式,使物体温度同样升高3 ℃,那么物体应吸收多少热量?如果对该物体做3 000 J的功,物体的温度升高5 ℃,表明该过程中,物体放出多少热量?
【解析】 做功和热传递在改变物体内能上是等效的,因此用吸热方式使温度升高3 ℃,应吸收1 200 J的热量.
对物体做功3 000 J,温度升高5 ℃,设物体温度升高5 ℃,需要的功或热量为ΔE.由Q=cmΔt可得,
1 200 J=cm×3,ΔE=cm×5,
所以ΔE=2 000 J.
因此物体放出1 000 J的热量.
【答案】 1 200 J 1 000 J
9.(10分)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24 kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5 kJ的热量.在上述两个过程中,空气的内能怎样变化?变化了多少?空气是吸收还是放出热量?
【解析】 根据热力学第一定律W+Q=ΔU,
第一阶段W1=24 kJ,
ΔU1=0,所以Q1=-24 kJ,放热.
第二阶段W2=0,
ΔU2=-5 kJ,所以Q2=-5 kJ.
两过程Q=Q1+Q2=-29 kJ,
故共放热29 kJ.
内能变化ΔU=-5 kJ,
即减少5 kJ.
【答案】 减少 5 kJ 放出
10.(12分)(2013·长春高二检测)如图3所示,为一气缸内封闭的一定质量的气体的p-V图象,当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时,有热量335 J传入系统,系统对外界做功126 J,求:
图3
(1)若沿adb过程系统对外做功42 J,则有多少热量传入系统?
(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时,外界对系统做功84 J,则系统是吸热还是放热?热量传递是多少?
【解析】 (1)ΔU=W+Q=-126 J+335 J=209 J
ΔU=W1+Q1,Q1=ΔU-W1=209 J-(-42) J
=251 J.
(2)由a→b,ΔU=209 J
由b→a,ΔU′=-ΔU=-209 J.
ΔU′=W2+Q2=84 J+Q2,则Q2=-293 J
负号说明系统放热.
【答案】 (1)251 J (2)放热 293 J
图4
11.(12分)(2012·郑州高二检测)如图4所示是一种太阳能草坪节能灯,太阳能电池板供一只“10 V 9 W”的电子节能灯工作.若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2,平均1小时得到的太阳辐射能为0.4×106 J,太阳光按平均一天照8小时计算,恰好可以供电子节能灯工作10小时.问:
(1)太阳能节能灯的能量转化情况.
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少?
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少?
【解析】 (1)能量转化:太阳能→电能→热能(光能).
(2)电池板单位面积上接收功率:
P= W=370 W.
(3)节能灯效率:
η=×100%=10%.
【答案】 (1)见解析 (2)370 W (3)10%
12.(16分)(2013·重庆高考)汽车未装载货物时,某个轮胎内气体的体积为V0,压强为p0;装载货物后,该轮胎内气体的压强增加了Δp,若轮胎内气体视为理想气体,其质量、温度在装载货物前后均不变,求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量.
【解析】 轮胎内气体做等温变化,根据玻意耳定律得p0V0=(p0+Δp)(V0+ΔV)
解得ΔV=-
【答案】 体积改变量ΔV=-
1.(2013·烟台高二检测)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小,下列哪些措施是可行的( )
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【解析】 为能形成单分子油膜,油酸浓度应适当小些;绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行,B、D选项正确.
【答案】 BD
2.下列数值等于阿伏加德罗常数的是( )
A.1 m3的任何物质所含的分子数
B.1 kg的任何物质所含的分子数
C.标准状态下1 mol气体所含的分子数
D.任何状态下1 mol任何物质所含的分子数
【解析】 1 mol任何物质所含的分子数均为6.02×1023个,这一数值称为阿伏加德罗常数,因此,A、B错误,C、D正确.
【答案】 CD
3.关于物体中的分子数目,下列说法中正确的是( )
A.质量相等的物体含有相同的分子数
B.体积相同的物体含有相同的分子数
C.物质的量相同的物体含有相同的分子数
D.体积相同的气体含有相同的分子数
【解析】 1摩尔任何物质所含有的分子数相同,所以物质的量相同的物体,分子数一定相同.
【答案】 C
4.已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol,摩尔质量为18 g/mol,阿伏加德罗常量为6.02×1023 mol-1,由以上数据可以估算出这种气体( )
A.每个分子的质量
B.每个分子的体积
C.每个分子占据的空间
D.分子之间的平均距离
【解析】 由m0=可估算出每个气体分子的质量,由于气体分子间距较大,由V0=求得的是平均一个分子占据的空间而不是一个分子的体积,由a=,求出分子之间的平均距离,故A、C、D正确.
【答案】 ACD
5.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,则阿伏加德罗常量NA可表示为( )
A.NA= B.NA=
C.NA= D.NA=
【解析】 根据题给条件和阿伏加德罗常量定义有NA==,即B、C正确;而气体分子之间距离太大,气体分子的体积与分子所占据的空间体积相差太大,所以A错;同理ρ为气体的密度,ρV0并不等于分子的质量,所以D错.
【答案】 BC
6.(2013·上海育才中学)纳米材料具有很多优越性,有着广阔的应用前景.已知1 nm(纳米)=10-9 m,棱长为1 nm的立方体内可容纳的液态氢分子的个数最接近下面的哪个数值( )
A.100 B.102
C.104 D.106
【解析】 分子直径数量级为10-10 m.一个液态氢分子所占体积约为V0=D3=10-30 m3,则1 nm立方体内可容纳的液态氢分子个数约为N===103(个),考虑分子直径具体大小,分子个数最接近102个.
【答案】 B
7.(2013·聊城高二检测)在用油膜法估测分子直径大小的实验中,若已知油的摩尔质量为M,密度为ρ,油滴质量为m,油滴在水面上扩散后的最大面积为S,阿伏加德罗常数为NA,以上各量均采用国际单位,那么( )
A.油滴分子直径d=
B.油滴分子直径d=
C.油滴所含分子数N=NA
D.油滴所含分子数N=NA
【解析】 油膜法测分子直径,认为油膜的厚度就为分子直径,油膜的质量为m,最大面积为S,则油膜的体积为V=,油滴分子直径为d=,故选项B对,A错;油滴的物质的量为,油滴所含分子数为N=NA,选项D对,C错.
【答案】 BD
8.铜的摩尔质量为MA(kg/mol),密度为ρ(kg/m3),若阿伏加德罗常数为NA,则下列说法中哪个是错误的( )
A.1 m3铜所含的原子数目是ρNA/MA
B.1 kg铜所含的原子数目是ρNA
C.一个铜原子的质量为(MA/NA) kg
D.一个铜原子占有的体积是(MA/ρNA)m3
【解析】 1 m3铜的质量为ρ kg,其中所含的原子数目是NA,故A项正确;1 kg铜所含的原子数目是NA,故B项错误;一个铜原子的质量为 kg,C正确;一个铜原子占有的体积为 m3,D正确.
【答案】 B
9.用油膜法测得分子的直径为D,已知油酸的摩尔质量为M,阿伏加德罗常量为NA,则油酸的密度为ρ=________.
【解析】 每一个油酸分子的体积为V0=πR3=πD3,油酸的摩尔体积为V=NAV0=πD3NA.
所以油酸的密度为ρ==.
【答案】
10.(2013·济宁一中检测)水的相对分子质量是18,水的密度是ρ=1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常量NA=6.02×1023 mol-1,则:
(1)水的摩尔质量M=____________g/mol或M=__________kg/mol;
(2)水的摩尔体积V=________m3/mol;
(3)一个水分子的质量m0=________kg;
(4)一个水分子的体积V0=________m3;
(5)将水分子看成球体,水分子的直径d=________m,一般分子直径的数量级都是________m.
【解析】 (1)某种物质的摩尔质量用“g/mol”作为单位时其数值与该物质的相对分子质量相同,所以水的摩尔质量为18 g/mol或1.8×10-2 kg/mol.
(2)水的摩尔体积V== m3/mol=1.8×10-5 m3/mol.
(3)一个水分子的质量m0== kg=3.0×10-26 kg.
(4)一个水分子的体积V0== m3=3.0×10-29m3.
(5)将水分子视为球体模型,有d3=V0,水分子的直径d== m=3.9×10-10m,其数量级为10-10.
【答案】 (1)18 1.8×10-2 (2)1.8×10-5 (3)3.0×10-26 (4)3.0×10-29 (5)3.9×10-10 10-10
11.在“油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图7-1-4所示,图中正方形方格的边长为1 cm.
图7-1-4
(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开?
(2)实验测出油酸分子的直径是多少?(结果保留两位有效数字)
(3)如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M,试写出阿伏加德罗常量的表达式.
【解析】 (1)为使油膜在水面上形成单分子油膜.
(2)由题图可知油膜覆盖方格数约为120个,设油酸分子的直径为d,则有××10-6 m=120×1×10-4d,解得d=6.3×10-10 m.(6.2×10-10 m~6.4×10-10 m都对)
(3)每个分子的体积V0=π()3,
由NAρV0=M,得NA=.
【答案】 (1)为了形成单分子油膜
(2)6.3×10-10 m(6.2×10-10 m~6.4×10-10 m都对)
(3)NA=
12.在我国的“嫦娥奔月”工程中,科学家计算出地球到月球的平均距离L=3.844×105 km.已知铁的摩尔质量μ=5.6×10-2 kg/mol,密度ρ=7.9×103 kg/m3.若把铁的分子一个紧挨一个地单列排起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”.(NA=6×1023 mol-1)试问:
(1)这条大道共需多少个铁分子?
(2)这些分子的总质量为多少?
【解析】 (1)每个铁分子可以视为直径为d的小球,则分子体积V0=πd3,铁的摩尔体积V=,
则NAV0=V=,所以V0==πd3
则d== m
=3×10-10 m.
这条大道需要的分子个数n==个=1.281×1018个.
(2)每个铁分子的质量m== kg=9.3×10-26 kg
这些分子的总质量M=nm=1.281×1018×9.3×10-26 kg=1.19×10-7 kg.
【答案】 (1)1.281×1018个 (2)1.19×10-7 kg
1.由同一种化学成分形成的物质( )
A.既可以是晶体,也可以是非晶体
B.是晶体就不可能是非晶体
C.可能生成几种不同的晶体
D.只可能以一种晶体结构的形式存在
【解析】 同一种元素会由于微粒的空间点阵结构不同而生成不同的同素异形体.而同一种元素的同素异形体可以是晶体也可以是非晶体.
【答案】 AC
2.非晶体具有各向同性的特点是由于( )
A.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C.非晶体内部结构的无规则性
D.非晶体内部结构的有规则性
【解析】 非晶体的各向同性是非晶体内部结构的无规则性使不同方向上物质微粒的排列情况相同.
【答案】 BC
3.关于晶体和非晶体的说法,正确的是( )
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状,形状不规则的金属一定是非晶体
C.大粒盐磨成细盐,就变成了非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
【解析】 只有单晶体才表现为各向异性,故A错;单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,金属属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故C错;晶体和非晶体的一个重要区别,就是晶体有确定的熔点,而非晶体无确定的熔点,故D对.
【答案】 D
4.关于单晶体和多晶体,下列说法正确的是( )
A.单晶体内物质微粒是有序排列的
B.多晶体内物质微粒是无序排列的
C.多晶体内每个晶粒内的物质微粒排列是有序的
D.以上说法都不对
【解析】 正是由于内部物质微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何形状.多晶体内每个晶粒内的物质微粒排列是有序的.
【答案】 AC
5.下列说法中正确的是( )
A.化学成分相同的物质只能生成同一种晶体
B.因为石英是晶体,所以由石英制成的玻璃也是晶体
C.普通玻璃是非晶体
D.一块铁虽然是各向同性的,但它是晶体
【解析】 化学成分相同的物质微粒可能形成不同的空间结构,从而可生成多种晶体,如石墨和金刚石,故A错;石英是晶体而石英制成的玻璃却是非晶体,晶体与非晶体之间是可以互相转化的,故B错,C正确;金属是多晶体,故D正确.
【答案】 CD
6.石墨和金刚石性质有很大差异,是由于( )
A.石墨是各向异性的,而金刚石是各向同性的
B.它们的化学成分不同
C.它们都是各向异性的
D.组成它们的物质微粒按不同的规则排列
【解析】 石墨和金刚石都是碳原子在空间按不同的规则排列而成的,都是晶体,但排列方式不同,因此物理性质并不相同,A、B、C错误,D正确.
【答案】 D
7.图9-1-3所示是a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法正确的是( )
图9-1-3
A.a是晶体 B.b是晶体
C.a是非晶体 D.b是非晶体
【解析】 晶体在熔化过程中,不断吸热,但温度却保持不变(熔点对应的温度).而非晶体没有确定的熔点,不断加热,非晶体先变软,然后熔化,温度却不断上升,因此a对应的是晶体,b对应的是非晶体.
【答案】 AD
8.(2013·广州高二检测)某球形固体物质,其各向导热性能相同,则该物体( )
A.一定是非晶体
B.可能具有确定的熔点
C.一定是单晶体,因为它有规则的几何外形
D.一定不是单晶体
【解析】 判断固体物质是晶体还是非晶体,要看其是否具有确定的熔点;区分单晶体与多晶体,要看其物理性质是各向异性还是各向同性.导热性能各向相同的物体可能是非晶体,也可能是多晶体,因此,A选项不正确;多晶体具有确定的熔点,因此B选项正确;物体外形是否规则不是判断是不是单晶体的依据,应该说,单晶体具有规则几何外形是“天生”的,而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形,当然,这只能是“后天”人为加工的,因此,C选项错误;因为单晶体一定具有各向异性的物理性质,所以,D选项正确.
【答案】 BD
9.一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品,长AB是宽AC的两倍,如图9-1-4所示.若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻,阻值关系为R1=2R2,则这块样品可能是( )
图9-1-4
A.单晶体 B.多晶体
C.非晶体 D.以上说法全错
【解析】 沿O1O1′和O2O2′两对称轴测该长方体所得电阻值不相同,且=,正说明该物质沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)相同,即表现出各向同性的物理性质,故A选项错误,B、C选项正确.
【答案】 BC
10.利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象,从而可以研究物质的结构.图9-1-5所示的照片是一些晶体材料表面的STM图象,通过观察、比较,可以看到这些材料表面的原子排列有着共同的特点,这些共同的特点是
(1)______________________________________;
(2)______________________________________.
图9-1-5
【答案】 (1)在确定方向上原子有规律地排列,在不同方向上原子的排列规律一般不同.
(2)原子排列具有一定的对称性.
11.有一块物质薄片,某人为了检验它是不是晶体,做了一个实验.他以薄片的正中央O为坐标原点,建立xOy平面直角坐标系,在两个坐标轴上分别取两点x1和y1,使x1和y1到O点的距离相等.在x1和y1上分别固定一个测温元件,再把一个针状热源放在O点,发现x1和y1点的温度都在缓慢升高.
甲同学说:若两点温度的高低没有差异,则该物质薄片一定是非晶体.
乙同学说:若两点温度的高低有差异,则该物质薄片一定是晶体.
请对两位同学的说法作出评价.
(1)甲同学的说法是________(选填“对”或“错”)的;理由是_____________________________.
(2)乙同学的说法是________(选填“对”或“错”)的;理由是__________________________________.
【解析】 单晶体中,物质微粒的排列顺序及物质结构在不同方向上是不一样的,因此单晶体表现出各向异性.而非晶体中,物质微粒排列顺序及物质结构在不同方向是一样的,因此非晶体表现出各向同性.对于多晶体,由于其中小晶粒是杂乱无章地排列的,因此也表现出各向同性.由此可知,表现出各向同性的不一定是非晶体,而表现出各向异性的一定是晶体.
【答案】 (1)错 因为有些晶体在导热性上也有可能是各向同性的(或两个特定方向上的同性并不能说明各个方向上都同性)
(2)对 因为只有晶体才具有各向异性
12.用沥清铺成的路面,冬天变硬,夏天变软,沥青是晶体材料还是非晶体材料,列举生活中的晶体和非晶体例子.
【答案】 沥青冬天变硬,夏天变软,说明它没有一定的熔点,所以沥青是非晶体.食盐、味精、冰糖为晶体,玻璃为非晶体.
1.玻璃上不附着水银,产生这种不浸润的原因是( )
A.水银具有流动性
B.玻璃表面光滑
C.水银与玻璃接触时,附着层里的水银受到玻璃分子的引力较弱
D.水银与玻璃接触时,附着层里的分子比水银内部稀疏
【解析】 水银不浸润玻璃是因为附着层里的水银分子受到的玻璃分子的引力较弱,附着层里的分子比水银内部稀疏,附着层表面有收缩趋势.
【答案】 CD
2.下列有关液晶的一些性质的说法中,正确的是( )
A.液晶分子的空间排列是稳定的
B.液晶的光学性质随温度而变化
C.液晶的光学性质随所加电场的变化而变化
D.液晶的光学性质随所加压力的变化而变化
【解析】 液晶分子既有排列的有序性,又可以自由移动,故A错,B、C、D均正确.
【答案】 BCD
3.液体表面具有收缩趋势的原因是( )
A.液体可以流动
B.液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C.与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力
D.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离
【解析】 由于液体表面层里分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以表面层里分子间的相互作用表现为引力;这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力).表面张力使液体表面具有收缩的趋势.选项D正确.
【答案】 D
4.用干净的玻璃毛细管做毛细现象的实验时,可以看到( )
A.毛细管插入水中,管越细,管内水面越高,管越粗,管内水面越低
B.毛细管插入水银中,管越细,管内水银面越高
C.毛细管插入跟它浸润的液体中时,管内液面上升,插入跟它不浸润的液体中时,管内液面降低
D.毛细管插入跟它不浸润的液体中时,管内液面上升,插入跟它浸润的液体中时,管内液面下降
【解析】 水浸润玻璃,附着层内分子之间表现为斥力,附着层扩张,液面上升,且管越细,液面上升得越高.水银不浸润玻璃,附着层内分子之间表现为引力,附着层收缩,毛细管中液面下降,故A、C正确.
【答案】 AC
5.下列说法正确的有( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面收缩
C.有些小昆虫能在水面自由行走,这是由于有表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴,滴的液滴总是球形,这是由于表面张力的缘故
【解析】 表面张力的作用效果是使液体表面收缩,由于表面张力,被压弯的液面收缩,使小昆虫浮在液面上;由于表面张力使液滴收缩成球形.
【答案】 BCD
6.下列说法正确的是( )
A.液晶是晶体
B.液晶是液体
C.液晶是固体
D.液晶既不是固体也不是液体
【解析】 液晶既不是晶体,也不是液体.
【答案】 D
7.(2013·德州高二检测)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体,它们在毛细管中将产生上升或下降的现象,现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中,如图所示,正确的现象应是( )
【解析】 浸润液体在细管中上升或不浸润体在细管中下降的现象为毛细现象,管子越细,现象越明显,A、D对,B、C错.
【答案】 AD
8.(2013·绍兴检测)在水中浸入两个同样细的毛细管,一个是直的,另一个是弯的,如图9-2-4所示,水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高,那么弯管中的水将( )
图9-2-4
A.会不断地流出
B.不会流出
C.不一定会流出
D.无法判断会不会流出
【解析】 水滴在弯管口处受重力的作用而向下凸出,这时表面张力的合力竖直向上,使水不能流出,故选项B正确.
【答案】 B
9.以下各种说法中正确的有( )
A.因为水银滴在玻璃上将成椭球状,所以说水银是一种不浸润液体
B.由于大气压作用,液体在细管中上升或下降的现象称为毛细现象
C.在人造卫星中,由于一切物体都处于完全失重状态,所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中的液体一定会沿器壁流散
D.当A液体和B固体接触时,发生浸润现象还是发生不浸润现象,关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些
【解析】 水银不浸润玻璃,但可能浸润其他固体,所以A错.在处于完全失重状态的人造卫星上,如果液体浸润其器壁,液体和器壁的附着层就会扩张,沿着器壁流散,故必须盖紧,C正确.D选项正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理,D对.毛细现象是由于液体浸润固体(细管)引起液体上升及不浸润固体引起的液体下降的现象,不是大气压作用,B错.
【答案】 CD
10.(2012·江苏高考)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有( )
A.水黾可以停在水面上
B. 叶面上的露珠呈球形
C.滴入水中的红墨水很快散开
D.悬浮在水中的花粉做无规则运动
【解析】 水黾可以停在水面上,叶面上的露珠呈球形都说明液体存在表面张力,A、B正确,滴入水中的红墨水很快散开,悬浮在水中的花粉做无规则运动说明液体分子做无规则运动,C、D错误.
【答案】 AB
11.如图9-2-5所示,在培养皿内注入清水,让两根细木杆相互平行地浮在水面上,再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精,细木杆会“自动”解开.请你解释这一现象.
图9-2-5
【答案】 漂浮在水面上的细木杆,原来两边受到大小相等、方向相反的表面张力作用而处于平衡状态.滴入酒精后,细木杆之间液体的表面张力减小,使得内侧的表面张力比外侧的小,细木杆就散开了.
12.如图9-2-6所示,把橄榄油滴入水和酒精的混合液里,当混合液的密度与橄榄油的密度相同时,滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中,为什么?
图9-2-6
【答案】 当橄榄油悬浮在液体中时,橄榄油由于表面张力的作用,使其表面收缩到最小状态,所以橄榄油呈球形.
1.我们感到空气很潮湿,这是因为( )
A.空气中含水蒸气较多
B.气温较低
C.绝对湿度较大
D.空气中的水蒸气离饱和状态较近
【解析】 相对湿度表示空气中的水蒸气的实际压强与饱和汽压之比,D正确;感到空气潮湿,说明相对湿度大,并不能说明空气中水蒸气较多,A、B、C错误.
【答案】 D
2.要使水在100 ℃以上沸腾,可以采用下列哪种办法( )
A.移到高山上去烧 B.在锅上加密封的盖
C.在水中加盐 D.加大火力
【解析】 气压增大,水的沸点升高.在高山上,气压低,水的沸点下降;在锅上加密封的盖,锅内气压增大,沸点升高;水中含杂质、加大火力并不能升高沸点.故选B.
【答案】 B
3.印刷厂里为使纸张好用,主要应控制厂房内的( )
A.绝对湿度 B.相对湿度
C.温度 D.大气压强
【解析】 印刷厂里为使纸张好用主要应控制厂房内的相对湿度.
【答案】 B
4.在相对湿度相同的情况下,比较可得( )
A.冬天的绝对湿度大 B.夏天的绝对湿度大
C.冬天的绝对湿度小 D.夏天的绝对湿度小
【解析】 冬季温度低,蒸发慢,空气中含水分少,绝对湿度小;夏季湿度高,蒸发快,空气中含水分多,绝对湿度大,故选项B、C正确.
【答案】 BC
5.下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中,正确的是( )
A.密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,蒸汽仍是饱和的
B.对于同一种液体,饱和汽压随温度升高而增大
C.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大
D.相同温度下,各种液体的饱和汽压都相同
【解析】 密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,就会变成不饱和汽,所以A是错的.温度一定时,同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关,也与液体上方有无其他气体无关.例如,100 ℃时饱和水汽压是76 cmHg,所以C是错的.相同温度下,不同液体的饱和汽压是不相同的,所以D是错的.
【答案】 B
6.如图9-3-2为水的饱和汽压图象,由图可以知道( )
图9-3-2
A.饱和汽压与温度无关
B.饱和汽压随温度升高而增大
C.饱和汽压随温度升高而减小
D.未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强
【解析】 由ps-t图象可以看出,饱和汽压随温度的升高而增大,故B正确.
【答案】 B
7.(2013·杭州高二检测)以下结论正确的是( )
A.绝对湿度大而相对湿度不一定大,相对湿度大而绝对湿度也一定大
B.相对湿度是100%,表明在当时温度下, 空气中水汽已达饱和状态
C.在绝对温度一定的情况下,气温降低时,相对湿度将减小
D.在绝对湿度一定的情况下,气温增加时,相对湿度将减小
【解析】 由相对湿度定义B=×100 %,式中p为空气的绝对湿度,ps为同一温度下水的饱和汽压,ps在不同温度下的值是不同的,温度越高ps越大,故A错;相对湿度B=100 %,则p=ps,即空气中的水汽已达到饱和,B正确;绝对湿度p不变时,气温降低,ps减小,相对湿度增加,因此C错误,D正确.
【答案】 BD
8.如图9-3-3所示,在一个大烧杯A内放一个小烧杯B,杯内都放有水,现对A的底部加热,则( )
图9-3-3
A.烧杯A中的水比B中的水先沸腾
B.两烧杯中的水同时沸腾
C.烧杯A中的水会沸腾,B中的水不会沸腾
D.上述三种情况都可能
【解析】 沸腾的条件是: (1)达到沸点; (2)能继续吸热.对烧杯A加热到水的沸点后,若继续加热,烧杯A中的水会沸腾.由于沸腾时水的温度保持在沸点不变,即烧杯B中的水也达到沸点,但由于它与烧杯A中的水处于热平衡状态,两者无温度差,无法再从烧杯A的水中吸收热,因此烧杯B中的水只能保持在沸点而不会沸腾.
【答案】 C
9.(2013·深圳一中高二检测)干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大,表示( )
A.空气的绝对湿度越大
B.空气的相对湿度越小
C.空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近
D.空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远
【解析】 示数差距越大,说明湿泡的蒸发非常快, 空气的相对湿度越小,即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远,故B、D正确,A、C错误.
【答案】 BD
10.一瓶矿泉水喝了一半后,把瓶盖盖紧,不久瓶内的水的上方就形成了水的饱和蒸汽.当温度降低时,瓶内饱和蒸汽的密度会减小,请分析饱和蒸汽密度减小的过程.
【答案】 温度降低时,液体分子的平均动能减小,单位时间里从液面飞出的分子数减少,回到液体的分子数大于从液体中飞出的分子数,气态水分子密度减小,直到达到新的动态平衡,故当温度降低时,饱和蒸汽密度减小.
11.白天的气温是30 ℃,空气的相对湿度是60%,天气预报夜里的气温要降到20 ℃;那么夜里会不会有露珠形成?为什么?(30 ℃时,空气的饱和汽压为4.24×103 Pa;20 ℃时,饱和汽压为2.3×103 Pa)
【答案】 有露珠形成.B=,p=Bps=60%×4.24×103 Pa=2.544×103 Pa>2.3×103 Pa,大于20 ℃时的饱和汽压,故夜里会出现饱和汽,即有露珠形成.
12.研究表明,对人体比较适宜的温度和相对湿度为:夏季室温25 ℃,相对湿度控制在40%~50%比较舒适;冬季室温18 ℃时,相对湿度控制在60%~70%比较舒适.根据你的切身体会,谈一谈相对湿度对生活的影响,并与同学讨论交流.
【解析】 相对湿度对人们的生活影响很大.相对湿度过小时,蒸发加强,干燥的空气容易夺走人体的水分,使皮肤干燥、鼻腔黏膜易受刺激而产生炎症.相对湿度过大时,无论在夏季或冬季,都会使人感到不舒服.夏季湿度增大,会抑制人体散热功能,使人感到闷热和烦躁,冬季湿度增大,会使热传导加快,让人感到阴冷.
【答案】 见解析
1.下列说法正确的是( )
A.晶体和非晶体一样,都具有确定的熔点
B.晶体熔化时具有确定的熔化热,而非晶体则没有确定的熔化热
C.一定质量的晶体,熔化时吸收的热量少于凝固时放出的热量
D.不同晶体的熔化热并不相同
【解析】 晶体有确定的熔点和熔化热,而非晶体则没有确定的熔点和熔化热,所以A错,B对;一定质量的某晶体,熔化时吸收的热量等于凝固时放出的热量,故C错;不同晶体的熔化热不相同,故D对.
【答案】 BD
2.下列说法正确的是( )
A.熔化热等于晶体熔化单位质量所需的能量
B.熔化过程吸收的热量等于该物质凝固过程放出的热量
C.熔化时,物体的分子动能一定保持不变
D.熔化时,物体的分子势能一定保持不变
【解析】 晶体熔化过程吸收的热量等于凝固过程中放出的热量,并且温度保持不变,分子动能不变.熔化吸热,对于晶体而言只增加分子势能,故B、C、D错,A对.
【答案】 A
3.用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时,温度计的示数是( )
A.先降低后升高
B.先升高后降低
C.一直降低
D.一直升高
【解析】 酒精蒸发吸收热量,温度降低,故温度计示数降低,等酒精蒸发完后,温度计内液体吸热温度升高,温度计示数升高,故A选项正确.
【答案】 A
4.(2013·茂名一中高二检测)1 g、100 ℃的水与1 g、100 ℃的水蒸气相比较,下述说法中正确的是( )
A.分子的平均动能与分子的总动能都相同
B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同
C.内能相同
D.1g、100 ℃的水的内能小于1 g、100 ℃的水蒸气的内能
【解析】 温度是分子平均动能的标志,因而在相同的温度下,分子的平均动能相同,又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同,因而分子总动能相同,A正确;当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中,分子距离变大,要克服分子引力做功,因而分子势能增加,所以100 ℃的水的内能小于100 ℃水蒸气的内能,D正确.
【答案】 AD
5.下列液化现象中属于降低气体温度而液化的是( )
A.家用液化石油气
B.自然界中的雾和露
C.自来水管外壁的小水珠
D.锅炉出气口喷出的“白气”
【解析】 夜晚温度降低,空气中的水蒸气变为过饱和汽,就会出现“雾”或“露”,自来水温度较低,空气中的水蒸气遇到冷的管壁就液化为小液滴.锅炉出口的蒸汽温度很高,遇到外界的空气“骤冷”,就液化为小水滴,即“白气”.
【答案】 BCD
6.关于汽化热的概念,下列描述准确的是( )
A.某种液体变成一定温度的气体时所吸收的热量和其质量之比
B.某种液体沸腾时,所吸收的能量和其质量之比
C.某种液体在特定的温度下汽化时所吸收的能量与其质量的比值
D.某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比
【解析】 做上题时要着重掌握汽化热的概念,区分其与熔化热的不同之处,汽化热在任何温度下都可以发生,故A、B、C错误,D正确.
【答案】 D
7.如图9-4-3是水在1标准大气压下汽化热与温度的关系,关于汽化热,下列说法中正确的是( )
图9-4-3
A.液体只有在沸腾时才有汽化热
B.某种物质的汽化热是一定的
C.质量越大汽化热越大
D.汽化热与物质汽化时所处的温度和压强有关
【解析】 某种物质的汽化热与物质的种类,所处的温度和压强都有关系.
【答案】 D
8.(2013·广州高二检测)某兴趣小组以相同的烧杯盛等量的水,用相同的热源同时加热,甲杯为隔水加热,乙杯为隔油加热,丙杯为隔沙加热,加热一段时间后,测得烧杯外物质的温度分别为水温100 ℃、油温300 ℃、沙温600 ℃,且观察到乙、丙两烧杯中的水呈沸腾状态,则三杯水的温度高低顺序为( )
A.甲>乙>丙 B.甲<乙<丙
C.甲<乙=丙 D.甲=乙=丙
【解析】 甲杯外水温为100 ℃,所以甲杯中的水温也为100 ℃,乙、丙两烧杯外的物质温度虽然分别达到了300 ℃和600 ℃,但由于两烧杯中的水呈沸腾状态,所以两烧杯中的水温也同为100 ℃,D正确.
【答案】 D
9.(2013·西安高二期末)火箭在大气中飞行时,它的头部跟空气摩擦发热,温度可达几千摄氏度,在火箭上涂一层特殊材料,这种材料在高温下熔化并且汽化,能起到防止烧坏火箭头部的作用,这是因为( )
A.熔化和汽化都放热
B.熔化和汽化都吸热
C.熔化吸热,汽化放热
D.熔化放热,汽化吸热
【解析】 物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的,故B选项正确.
【答案】 B
10.我国研制一种聚乙烯材料,可在15 ℃~40 ℃范围内熔化和凝固.把这种材料制成小颗粒,掺在水泥中制成储热地板或墙板来调节室温,其道理是什么?
【解析】 当室温在15 ℃~40 ℃范围内升高时,这种材料要熔化,从而吸收部分热量;在15 ℃~40 ℃范围内降低时,材料开始凝固,要放出热量.
【答案】 见解析
11.(2013·杭州高二检测)某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率,制作了一直径0.2 m的0 ℃的冰球,在环境温度为0 ℃时,用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧测力计下放在太阳光中.经过40 min后弹簧测力计示数减少了3.49 N.请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在某一单位面积上的辐射功率.冰的熔化热为3.35×105 J/kg.
【解析】 冰球熔化掉重量为3.49 N的过程中需要吸收的能量:
Q=λ m=3.35×105× J=1.19×105 J.
此热量就是太阳在40 min内照射在直径为0.2 m的冰球上的热量,设太阳垂直照在单位面积上的辐射功率为P,则Q=PtS,P==W/m2=1.58×103W/m2.
【答案】 1.58×103W/m2
12.一电炉的功率p=200 W,将质量m=240 g的固体样品放在炉内,通电后的电炉内的温度变化如图9-4-4所示.设全部电能转化为热能并全部被样品吸收,试问:该固体样品的熔点和熔化热为多大?
图9-4-4
【解析】 由熔化曲线上温度不变的部分可找出熔点,根据熔化时间和电炉功率可知电流做功的多少,这些功全部转化为热并全部用于样品的熔化.
样品的熔点为60 ℃,熔化时间t=2 min,电流做功W=pt,设样品的熔化热为λ,样品熔化过程中共吸收热量Q=λm.
由W=Q,即pt=λm.得λ== J/kg=1×105 J/kg.
【答案】 60 ℃ 1×105 J/kg
1.(2013·岳阳市高二检测)当物体的内能增加时,下列说法正确的是( )
A.物体一定吸收了热量
B.外界一定对物体做了功
C.不可能是物体放出热量,同时对外做功
D.有可能是物体放出热量,同时外界对物体做功
【解析】 系统的内能增加,做功和热传递是改变内能的两种方式,外界对系统做功如压缩乙醚气体实验,会使系统内能增加,系统吸收热量也会使内能增加,反之内能减少,所以系统内能是否增加应看做功和热传递的总效果.故答案为C、D.
【答案】 CD
2.下列说法中正确的是( )
A.做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程:做功使物体的内能改变,是其他形式的能和内能之间的转化;热传递则不同,它是物体内能的转移
B.外界对物体做功,物体的内能一定增大
C.物体向外界放热,物体的内能一定增大
D.热量是在热传递中,从一个物体向另一个物体或物体的一部分向另一部分转移
【解析】 做功和热传递改变物体内能的本质不同,因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程,而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移,故A、D选项正确.而物体的内能的变化取决于做功和热传递两种途径,单就一个方面不足以断定其内能的变化.故B、C选项不正确,答案为A、D.
【答案】 AD
3.用金属制成的气缸中装有柴油和空气的混合物,有可能使气缸中的柴油达到燃点的过程是( )
A.迅速向里推活塞
B.迅速向外拉活塞
C.缓慢向里推活塞
D.缓慢向外拉活塞
【解析】 要使柴油达到燃点,必须使柴油和空气的混合物内能增大,温度升高,可通过做功过程来实现,应向里推活塞,使外界对气体做功.但应迅速推动还是缓慢推动呢?若是绝热气缸,无论迅速推动还是缓慢推动,只要外界对气体做功,其内能一定增大,温度升高,而金属气缸是导热的,要使温度升高,则应迅速向里推活塞,使气体与外界来不及发生热交换.
【答案】 A
4.有关物体的内能,以下说法中正确的是( )
A.1 g温度为0 ℃水的内能比1 g温度为0 ℃冰的内能大
B.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过热传递方式实现的
C.气体膨胀,它的内能一定减小
D.橡皮筋被拉伸时,分子间势能增加
【解析】 0 ℃的水和0 ℃的冰分子平均动能相同,但内能并不相同,水结成冰时要放出热量(忽略此过程的膨胀力),说明相同质量的水的内能大(水的分子势能比冰的分子势能大),选项A正确.电流通过电阻发热,是由于电流做功将电能转化为内能的过程,而不是热传递过程,故B选项错误.气体膨胀对外做功,但有可能吸收更多的热量,C选项错误.橡皮筋被拉伸时,会产生弹力,此弹力是分子引力的宏观表现,分子势能随分子间距离的增大而增大,故选项D正确.
【答案】 AD
5.下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )
A.做功和热传递的实质是相同的
B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的
C.做功和热传递是对同一过程中的两种说法
D.做功和热传递是不可能同时发生的
【解析】 做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但本质不同,做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量,热传递是内能的转移,且做功和热传递可以同时进行,故只有B选项正确.
【答案】 B
6.(2012·四川高考)物体由大量分子组成,下列说法正确的是( )
A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大
B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
C.物体的内能跟物体的温度和体积有关
D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能
【解析】 分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,并非每个分子的动能越大,A错误.分子间引力随着分子间的距离减小而增大,B错误.物体的内能包括分子热运动的动能和分子势能,分子动能与温度有关,分子势能与体积有关,故C正确.改变物体内能的方法有做功和热传递,故D错误.
【答案】 C
7.下列有关物体的内能、温度、热量的说法中,正确的是( )
A.只要两物体的质量、温度和体积相等,两物体内能一定相等
B.热量是热传递过程中物体内能变化的量度
C.只要温度升高,每个分子的动能就都增加
D.做功和热传递都能改变物体的内能,两过程的本质不同,但改变物体内能的效果相同
【解析】 物体的内能由物体中的分子数、温度和体积共同决定,两物体的质量相等,而分子数不一定相同,故选项A错;温度升高,分子的平均动能增加,每个分子的动能不一定都增加,故选项C错;只有选项B和D的说法是正确的.
【答案】 BD
8.(2013·新华高二检测)如图10-1-3所示,活塞将气缸分成甲、乙两气室,气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏气.以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( )
图10-1-3
A.E甲不变,E乙减小
B.E甲不变,E乙增大
C.E甲增大,E乙不变
D.E甲增大,E乙减小
【解析】 本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都历经绝热过程,内能改变取决于做功的情况.对甲室内的理想气体,在拉杆缓慢向外拉的过程中,活塞左移,压缩气体,外界对甲室气体做功,其内能应增大;对乙室内的气体,活塞左移,气体膨胀,气体对外界做功,内能应减小.
【答案】 D
9.如图10-1-4所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则( )
图10-1-4
A.A球吸收的热量较多
B.B球吸收的热量较多
C.两球吸收的热量一样多
D.无法确定
【解析】 两球初末态温度分别相同,初末态体积也相同,所以内能增量相同,但水银中的B球膨胀时对外做功多,所以吸热较多,故选B.
【答案】 B
10.(2012·济南模拟)(1)远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步,出现了“钻木取火”等方法. “钻木取火”是通过________方式改变物体的内能,把________转化为内能.
(2)某同学做了一个小实验:先把空的烧瓶放到冰箱冷冻,一小时后取出烧瓶,并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图10-1-5,这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________,温度________,体积________.
图10-1-5
【解析】 (1)钻木取火是通过做功方式把机械能转化为内能的.
(2)将烧瓶放进热水中,烧瓶内的气体吸热膨胀.
【答案】 (1)做功;机械能 (2)热量;升高;增大
11.用5 N的力垂直于活塞推动压缩绝热气缸的气体,活塞的位移为0.1 m时,气体内能的变化量是多少?内能增加了还是减少了?
【解析】 外界对气体做功W=Fs=5 N×0.1 m=0.5 J,气体内能增加,增加量为0.5 J.
【答案】 增加了0.5 J
12.(2013·南京检测)如图10-1-6所示,绝热隔板S把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,S与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用可忽略不计.现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡状态.试分析a、b两部分气体与初状态相比,体积、压强、温度、内能各如何变化?
图10-1-6
【答案】 汽缸和隔板绝热,电热丝对气体a加热,a温度升高,压强增大,体积增大,内能增大;
a对b做功,b的体积减小,温度升高,压强增大,内能增大.
1.(2012·南阳高二检测)在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是( )
A.外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正
B.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正
D.外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负
【解析】 表达式ΔU=W+Q的意义是系统内能的增量等于外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和,由此可知,正确答案为C.
【答案】 C
2.给旱区送水的消防车停于水平地面.在缓慢放水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体( )
A.从外界吸热
B.对外界做负功
C.分子平均动能减小
D.内能增加
【解析】 本题考查了热力学定律.由于车胎内温度保持不变,故分子的平均动能不变,内能不变.放水过程中体积增大对外做功,由热力学第一定律可知,胎内气体吸热.A选项正确.
【答案】 A
3.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少了1.2×105 J,则下列各式中正确的是( )
A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 J
B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J
C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×104 J
D.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=-4×104 J
【解析】 由符号法则可知,外界对气体做功W取正,气体内能减少,ΔU为负值,代入热力学第一定律表达式得Q=-2×105 J.故选B.
【答案】 B
4.如图10-3-3是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的( )
图10-3-3
A.温度升高,内能增加600 J
B.温度升高,内能减少200 J
C.温度降低,内能增加600 J
D.温度降低,内能减少200 J
【解析】 对一定质量的气体,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,ΔU=800 J+(-200 J)=600 J,ΔU为正表示内能增加了600 J,对气体来说,分子间距较大,分子势能为零,内能等于所有分子动能的和,内能增加,气体分子的平均动能增加,温度升高,选项A正确.
【答案】 A
5.(2013·沈阳模拟)如图10-3-4所示,绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力),用电阻丝缓慢对其加热时,绝热活塞无摩擦地上升,下列说法正确的是( )
图10-3-4
A.单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B.电流对气体做功,气体对外做功,气体内能可能减少
C.电流对气体做功,气体对外做功,其内能可能不变
D.电流对气体做功一定大于气体对外做功
【解析】 由题意知,气体压强不变,活塞上升,体积增大,由=恒量知,气体温度升高,内能一定增加,由能的转化和守恒知,电流对气体做功一定大于气体对外做功,B、C均错,D项正确.由气体压强的微观解释知温度升高,气体分子与活塞碰一次对活塞的冲量增大,而压强不变;单位时间内对活塞的冲量不变.因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少,A对.
【答案】 AD
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
A.物体克服阻力做功
B.物体的动能转化为其他形式的能量
C.物体的势能转化为其他形式的能量
D.物体的机械能转化为其他形式的能量
【解析】 这四个现象中,物体运动过程都受到阻力,汽车主要是制动阻力,流星降落是空气阻力,条形磁铁下落过程受到磁场阻力.因而物体都克服阻力做功.A选项对.四个物体运动过程中,汽车是动能转化为内能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为内能或其他形式的能,总之是机械能转化为其他形式的能.D选项正确.
【答案】 AD
7.(2013·济南高二检测)如图10-3-5所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走.若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中( )
图10-3-5
A.气体对外做功,气体温度可能不变
B.气体对外做功,内能一定减少
C.气体压强可能增大,内能可能不变
D.气体从外界吸热,内能一定增加
【解析】 由于汽缸是导热的,则可以与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变.
【答案】 A
8.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )
A.内能增大,放出热量
B.内能减小,吸收热量
C.内能增大,对外界做功
D.内能减小,外界对其做功
【解析】 本题考查热力学第一定律,意在考查考生对基本的定律的掌握情况.气体的温度降低,则内能减小,而外界对气体做了功,由热力学第一定律知,气体要向外放出热量.
【答案】 D
9.如图10-3-6所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气.开始活塞被销钉固定,现将销钉拔掉,活塞最终静止在距原位置下方h处,设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE,不计气体重心改变的影响,下列说法正确的是( )
图10-3-6
A.ΔE=mgh B.ΔE>mgh
C.ΔE<mgh D.以上三种情况均有可能
【解析】 气体甲体积减小,外界对它做正功,其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙,且为正功,ΔE=mgh+W乙.
【答案】 B
10.一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量,内能增加了4.2×105 J,是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功?做了多少功?
【解析】 根据热力学第一定律表达式中的符号规则,知Q=2.6×105 J,ΔU=4.2×105 J.
由ΔU=W+Q,则
W=ΔU-Q=4.2×105 J-2.6×105 J=1.6×105 J.
W>0,说明是外界对气体做了功.
【答案】 外界对气体做了1.6×105 J的功
11.如图10-3-7所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态,此时活塞距缸口的距离h=0.2 m,活塞面积S=10 cm2,封闭气体的压强p=5×104 Pa.现通过电热丝对缸内气体加热,使活塞缓慢上升直至缸口.在此过程中封闭气体吸收了Q=60 J的热量,假设汽缸壁和活塞都是绝热的,活塞质量及一切摩擦力不计,则在此过程中气体内能增加了多少?
图10-3-7
【解析】 对封闭气体,根据热力学第一定律:ΔU=Q+W代入数据得:
ΔU=60 J-5×104×10×10-4×0.2 J=50 J.
【答案】 50 J
12.在一个标准大气压下,水在沸腾时,1 g的水由液态变成同温度的水汽,其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g.求:
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W;
(2)气体吸收的热量Q;
(3)气体增加的内能ΔU.
【解析】 取1 g水为研究系统,1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量,同时由于体积膨胀,系统要对外做功,所以有ΔU<Q吸.
(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功:W=p(V2-V1)=1.013×105×(1 676-1.043)×10-6 J=169.7 J.
(2)气体吸热:Q=mL=1×2 263.8 J=2 263.8 J.
(3)根据热力学第一定律:ΔU=Q+W=2 263.8 J+(-169.7) J=2 094.1 J.
【答案】 (1)169.7 J (2)2 263.8 J (3)2 094.1 J
1.(2013·潍坊高二检测)我们绝不会看到:一个放在水平地面上的物体,靠降低温度,可以把内能自发地转化为动能,使这个物体运动起来.其原因是( )
A.这违反了能量守恒定律
B.在任何条件下内能都不可能转化为机械能,只有机械能才会转化为内能
C.机械能和内能的转化过程具有方向性,内能转化成机械能是有条件的
D.以上说法均不正确
【解析】 机械能和内能可以相互转化,但必须通过做功来实现.由热力学第二定律可知,内能不可能全部转化成机械能,同时不引起其他变化.
【答案】 C
2.下列说法正确的是 ( )
A.热量不能由低温物体传递到高温物体
B.外界对物体做功,物体的内能必定增加
C.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律
D.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化
【解析】 根据热力学第二定律,热量不能自发地由低温物体传递到高温物体,但在一定条件下,热量可以由低温物体传递到高温物体,例如电冰箱的工作过程,故选项A错.根据热力学第一定律,物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素,所以选项B错.第二类永动机不违反能量守恒定律,而违反了热力学第二定律,选项C错.选项D是热力学第二定律的表述形式之一,是正确的.
【答案】 D
3.(2013·德州高二检测)关于第二类永动机,下列说法正确的是( )
A.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机
B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成
C.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能
D.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化
【解析】 根据第二类永动机的定义可知A选项正确,第二类永动机不违反能量守恒定律,而是违反热力学第二定律,所以B选项错误.机械能可以全部转化为内能,内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能,C选项错误,D选项正确.所以,该题的正确答案是A、D.
【答案】 AD
4. 如图10-4-1所示,为电冰箱的工作原理示意图;压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环,在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是( )
图10-4-1
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
【解析】 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能的转化和守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,故C正确,D错误;再根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误,B正确,故选B、C.
【答案】 BC
5.下列过程中,可能发生的是( )
A.某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量,全部转化为机械能,而没有产生其他任何影响
B.打开一高压密闭容器,其内气体自发溢出后又自发跑进去,恢复原状
C.利用其他手段,使低温物体温度更低,高温物体的温度更高
D.将两瓶不同液体自发混合,然后又自发地各自分开
【解析】 根据热力学第二定律,热量不可能从低温物体自发地传给高温物体,而不引起其他的变化,但通过一些物理过程是可以实现的,故C项对;内能自发地全部转化为机械能是不可能的,故A项错;气体膨胀具有方向性,故B项错;扩散现象也有方向性.D项也错.
【答案】 C
6.关于热学现象和热学规律,下列说法中正确的是( )
A.将地球上所有海水的温度降低0.2 ℃,以放出大量的内能供人类使用
B.布朗运动是液体分子的运动,它说明液体分子永不停息地做无规则的运动
C.在热传递中,热量一定是从内能多的物体传向内能少的物体
D.在热传递中,热量一定是从温度高的物体流向温度低的物体
【解析】 自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,A、C错;布朗运动不是液体分子的运动,而是固体颗粒的运动,B错.故只有选项D正确.
【答案】 D
7.(2013·大纲卷)根据热力学定律,下列说法中正确的是( )
A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”
【解析】 热力学第二定律有两种表述:第一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体,即自发热传递具有方向性,选项A中热量从低温物体传到高温物体是电冰箱工作的结果,选项A正确;第二是不可能从单一热库吸收热量,使之完全变为功,而不产生其他影响,即第二类永动机不存在,选项B正确,选项C错误;由能量守恒定律知,能量总是守恒的,只是存在的形式不同,选项D错误.
【答案】 AB
8.(2013·济南高二检测)如图10-4-2中汽缸内盛有定量的理想气体,汽缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与汽缸壁的接触是光滑的,但不漏气.现将活塞杆与外界连接,使其缓慢地向右移动,这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有关,则下列说法正确的是( )
图10-4-2
A.气体是从单一热源吸热,全用来对外做功,因此此过程违反热力学第二定律
B.气体从单一热源吸热,但并未全用来对外做功,所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热,全用来对外做功,但此过程不违反热力学第二定律
D.以上三种说法都不对
【解析】 热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.本题中如果没有外界的帮助,比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动,使气体膨胀对外做功,导致气体温度略微降低,是不可能从外界吸收热量的,即这一过程虽然是气体从单一热源吸热,全用来对外做功,但引起了其他变化,所以此过程不违反热力学第二定律.
【答案】 C
9.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是( )
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量转化的规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别
D.其实,能量守恒定律已包含了热力学第一定律和热力学第二定律
【解析】 热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现,而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性,两者并不矛盾,故A、C、D错误,B正确.
【答案】 B
10.(2013·青岛模拟)有以下说法:
图10-4-3
A.气体的温度越高,分子的平均动能越大
B.即使气体的温度很高,仍有一些分子的运动速度是非常小的
C.对物体做功不可能使物体的温度升高
D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关
E.一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室.甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如图10-4-3所示,提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T
F.空调机作为制冷机使用时,使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的
G.对于一定量的气体,当其温度降低时,速度大的分子数目减小,速率小的分子数目增加
H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
其中正确的是________.
【答案】 ABEG
11.热力学第二定律常见的表述有以下两种:
第一种表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化;
第二种表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.
图10-4-4(a)是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图;外界对制冷机做功,使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图(b).根据你的理解,热力学第二定律的实质是________.
图10-4-4
【答案】 如图所示,
实质:一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性.
12.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不可能制成?
【答案】 能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成的原因是因为机械能和内能转化过程具有方向性,尽管机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化.
1.(2013·广州高二检测)下列说法中,正确的是( )
A.机械能和内能之间的转化是可逆的
B.气体向真空的自由膨胀是可逆的
C.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说明这个“宏观态”是比较有序的
D.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说明这个“宏观态”是比较无序的
【解析】 根据热力学第二定律,A、B错误,根据有序和无序的物理意义,C错误,D正确.
【答案】 D
2.下列关于熵的有关说法错误的是( )
A.熵是系统内分子运动无序性的量度
B.在自然过程中熵总是增加的
C.热力学第二定律也叫做熵减小原理
D.熵值越大代表越无序
【解析】 根据熵增加原理,不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行.
【答案】 C
3.下列供热方式最有利于环境保护的是( )
A.用煤做燃料供热
B.用石油做燃料供热
C.用天然气或煤气做燃料供热
D.用太阳能灶供热
【解析】 煤、石油、天然气等燃料的利用,使人类获得大量的内能,但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分,使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化碳等物质污染了大气.而太阳能是一种无污染的能源,应大力推广,故答案应选D.
【答案】 D
4.(2013·酒泉高二检测)关于热力学第二定律的微观意义,下列说法正确的是( )
A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动
B.热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程
C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程
D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【解析】 分子热运动是大量分子的无规则运动,系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态,这是一个无序的运动,根据熵增加原理,热运动的结果只能使分子热运动更加无序,而不是变得有序,热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程,C、D两项正确.
【答案】 CD
5.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法中正确的是( )
A.气体分子间的作用力增大
B.气体分子的平均速率增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体组成的系统的熵增加
【解析】 考虑气体分子间作用力时,若分子力是引力,分子间距从r0增大,则分子力先增大后减小,A错误.气泡上升过程中温度不变,分子平均动能不变,分子平均速率也不变,B、C错误.气泡上升过程中体积膨胀,分子势能增加,内能增大,而对外做功,故气体一定吸收热量,又因为温度不变,故其熵必增加,D正确.
【答案】 D
6.(2013·南充一中)下列哪些现象能够发生,并且不违背热力学第二定律( )
A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热
B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能
C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离
D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
【解析】 A、B都违背了热力学第二定律,都不能发生.C中系统的势能减少了,D中消耗了电能,所以不违背热力学第二定律,均能发生.
【答案】 CD
7.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图10-5-3甲).现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图10-5-3乙),这个过程称为气体的自由膨胀.下列说法正确的是( )
甲 乙
图10-5-3
A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动
B.自由膨胀前后,气体的压强不变
C.自由膨胀前后,气体的温度不变
D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分
【解析】 气体向真空膨胀,不对外做功,在经过容器中也没有热交换,根据热力学第一定律知内能不变,温度不变,C正确;气体膨胀后体积增大,温度不变,根据理想气体状态方程可知气体压强减小,B错误;自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程,但其逆过程却不能自动地进行,A、D错误.
【答案】 C
8.柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,燃料的化学能转化为气体的内能,高温高压的气体推动活塞做功,气体的内能又转化为柴油机的机械能.燃烧相同的燃料,输出的机械能越多,表明柴油机越节能.是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标.有经验的柴油机维修师傅,不用任何仪器,只要将手伸到柴油机排气管附近,去感觉一下尾气的温度,就能够判断出这台柴油机是否节能,真是“行家伸伸手,就知有没有”,关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系,你认为正确的是( )
A.尾气的温度越高,柴油机越节能
B.尾气的温度越低,柴油机越节能
C.尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D.以上说法均不正确
【解析】 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能,柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧,产生高温高压的气体,是一个高温热源,而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源.根据能量守恒,这两个热源之间的能量差就是转换的机械能,燃烧相同的燃料,要想输出的机械能越多,尾气的温度就要越低,故B正确.
【答案】 B
9.质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,由液态Ⅰ向气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化的关系如图10-5-4所示.单位时间所吸收的热量可看做不变.
(1)以下说法正确的是________.
A.在区间Ⅱ,物质的内能不变
B.在区间Ⅲ,分子间的势能不变
C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ,物质的熵增加
D.在区间Ⅰ,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大
(2)在区间Ⅲ,若将压强不变的条件改为体积不变,则温度升高________(选填“变快”“变慢”或“快慢不变”).请说明理由.
图10-5-4
【解析】 (1)因为该物质一直吸收热量,体积不变,不对外做功,所以内能一直增加,A错误,D正确;又因为区间Ⅱ温度不变,所以分子动能不变,吸收的热量全部转化为分子势能,物体的内能增加,理想气体没有分子力,所以理想气体内能仅与温度有关,分子势能不变,B正确;从区间Ⅰ到区间Ⅲ,分子运动的无序程度增大,物质的熵增加,D正确.
(2)根据热力学第一定律ΔU=Q+W
根据理想气体的状态方程有=C
可知,在吸收相同的热量Q时,压强不变的条件下,V增加,W<0,ΔU1=Q-|W|;
体积不变的条件下,W=0,ΔU2=Q;
所以ΔU1<ΔU2,体积不变的条件下温度升高变快.
【答案】 (1)BCD
(2)变快 理由见解析
10.(2013·青岛高二检测)往一杯清水中滴入一滴红墨水,一段时间后,整杯水都变成了红色.这一现象在物理学中称为________现象,是由于分子的________而产生的.这一过程是沿着分子热运动的无序性________的方向进行的.
【解析】 题目中的现象是由于分子无规则运动而引起的扩散现象.
【答案】 扩散 无规则运动(热运动) 增加
11.能源问题是当前热门话题,传统的能源——煤和石油,由于储量有限,有朝一日要被开采完,同时在使用过程中也会带来污染,寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向,利用潮汐发电即为一例.
如图10-5-5表示的是利用潮汐发电,左方为陆地和海湾,中间为大坝;其下有通道,水经通道可带动发电机.涨潮时,水进入海湾,待内外水面高度相同时,堵住通道,如图甲.潮落至最低点时放水发电,如图乙.待内外水面高度相同时,再堵住通道,直到下次涨潮至最高点,又进水发电,如图丙.设海湾面积为5.0×107 m2,高潮与低潮间高度差为3.0 m,则一天内流水的平均功率为________MW.
图10-5-5
【解析】 潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能.每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg=ρShg=1.0×103×5.0×107×3×10 N=1.5×1012 N,其重心高度变化为h′=1.5 m.
一天内海水两进两出,故水流功率为
P== W=1.0×108 W
=100 MW.
【答案】 100
12.两个温度不同的物体接触时,热量会自发地从高温物体传向低温物体,直到两者温度相等;一个温度处处相等的物体,不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低.怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性?
【答案】 两个物体温度不同,分子热运动的平均动能不同,一个物体分子平均动能大,另一个物体分子平均动能小,总体上看,分子热运动的分布较为有序,能量适当集中,而热量由高温物体传到低温物体的过程中,能量变的分散,分子热运动的分布较为无序.由于一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.所以热传递中能量自发地由高温物体传向低温物体,热传递具有方向性.
1.下列事例中,属于分子不停地做无规则运动的是( )
A.秋风吹拂,树叶纷纷落下
B.在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味
C.烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡
D.室内扫地时,在阳光照射下看见灰尘飞扬
【解析】 灰尘、黑烟(颗粒)都是由若干分子组成的固体微粒,它们的运动都不是分子运动,A、C、D错,B对.
【答案】 B
2.(2013·泰安高二检测)放在房间一端的香水,打开瓶塞后,位于房间另一端的人将( )
A.立即嗅到香味,因为分子热运动速率很大,穿过房间所需要的时间极短
B.过一会儿才能嗅到香味,因为分子热运动速率不大,穿过房间需要一段时间
C.过一会儿才能嗅到香味,因为分子热运动速率虽大,但由于是无规则运动,且与空气分子不断碰撞,要嗅到足够多的香水分子必须经过一段时间
D.过一会儿才能嗅到香味,因为分子热运动速率虽大,但必须有足够多的香水分子,才能引起嗅觉
【解析】 气体分子热运动的平均速率虽然较大(约为每秒几百米),但每个分子每秒要与其他分子碰撞几十亿次,频繁的碰撞使分子沿着迂回曲折的路线运动,分子由一处转移到另一处需要的时间也就较长.
【答案】 C
3.下列物理现象的解释,正确的是( )
A.水和酒精混合后总体积减小,说明分子间有空隙
B.液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动,而较小的颗粒做布朗运动,说明分子的体积很小
C.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动
D.高压下的油会透过钢管壁渗出,说明分子是不停运动着的
【解析】 水和酒精混合后体积减小说明分子间有空隙,高压下的油会透过钢壁渗出也说明分子间有空隙,A对,D错.较大的颗粒不做布朗运动是因为与它相撞的液体分子数多,撞击力平衡的结果,B项错.C项属扩散现象,说明分子在做热运动,故C正确.
【答案】 AC
4.(2013·广州高二检测)下列关于布朗运动的叙述,正确的是( )
A.固体小颗粒做布朗运动是由于固体小颗粒内部的分子运动引起的
B.液体的温度越低,悬浮小颗粒的运动越缓慢,当液体的温度降到零摄氏度时,固体小颗粒的运动就会停止
C.被冻结在冰块中的小炭粒,不能做布朗运动是因为冰中的水分子不运动
D.固体小颗粒做布朗运动是由于液体分子对小颗粒的碰撞引起的
【解析】 固体小颗粒的布朗运动是由于液体分子的无规则运动引起的,故A错误,D正确;温度越低,小颗粒的运动由于液体分子的运动减慢而减慢,但即使降到零摄氏度,液体分子还是在运动的,布朗运动是不会停止的,故B项错误;被冻结在冰块中的小炭粒不能做布朗运动是因为受力平衡,而不是由于水分子不运动(水分子不可能停止运动,因为热运动是永不停息的),故C项错误.
【答案】 D
5.较大的悬浮颗粒不做布朗运动,其可能的原因是( )
A.液体分子不一定与颗粒相撞
B.各个方向的液体分子对颗粒的撞击力相互平衡
C.颗粒的质量大,运动状态难改变
D.颗粒分子与液体分子相互作用力达到平衡
【解析】 较大的悬浮颗粒不做布朗运动是因为液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的,碰撞力相互平衡,另外颗粒的质量大,相同冲击力下产生的加速度较小,因此质量越大,布朗运动越不明显.
【答案】 BC
6.下列哪些现象属于热运动( )
A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间把它们再分开,会看到它们相接触的面都是灰蒙蒙的
B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时尝到了胡椒的味道
C.含有泥沙的水经一定时间会澄清
D.用砂轮打磨而使零件的温度升高
【解析】 热运动在微观上是指分子的运动,如扩散现象;在宏观上表现为温度的变化,如“摩擦生热”、物体的热传递等.而水的澄清过程是由于泥沙在重力作用下的沉淀,不是热运动,C错误.
【答案】 ABD
图7-2-3
7.如图7-2-3所示是做布朗运动小颗粒的运动路线记录的放大图,以小颗粒在A点开始计时,每隔30 s记下小颗粒的一个位置,得到B、C、D、E、F、G等点,则小颗粒在经75 s末时的位置,以下叙述中正确的是( )
A.一定在CD连线的中点
B.一定不在CD连线的中点
C.可能在CD连线上,但不一定是CD连线的中点
D.可能在CD连线以外的某点上
【解析】 布朗运动是无规则的运动,从颗粒运动到A点计时,每隔30 s,记下颗粒的一个位置,其连线并不是小颗粒运动的轨迹,所以在75 s末时,其所在位置不能在图中确定,故选C、D.
【答案】 CD
8.(2013·潍坊高二检测)对以下物理现象的正确分析是( )
①从射来的阳光中,可以看到空气中的微粒在上下飞舞
②上升的水蒸气的运动
③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒,小炭粒不停地做无规则运动
④向一杯清水中滴入几滴红墨水,红墨水向周围运动
A.①②③属于布朗运动
B.④属于扩散现象
C.只有③属于布朗运动
D.以上结论均不正确
【解析】 扩散现象是指分子从浓度大的地方运动到浓度小的地方,而布朗运动是固体小颗粒的无规则运动,观察布朗运动,必须在高倍显微镜下,肉眼看到的颗粒的运动不属于布朗运动,由以上分析不难判断B、C为正确选项.
【答案】 BC
9.下列各现象中解释正确的是( )
A.用手捏面包,面包体积会缩小,这是因为分子间有间隙
B.在一杯热水中放几粒盐,整杯水很快就会变咸,这是食盐分子的扩散现象
C.把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起,在常温下放置四五年,结果铅和金互相会渗入,这是两种金属分别做布朗运动的结果
D.把碳素墨水滴入清水中,稀释后,借助显微镜能够观察到布朗运动现象,这是由碳分子的无规则运动引起的
【解析】 手捏面包,面包体积变小,说明面包颗粒之间有间隙,而不是分子间有间隙,故A错;B、C都是扩散现象;D中做布朗运动的是炭颗粒,而不是碳分子.
【答案】 B
10.(2012·大纲全国高考)下列关于布朗运动的说法,正确的是( )
A.布朗运动是液体分子的无规则运动
B.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈
C.布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的
D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的
【解析】 布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,不是分子本身的运动,A错误.布朗运动的剧烈程度与温度和固体微粒大小有关,B正确.布朗运动是由于液体分子在无规则运动中碰撞固体微粒的不平衡产生的,故D正确,C错误.
【答案】 BD
11.(2013·南京高二检测)(1)往一杯清水中滴入一滴红墨水,一段时间后,整杯水都变成了红色.这一现象在物理学中称为________现象,是由于分子的________而产生的.
(2)若向一杯清水中滴入一杯墨汁,待混合均匀后,用显微镜观察炭粒的运动,发现炭粒也做无规则运动,这种运动是________,它说明液体分子在永不停息的
做无规则运动.
【答案】 (1)扩散 无规则运动(热运动)
(2)布朗运动
12.要使布朗运动越显著,颗粒是越大越好还是越小越好?温度是越高越好还是越低越好?
【解析】 布朗运动是大量液体或气体分子对固体小颗粒撞击的集体行为的结果.个别分子对固体小颗粒的碰撞不会产生布朗运动,影响布朗运动的因素有两个:即固体颗粒的大小和液体或气体温度的高低.具体解释如下:
(1)在相同温度下,悬浮颗粒越小,它的线度越小,表面积越小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少,颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡;另外,颗粒线度越小,它的质量越小,由冲击力引起的加速度越大.因此,在相同温度下,悬浮颗粒越小,布朗运动就越显著.如图所示.
颗粒很小时,分子沿各个
方向对它的撞击不平衡
(2)相同的颗粒悬浮在同种液体或气体中,液体或气体的温度升高,分子运动的平均速率增大,对悬浮颗粒的撞击作用也越大,颗粒受到来自各个方向的冲击力越不平衡,由冲击力引起的加速度越大,所以温度越高,布朗运动就越显著.
【答案】 见解析
1.(2013·南京高二检测)下列现象可以说明分子间存在引力的是( )
A.打湿了的两张纸很难分开
B.磁铁吸引附近的小铁钉
C.用斧子劈柴,要用很大的力才能把柴劈开
D.用电焊把两块铁焊在一起
【解析】 只有分子间的距离小到一定程度时,才发生分子引力的作用,纸被打湿后,水分子填充了两纸之间的凹凸部分,使水分子与两张纸的分子接近到引力作用范围而发生作用,故A正确;磁铁对小铁钉的吸引力在较大的距离内都可发生,不是分子引力,B错误;斧子劈柴,克服的是分子引力,C正确;电焊的原理是两块铁熔化后使铁分子间距达到引力作用范围而发生作用,D正确.故选A、C、D.
【答案】 ACD
2.如图7-3-6所示的是描述分子引力与分子斥力随分子间距r变化的曲线,根据曲线图,下列说法正确的是( )
图7-3-6
A.F引随r增大而增大
B.F斥随r增大而减小
C.r=r0时,F斥与F引大小相等
D.F引和F斥随r增大而减小
【解析】 F引和F拆均随r的增大而减小,当r=r0时,F引=F斥,合力F=0.
【答案】 BCD
3.(2013·杭州检测)关于分子间作用力的说法中正确的是( )
A.分子间既存在引力也存在斥力,分子力是它们的合力
B.分子之间距离减小时,引力和斥力都增大,且引力增大得比斥力快
C.紧压两块铅块后它们会连接在一起,这说明铅分子间存在引力
D.压缩汽缸内气体时要用力推活塞,这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力
【解析】 分子间存在引力和斥力,分子力是它们的合力,故A正确;分子之间距离减小时,引力和斥力都增大,且斥力增大得比引力快,故B错;紧压两铅块后它们会连接在一起,这说明铅分子间存在引力,故C正确;压缩汽缸内气体时要用力推活塞,是因为气体分子频繁碰撞器壁产生了压力,不是气体分子间的作用力所致,气体分子间的作用力可以忽略,故D错.
【答案】 AC
4.如图7-3-7所示,两个分子之间的距离为r,当r增大时,这两个分子之间的分子力( )
图7-3-7
A.一定增大 B.一定减小
C.可能增大 D.可能减小
【解析】 分子间同时存在的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,题设的r是大于r0(平衡距离)还是小于r0未知,增大多少也未知.由题图可知,分子间距离r在小于r0的范围内,F随r的增大而减小,在大于r0的范围内随r0的增大先增大后减小,C、D项正确.
【答案】 CD
5.固体和液体很难被压缩,其原因是( )
A.分子已占据了整个空间,分子间没有空隙
B.分子间的空隙太小,分子间只有斥力
C.压缩时,分子斥力大于分子引力
D.分子都被固定在平衡位置不动
【解析】 扩散现象说明了分子在做无规则的热运动,且分子间存在着空隙,故A、D两选项都是错误的.压缩固体和液体时,分子间的引力和斥力是同时存在的,只不过斥力大于引力,分子力表现为斥力,故选项B错误,选项C正确.
【答案】 C
6.下列现象中不能说明分子间存在分子力的是( )
A.两铅块能被压合在一起
B.钢绳不易被拉断
C.水不容易被压缩
D.空气容易被压缩
【解析】 两铅块能被压合在一起、钢绳不易被拉断说明分子之间存在引力;而水不容易被压缩是因为分子间距小,轻微压缩都会使分子力表现为斥力,因此A、B、C都能说明分子间存在分子力.空气容易被压缩是因为分子间距大,而不能说明分子间存在分子力,因此选D.
【答案】 D
7.(2012·广东高考)清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠, 这一物理过程中,水分子间的( )
A.引力消失,斥力增大
B.斥力消失,引力增大
C.引力、斥力都减小
D.引力、斥力都增大
【解析】 因为空气中的水汽凝结成水珠时,分子间的距离变小,而分子引力和分子斥力均随着分子间距离的减小而增大.故D选项正确,其他选项都错.
【答案】 D
8.(2013·黄冈中学检测)两个同种类的分子从远处以相等的初速率v0相向运动,在靠近到距离最小的过程中,其动能的变化情况是( )
A.一直增加 B.一直减小
C.先减小后增加 D.先增加后减小
【解析】 开始分子力表现为引力,且对分子做正功,使分子动能增加,当分子力表现为斥力时,分子力对分子做负功,分子的动能减小了.
【答案】 D
图7-3-8
9.如图7-3-8所示,设有一分子位于图中的坐标原点O处不动,另一分子可位于正x轴上不同位置处,图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小,两条曲线分别表示斥力或引力的大小随两分子间距离变化的关系,e为两曲线的交点,则( )
A.ab线表示引力,cd线表示斥力,e点的横坐标约为10-15 m
B.ab线表示斥力,cd线表示引力,e点的横坐标约为10-10 m
C.ab线表示引力,cd线表示斥力,e点的横坐标约为10-10 m
D.ab线表示斥力,cd线表示引力,e点的横坐标约为10-15 m
【解析】 由于分子间斥力的大小随两分子间距离变化比引力快,所以图中曲线ab表示斥力,cd表示引力,e点引力和斥力平衡,分子间距为r0,数量级为10-10 m,所以B选项正确.
【答案】 B
图7-3-9
10.如图7-3-9所示,把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面.如果你想使玻璃板离开水面,必须用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋.原因是水分子和玻璃分子间存在________作用.
【解析】 由于玻璃板除受竖直向下的重力外还受向下的水分子和玻璃分子间的分子引力,故向上的拉力应大于重力.
【答案】 大 分子引力
11.将下列实验事实与产生的原因对应起来.
A.水与酒精混合体积变小
a.固体分子也在不停地运动
B.固体很难被压缩
B.分子运动的剧烈程度与温度有关
C.细绳不易拉断
c.分子间存在着空隙
D.糖在热水中溶解很快
D.分子间存在着引力
E.冰冻食品也会变干
e.分子间存在着斥力
它们的对应关系分别是①________,②________,③________,④________,⑤________.(在横线上填上实验事实与产生原因的符号)
【解析】 热现象的微观本质大都是通过物体所发生的一些宏观现象,通过分析推理而获得,因此实验事实和微观本质的对应是认识热现象的基本方法.
【答案】 ①Ac ②Be ③Cd ④Db ⑤Ea
12.同学们写作业时,常会用透明胶带把错误处揭去,操作时往往要把胶带用手抹几下使之与纸贴紧,所以揭得很干净,这是为什么?
【解析】 因为用手抹几下,可以使胶带与纸之间的距离变小,增大胶带与纸的引力,所以揭得很干净.
【答案】 见解析
1.(2013·绍兴高二检测)在热学中,要描述一定气体的宏观状态,需要确定下列哪些物理量( )
A.每个气体分子的运动速率
B.压强
C.体积
D.温度
【解析】 描述系统的宏观状态,其参量是宏观量,每个气体分子的运动速率是微观量,不是气体的宏观状态参量.气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述,是确定气体宏观状态的三个状态参量.显然B、C、D选项正确.
【答案】 BCD
2.关于热平衡定律理解正确的是( )
A.两系统的温度相同时,才能达到热平衡
B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡,则A、B两系统热平衡
C.甲、乙、丙物体温度不相等,先把甲、乙接触,最终达到热平衡,再将丙与乙接触最终也达到热平衡,则甲、丙是热平衡的
D.热平衡时,两系统的温度相同,压强体积也一定相同
【解析】 两个系统热平衡的标志是它们温度相同但压强、体积不一定相同,故A、B对,C、D错.
【答案】 AB
3.关于温度这一概念理解正确的是( )
A.温度是描述物体的冷热程度的状态量
B.温度是热平衡系统具有“共同性质”的物理量
C.温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量
D.只有两个系统的温度、体积、压强均相同,这两个系统才达到了热平衡状态
【解析】 温度是唯一决定两系统是否处于热平衡状态的物理量,选项A、B、C对,D错.
【答案】 ABC
4.(2013·太原检测)下列状态处于热平衡态的是( )
A.将一金属块放在沸水中加热足够长的时间
B.冰水混合物处在0 ℃环境中
C.一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动,容器突然停止运动,容器内的气体
D.开空调2分钟内教室内的气体
【解析】 系统处于热平衡态时,其状态参量稳定不变,金属块放在沸水中加热足够长的时间,冰水混合物在0 ℃环境中,其温度、压强、体积都不再变化,是平衡态,故A、B对;一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时,容器内气体的温度升高,压强变大,故其不是平衡态,C错;开空调2分钟内教室内的气体,温度、体积均要变化,故其不是平衡态,D错.
【答案】 AB
5.下图是四种测液体温度的方法,其中正确的是( )
【解析】 用温度计测量液体温度时,温度计必须置于液体中,而且不能与器壁接触,只有D正确.
【答案】 D
6.(2013·苏州高二检测)物体内分子运动的快慢与温度有关,在0 ℃时物体内的分子的运动状态是( )
A.仍然是运动的
B.处于静止状态
C.处于相对静止状态
D.大部分分子处于静止状态
【解析】 分子的运动虽然受温度影响,但永不停息,A项正确,B、C、D错.
【答案】 A
7.关于热力学温标和摄氏温标,下列说法正确的是( )
A.热力学温标中的每1 K与摄氏温标中每1 ℃大小相等
B.热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 ℃
C.热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃
D.某物体摄氏温度为10 ℃,即热力学温度为10 K
【解析】 热力学温标和摄氏温标尽管是不同标准下的计数方式,但仅是起点不同,热力学温标中变化1 K与摄氏温标中变化1 ℃是相同的,故A、C对,B错;摄氏温度为10 ℃的物体,热力学温度为283 K,D错.
【答案】 AC
8.(2013·高密高二检测)小明自定一种新温标p,他将冰点与沸点之间的温度等分为200格,且将冰点的温度定为50p,今小明测量一杯水的温度为150p时,则该温度用摄氏温度表示时应为( )
A.30 ℃ B.40 ℃
C.50 ℃ D.69 ℃
【解析】 每格表示的摄氏度为=0.5 ℃,比冰点高出的温度为(150-50)×0.5 ℃=50 ℃,C对,A、B、D错.
【答案】 C
9.
图7-4-1
伽利略在1593年,制造了世界上第一个温度计——空气温度计,如图7-4-1所示一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中,细管中的液面清晰可见,如果不考虑外界大气压的变化,就能根据液面的变化测出温度的变化,则( )
A.该温度计的测温物质是槽中的液体
B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的
【解析】 细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的,测温物质是球形瓶中封闭的空气,该温度计是利用它的热胀冷缩的性质制造的,故A、B错,C、D正确.
【答案】 CD
10.如果可以粗略地取-273 ℃为绝对零度.在一标准大气压下,冰的熔点为________℃,即为________K,水的沸点是________℃,即________K.
【解析】 在一标准大气压下,冰的熔点为0 ℃,即为273 K.水的沸点是100 ℃,即为373 K.
【答案】 0 273 100 373
11.2012年又是一个寒冷的冬天,人在室外拿铁棒和木头时,感觉到铁棒明显比木头凉,由于表示物体冷热程度的是温度,于是有人得出当时“铁棒比木头温度低”的结论,你认为他的结论对吗?
【答案】 不对.由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡,故它们的温度是一样的.感觉到铁棒特别凉,是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多,所以他的结论不对.
12.如图7-4-2所示,图甲表示某半导体热敏电阻R随温度t的变化情况.把该半导体电阻与电池、电流表串联起来,如图乙所示,用该半导体作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计.请判断:如果电池的电动势和内阻都不变,电流表上代表t1、t2的两点,哪个应该标在电流比较大的温度上?
甲 乙
图7-4-2
【解析】 由R-t图象可知R随t的升高而降低,电流较大表示R值较小,所以t2标在电流比较大的温度上.
【答案】 t2标在电流比较大的温度上.
1.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
【解析】 因温度是气体分子平均动能的标志,所以A选项正确;因为氢气分子和氧气分子的质量不同,且m(H)<m(O),平均动能又相等,所以分子质量大的平均速率小,故D错误,B正确;虽然气体质量和分子平均动能都相等,由于气体摩尔质量不同,分子数目就不同,因此C错误.
【答案】 AB
2.(2013·南昌高二检测)当分子间距离大于10r0(r0是分子平衡位置间距离)时,分子力可以认为是零,规定此时分子势能为零.当分子间距离是平衡距离r0时,下面的说法中正确的是( )
A.分子力是零,分子势能也是零
B.分子力是零,分子势能不是零
C.分子力不是零,分子势能是零
D.分子力不是零,分子势能不是零
【解析】 根据分子力随分子间距的变化关系知,r=r0时,分子力为0.根据分子力做功与分子势能的关系知,当r>10r0时分子势能为0.r=r0时,分子势能最小,并且小于0.故B对.
【答案】 B
3.一辆运输瓶装氧气的货车,由于某种原因,司机紧急刹车,最后停下来,则下列说法正确的是( )
A.汽车机械能减小,氧气内能增加
B.汽车机械能减小,氧气内能减小
C.汽车机械能减小,氧气内能不变
D.汽车机械能减小,汽车(轮胎)内能增加
【解析】 氧气温度不变,体积没变,内能不变,A、B错,C对;汽车机械能减小,转化为内能,D对.
【答案】 CD
4.关于机械能和内能,下列说法中正确的是( )
A.机械能大的物体,其内能一定很大
B.物体的机械能损失时,内能却可以增加
C.物体的内能损失时,机械能必然减少
D.物体的内能为零时,机械能可以不为零
【解析】 内能和机械能是两种不同形式的能量,两者并不存在必然联系,故A、C错,B对;因为物质分子总在不停地做无规则运动,故内能不可能为零,D错.
【答案】 B
5.把一个物体竖直下抛,下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力) ( )
A.物体的动能增加,分子的平均动能也增加
B.物体的重力势能减少,分子势能却增加
C.物体的机械能保持不变
D.物体的内能保持不变
【解析】 物体下落的过程,不考虑空气阻力,只有重力做功,机械能不变;物体下落过程中,物体的温度和体积也没有发生变化,所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变,因此,选项A和B是错误的.
【答案】 CD
6.(2013·昆明检测)质量相等的氢气和氧气温度相同,若不考虑分子间的势能,则( )
A.氢气的内能较大
B.氧气的内能较大
C.两者的内能相等
D.氢气和氧气分子的平均动能相等
【解析】 因为氢的摩尔质量小,故同质量的氢气和氧气,氢气的分子数多,内能大.
【答案】 AD
7.(2013·广州高二检测)关于内能和机械能的下列说法中不正确的是( )
A.内能和机械能各自包含动能和势能,因此它们在本质上是一样的
B.运动物体的内能和机械能均不为零
C.一个物体的机械能可以为零,但它们的内能永远不可能为零
D.物体的机械能变化时,它的内能可以保持不变
【解析】 机械能是指宏观物体动能、重力势能、弹性势能等,内能是指分子动能、分子势能,有本质的区别,A错.物体的分子运动永不停息,内能不能为零,但物体机械能可以为零,B错,C对.机械能内能在一定条件下可相互转化,但没有转化时,一个可以变化,另一个可以不变,D对.
【答案】 AB
8.(2013·贵阳检测)如图7-5-3所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力.a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,现将乙分子从a移动到d的过程中,两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是( )
图7-5-3
A.从a到b B.从b到c
C.从b至d D.从c到d
【解析】 根据F-x图象知,从a到b和从c到d分子力增大,但从a到b分子力做正功,分子势能减小,从c到d分子力做负功,分子势能增大,故D正确.
【答案】 D
9.有一门窗敞开的房间,上午8点的温度为10 ℃,下午1点的温度为20 ℃.假定大气压强无变化,则上午8点与下午1点相比较,房间内( )
A.每个空气分子的速率都小
B.空气分子的平均动能较小
C.空气分子的个数相同
D.空气分子的分布密度相同
【解析】 温度是分子平均动能的标志,8点时10 ℃,空气分子平均动能小,故B正确.分子永不停息做无规则运动,温度降低平均动能减小,某个分子的速率有可能增大,有可能减小,有可能不变,故A错.温度高时,质量不变时,压强增大,由于门窗敞开,内部气体向外流出,20 ℃时分子个数少,分子密度减小,故C、D错.
【答案】 B
10.对于物体的“热胀冷缩”现象下列说法正确的是( )
A.物体受热后温度升高,分子的平均动能增大;降低温度后,分子的平均动能减小
B.受热后物体膨胀,体积增大,分子势能增大,收缩后,体积减小,分子势能减小,分子的平均动能不会改变
C.受热膨胀,温度升高,分子平均动能增大;体积增大,分子势能也增大.遇冷收缩,温度降低,分子平均动能减小;体积减小,分子势能也减小
D.受热膨胀,分子平均动能增大,分子势能也增大;遇冷收缩,分子平均动能减小,但分子势能增大
【解析】 温度升高,分子平均动能增加,反之,温度降低,分子平均动能减小,而体积与分子势能间关系复杂,因而选A.
【答案】 A
11.甲、乙两名同学对0 ℃的水和0 ℃的冰进行了如下争论:
甲说: “冰和水的温度相同,所以分子平均动能相等.质量相同时,冰的体积大,因此冰的分子势能大,所以说冰的内能大于水的内能.”
乙说: “0℃的水变成0℃的冰需要向外界放出热量,在质量相同的情况下,水的内能大于冰的内能.”
请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的?
【答案】 乙同学的说法是正确的.甲同学认为冰的体积大,分子势能大,这是错误的说法(冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大).分子势能大小与体积有关,但二者并不一定成正比.0 ℃的冰变为0 ℃的水需吸热,故水的内能大,它们相同的物理量是分子动能,不同的物理量是分子势能,显然水的分子势能大.
12.2012年6月长征二号F型火箭“神舟九号”飞船顺利托举上天,中国长征系列运载火箭已累计109次发射成功.火箭加速上升的过程中,速度逐渐增大,高度逐渐升高,有的同学说,由于火箭速度增大,所以组成火箭的每个分子动能也在增大;火箭升高具有较大的势能,因此分子也具有较大的势能.
该同学的说法是否正确?说明理由.
【答案】 不正确.分子动能是分子无规则运动产生的,分子势能是分子间相互作用的结果.物体的机械能与内能是两个完全不同的概念,物体的机械能可以为零,但物体的内能永远不为零.
1.描述气体状态的参量是指( )
A.质量、温度、密度 B.温度、体积、压强
C.质量、压强、温度 D.密度、压强、温度
【解析】 气体状态的参量是指温度、压强和体积,B对.
【答案】 B
2.各种卡通形状的氢气球,受到孩子们的喜欢,特别是年幼的小孩.小孩一不小心松手,氢气球会飞向天空,上升到一定高度会胀破,是因为( )
A.球内氢气温度升高
B.球内氢气压强增大
C.球外空气压强减小
D.以上说法均不正确
【解析】 气球上升时,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,到一定程度时,气球就会胀破.
【答案】 C
图8-1-13
3.如图8-1-13所示是某气体状态变化的p-V图象,则下列说法中正确的是( )
A.气体做的是等温变化
B.从A至B气体的压强一直减小
C.从A至B气体的体积一直增大
D.气体的三个状态参量一直都在变
【解析】 一定质量的气体的等温过程的p-V图象即等温曲线是双曲线,显然图中所示AB图线不是等温线,AB过程不是等温变化,A选项不正确.从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中,压强p在逐渐减小,体积V在不断增大,则B、C选项正确.又该过程不是等温过程,所以气体的三个状态参量一直都在变化,D选项正确.
【答案】 BCD
图8-1-14
4.(2013·辽阳检测)在标准大气压(相当于76 cmHg产生的压强)下做托里拆利实验时,由于管中混有少量空气,水银柱上方有一段空气柱,如图8-1-14所示,则管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强( )
A.0 cm B.60 cm
C.30 cm D.16 cm
【解析】 设管内气体压强为p,则有:(p+60) cmHg=76 cmHg,可得管中稀薄气体的压强相当于16 cmHg,选项D是正确的.
【答案】 D
5.如图8-1-15水银柱上面封闭一段气体,管内外水银面高度差h=72 cm,大气压强为76 cmHg,下列说法正确的是( )
图8-1-15
A.将管稍上提,h不变
B.将管稍上提,h变大
C.将管下插至管顶与管外水银面高度差为70 cm时,管内外水银面高度差也是70 cm
D.将管下插至C项所述位置时,管内外水银面高度差小于70 cm
【解析】 由p·V=C知上提体积变大,压强变小,内外液面差变大,B对.同样下插时,体积变小,压强变大,内外液面差变小,D对.
【答案】 BD
6.(2013·南京高二检测)在室内,将装有5 atm的6 L气体的容器的阀门打开后,从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0=1 atm)( )
A.5 atm,3 L B.1 atm,24 L
C.5 atm,4.8 L D.1 atm,30 L
【解析】 当气体从阀门跑出时,温度不变,所以p1V1=p2V2,当p2=1 atm时,得V2=30 L,逸出气体30 L-6 L=24 L,B正确.据p2(V2-V1)=p1V1′得V1′=4.8 L,所以逸出的气体相当于5 atm下的4.8 L气体,C正确.
【答案】 BC
7.有一段12 cm长的汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上,在下滑过程中被封气体的压强为(大气压强p0=76 cmHg)( )
A.76 cmHg B.82 cmHg
C.88 cmHg D.70 cmHg
【解析】 水银柱所处的状态不是平衡状态,因此不能用平衡条件来处理.水银柱的受力分析如图所示,因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a=g sin θ,所以对水银柱由牛顿第二定律得:
p0S+mg sin θ-pS=ma,
故p=p0=76 cmHg.
【答案】 A
8.(2010·广东高考)如图8-1-16所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气( )
图8-1-16
A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大
C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小
【解析】 由图可知空气被封闭在细管内,水面升高时,气体体积一定减小,根据玻意耳定律知,气体压强就增大,B选项正确.
【答案】 B
图8-1-17
9.(2013·唐山高二检测)如图8-1-17所示,图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线,下述说法正确的有( )
A.图线1对应的温度高于图线2
B.图线1对应的温度低于图线2
C.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离增大
D.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中,分子间平均距离减小
【解析】 p-V图中,图线1在图线2外侧,其对应温度较高.图线1中,气体由状态A变为B为等温膨胀过程,体积增大,气体分子间的平均距离将增大,故选A、C.
【答案】 AC
10.(2013·新海高二检测)在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图8-1-18所示,U型管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压为76 cm汞柱高,图中给出了气体的两个不同的状态.
图8-1-18
(1)实验时甲图气体的压强为________cmHg;乙图气体压强为________cmHg.
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
答:________(选填“正确”或“错误”).
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?
答:________
【解析】 (1)由连通器原理可知,甲图中气体压强为p0=76 cmHg,乙图中气体压强为p0+4 cmHg=80 cmHg.
(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量.
(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图象是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应再作出p-图象,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比.
【答案】 (1)76 80 (2)正确 (3)不能
11.(2013·洛阳高二质检)某容器的容积是10 L,里面所盛气体的压强为2.0×106 Pa,保持温度不变,把这些气体装在另一个容器里,气体的压强为1.0×105 Pa,这个容器的容积是多大?
【解析】 以容器中的气体为所研究的对象,其初始状态下V1=10 L,P1=2.0×106 Pa,
经过等温变化后,其末状态下p2=1.0×105 Pa,
由玻意耳定律有p1V1=p2V2
则V2=V1=×10 L=200 L.
【答案】 这个容器的容积为200 L
12.如图8-1-19为气压式保温瓶的原理图,保温瓶内水面与出水口的高度差为h,瓶内密封空气体积为V,设水的密度为ρ,大气压强为p0,欲使水从出水口流出,瓶内空气压缩量ΔV至少为多少?(设瓶内弯曲管的体积不计,压前水面以上管内无水,温度保持不变,各物理量的单位均为国际单位)
图8-1-19
【解析】 压水前:p1=p0,V1=V
压水后水刚流出时:p2=p0+ρgh
V2=V-ΔV,由玻意耳定律:p1V1=p2V2
即p0V=(p0+ρgh)(V-ΔV)
解得ΔV=.
【答案】
1.一定质量的气体,压强保持不变,下列过程可以实现的是( )
A.温度升高,体积增大
B.温度升高,体积减小
C.温度不变,体积增大
D.温度不变,体积减小
【解析】 一定质量的气体,压强保持不变时,其热力学温度和体积成正比,则温度升高,体积增大;温度降低,体积减小;温度不变,体积也不发生变化,故A正确.
【答案】 A
2.(2013·大庆高二检测)一个密封的钢管内装有空气,在温度为20 ℃时,压强为1 atm,若温度上升到80 ℃,管内空气的压强为( )
A.4 atm B. atm
C.1.2 atm D. atm
【解析】 由=得:=,p2=1.2 atm.
【答案】 C
3.一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1/2,若气体原来温度是27 ℃,则温度的变化是( )
A.升高到450 K B.升高了150 ℃
C.升高到40.5 ℃ D.升高到450 ℃
【解析】 由=得:=,T2=450 K,ΔT=(450-300) K=150 K,即Δt=150 ℃.
【答案】 AB
4.(2013·遵义高二检测)如图8-2-4所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象,由图象可知( )
图8-2-4
A.pA>pB B.pC<pB
C.VA<VB D.TA<TB
【解析】 连OA,由斜率越大,压强越小,故pA<pB=pC,故选项A、B错;由图知VA=VB,TA<TB,故选项C错,D对.
【答案】 D
5.如图所示,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,当玻璃管水平放置时,水银柱处于静止状态.如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱向左移动的是( )
【解析】 假设水银柱不动,则两端封闭气体,发生等容变化,根据查理定律有Δp=p,再根据各选项条件判断,C、D正确.
【答案】 CD
图8-2-5
6.(2013·长春高二检测)如图8-2-5所示,在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体,活塞与缸壁间的摩擦不计,且不漏气,将活塞用绳子悬挂在天花板上,使汽缸悬空静止.若大气压不变,温度降低到某一值,则此时与原来相比较( )
A.绳子张力不变 B.缸内气体压强变小
C.绳子张力变大 D.缸内气体体积变小
【解析】 由整体法可知绳子的张力不变,故A对,C错;取活塞为研究对象,气体降温前后均处于静止,mg和p0S和T均不变,故pS不变,p不变,故B选项错;由盖—吕萨克定律可知=C,当T减小时,V一定减小,故D选项正确.
【答案】 AD
7.(2013·承德高二检测)如图8-2-6所示是一定质量的理想气体的三种升温过程,那么以下四种解释中,正确的是( )
图8-2-6
A.a→d的过程气体体积增加
B.b→d的过程气体体积不变
C.c→d的过程气体体积增加
D.a→d的过程气体体积减小
【解析】 在p-T图象上的等容线的延长线是过原点的直线,且体积越大,直线的斜率越小.由此可见,a状态对应体积最小,c状态对应体积最大.所以选项A、B是正确的.
【答案】 AB
8.(2013·海口高二检测)如图8-2-7所示,某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度,当容器水温是30 ℃时,空气柱长度为30 cm,当水温是90 ℃时,空气柱的长度是36 cm,则该同学测得的绝对零度相当于多少摄氏度( )
图8-2-7
A.-273 ℃ B.-270 ℃
C.-268 ℃ D.-271 ℃
【解析】 由等压变化知=,所以有=,
即=,ΔT=300,
所以绝对零度应是30 ℃-300 ℃=-270 ℃,B对.
【答案】 B
9.一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B,这一过程在V-T图上表示如图8-2-8所示,则( )
图8-2-8
A.在过程AC中,气体的压强不断变大
B.在过程CB中,气体的压强不断变小
C.在状态A时,气体的压强最大
D.在状态B时,气体的压强最大
【解析】 气体在过程AC中发生等温变化,由pV=C可知,体积减小,压强增大,故A正确.在CB变化过程中,气体的体积不发生变化,即为等容变化,由p/T=C可知,温度升高,压强增大,故B错误.综上所述,在ACB过程中气体的压强始终增大,所以气体在状态B时的压强最大,故C错误,D正确.
【答案】 AD
10.2009年2月2日中午中国南极昆仑站正式投入使用,它将帮助我们占据南极科考制高点,对我国空间科学研究和空间安全监测具有重要意义.在南极,考察队员要忍受-50 ℃~-60 ℃的温度.假设一考察队员携带一密闭仪器,原先在温度是27 ℃时,内部压强为1×105 Pa,当在南极温度为-53 ℃时,其内部压强变为多少?
【解析】 密闭仪器,体积一定,根据查理定律=得P2=p1=×1×105 Pa≈×1×105 Pa≈7.3×104 Pa.
【答案】 7.3×104 Pa
11.(2011·上海高考)如图8-2-9,绝
图8-2-9
热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦.两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为V0、温度均为T0.缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的1.2倍.设环境温度始终保持不变,求汽缸A中气体的体积VA.
【解析】 设初态压强为p0,膨胀后A、B压强相等
pB=1.2p0
B中气体始末状态温度相等
p0V0=1.2p0(2V0-VA)
VA=V0.
【答案】 VA=V0
12.(2013·南宁高二检测)如图8-2-10所示,
图8-2-10
上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内.在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300 K.现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330 K时,活塞恰好离开a、b;当温度为360 K时,活塞上升了4 cm.g取10 m/s2.
求:
(1)活塞的质量;
(2)物体A的体积.
【解析】 (1)设物体A的体积为ΔV.
T1=300 K,p1=1.0×105 Pa,V1=60×40-ΔV
T2=330 K,p2=(1.0×105+)Pa,V2=V1
T3=360 K,p3=p2,V3=64×40-ΔV
由状态1到状态2为等容过程=
代入数据得m=4 kg.
(2)由状态2到状态3为等压过程=
代入数据得ΔT=640 cm3.
【答案】 (1)4 kg (2)640 cm3
1.关于理想气体,下列说法正确的是( )
A.温度极低的气体也是理想气体
B.压强极大的气体也遵从气体实验定律
C.理想气体是对实际气体的抽象化模型
D.理想气体实际并不存在
【解析】 气体实验定律是在压强不太大、温度不太低的情况下得出的,温度极低、压强极大的气体在微观上分子间距离变小,趋向于液体,故答案为C、D.
【答案】 CD
2.(2013·启东检测)一气泡从30 m深的海底升到海面,设水底温度是4 ℃,水面温度是15 ℃,那么气泡在海面的体积约是水底时的( )
A.3倍 B.4倍
C.5倍 D.12倍
【解析】 根据理想气体状态方程:=,知=,
其中T1=(273+4) K=277 K,T2=(273+15) K=288 K
故≈1,而p2=p0≈10ρ水 g,p1=p0+p≈40ρ水 g,即≈4,故≈4.故选B项.
【答案】 B
3.一定质量的理想气体,经历一膨胀过程,这一过程可以用图8-3-2上的直线ABC来表示,在A、B、C三个状态上,气体的温度TA、TB、TC相比较,大小关系为( )
图8-3-2
A.TB=TA=TC B.TA>TB>TC
C.TB>TA=TC D.TB<TA=TC
【解析】 由图中各状态的压强和体积的值可知:
pA·VA=PC·VC<PB·VB,因为=恒量,可知TA=TC<TB.另外从图中也可知A、C处在同一等温线上,而B处在离原点更远的一条等温线上,所以TB>TA=TC.
【答案】 C
4.在冬季,装有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出来,其中主要原因是( )
A.软木塞受潮膨胀
B.瓶口因温度降低而收缩变小
C.白天气温升高,大气压强变大
D.瓶内气体因温度降低而压强减小
【解析】 暖水瓶内封闭有一定量的空气,经过一天后,封闭空气的温度降低,而体积几乎未变,根据查理定律封闭气体的压强变小,小于大气压,所以很难把木塞拔下来,D项正确.
【答案】 D
5.图8-3-3为一定质量的气体的两条等温线,则下列关于各状态温度的说法正确的有( )
图8-3-3
A.tA=tB B.tB=tC
C.tC>tD D.tD>tA
【解析】 由等温线意义可知tA=tB,tC=tD,A对,C错;作p轴的平行线,与两等温线的交点分别为B、C,V相同,pC>pB,由=C可知tC>tB,tD>tA.B错,D对.
【答案】 AD
6.如图8-3-4所示,三根粗细一样的玻璃管中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱,空气柱体积V甲=V乙>V丙,水银柱长度h甲图8-3-4
A.丙管 B.甲管和乙管
C.乙管和丙管 D.三管上移一样多
【解析】 甲、乙、丙三管中的气体均发生等压变化,
由盖—吕萨克定律推论=得
ΔV=ΔT,由题意可知V甲=V乙>V丙
T甲=T乙=T丙,ΔT甲=ΔT乙=ΔT丙所以
ΔV甲=ΔV乙>ΔV丙,故选项B正确.
【答案】 B
7.(2013·兰州高二检测)如图8-3-5所示,一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内,右管上端开口且足够长,右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变大的原因是( )
图8-3-5
A.环境温度升高
B.大气压强升高
C.沿管壁向右管内加水银
D.U形玻璃管自由下落
【解析】 对于左端封闭气体,温度升高,由理想气体状态方程可知:气体发生膨胀,h增大,故A对.大气压升高,气体压强将增大,体积减小,h减小,故B错.向右管加水银,气体压强增大,内、外压强差增大,h将增大,所以C对.当管自由下落时,水银不再产生压强,气压压强减小,h变大,故D正确.
【答案】 ACD
8.(2012·福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L,现再充入1.0 atm的空气9.0 L.设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为( )
A.2.5 atm B.2.0 atm
C.1.5 atm D.1.0 atm
【解析】 p1V1+p2V2=pV(其中V1=V)
代入数据解得p=2.5 atm,故A正确.
【答案】 A
9.(2012·重庆高考)图8-3-6为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是( )
图8-3-6
A.温度降低,压强增大
B.温度升高,压强不变
C.温度升高,压强减小
D.温度不变,压强减小
【解析】 玻璃管内水柱上升,可能是玻璃泡内的空气的温度降低,即外界大气的温度降低所引起的,也可能是外界大气压增大,迫使液柱上升,故只有A正确.
【答案】 A
10.如图8-3-7,上端开口的圆柱形汽缸竖直放置,截面积为5×10-3m2,一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在汽缸内,其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa,g取10 N/kg).若从初温27 ℃开始加热气体,使活塞离汽缸底部的高度由0.5 m缓慢变为0.51 m,则此时气体的温度为________ ℃.
图8-3-7
【解析】 p=p0+=1.05×105 Pa
由=知,T2=306 K,t2=33 ℃.
【答案】 1.05×105 33
11.用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分,其容积之比VA∶VB=2∶1,如图8-3-8所示.起初A中空气温度为127 ℃,压强为1.8×105Pa,B中空气温度为27 ℃,压强为1.2×105Pa.拔去销钉,使活塞可以无摩擦地移动(不漏气),由于容器缓慢导热,最后都变成室温27 ℃,活塞也停止,求最后A中气体的压强.
图8-3-8
【解析】 设开始时气体A和B的压强、体积、温度分别为pA、VA、TA和pB、VB、TB,最终活塞停止时,两部分气体压强相等,用p表示;温度相同,用T表示;A和B的体积分别为VA′和VB′.根据理想气体状态方程可得:
气体A:=,①
气体B:=,②
活塞移动前后总体积不变,则VA′+VB′=VA+VB.③
由①②③和已知VA=2VB可得:
p=T(+)=300×(+)×105Pa≈1.3×105Pa.
【答案】 1.3×105Pa
12.(2013·上海金山区高二期末)如图8-3-9所示,固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞(体积可忽略),距气缸底部h0处连接一U型管(管内气体的体积忽略不计).初始时,封闭气体温度为T0,活塞距离气缸底部为1.5h0,两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为ρ,大气压强为p0,气缸横截面积为s,活塞竖直部分长为1.2h0,重力加速度为g.试问:
图8-3-9
(1)初始时,水根柱两液面高度差多大?
(2)缓慢降低气体温度,两水银面相平时温度是多少?
【解析】 (1)被封闭的气体压强P=P0+=P0+ρ gh
初始时,液面高度差为h=.
(2)降低温度直至液面相平的过程中,气体先等压变化,后等容变化.
初状态:P1=P0+,V1=1.5h0s,T1=T0
末状态:P2=P0,V2=1.2h0s,T2=?
根据理想气体状态方程=
代入数据,得T2=.
【答案】 (1) (2)
1.关于气体分子运动的特点,下列说法正确的是( )
A.由于气体分子间距离较大,所以气体很容易被压缩
B.气体之所以能充满整个空间,是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱,气体分子可以在空间自由运动
C.由于气体分子间的距离较大,所以气体分子间根本不存在相互作用
D.气体分子间除相互碰撞外,相互作用很小
【解析】 气体分子间距离大,相互作用的引力和斥力很微弱,气体很容易被压缩,气体分子可以在空间自由运动,A、B对;但气体分子间不是没有相互作用,而是很小,C错D对.
【答案】 ABD
2.容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体,当温度升高时( )
A.每个气体分子的速率都增大
B.单位时间内气体分子撞击器壁的次数增多
C.气体分子对器壁的撞击,在单位面积上每秒钟内的次数增多
D.单位时间内气体分子撞击器壁的次数减少
【解析】 气体温度增加时,表示的是从平均效果来说,物体内部分子的热运动加剧,是大量分子热运动的集体表现,而对单个的分子而言,说它的温度与动能之间的联系是没有意义的,故选项A不正确.理想气体的压强决定于单位体积内的分子数n和分子的平均动能k,n和k越大,p也越大.故正确答案为B、C.
【答案】 BC
3.有关气体压强,下列说法正确的是( )
A.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大
B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大
C.气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大
D.气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小
【解析】 气体的压强与两个因素有关:一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度,即一是温度,二是体积.密集程度或平均动能增大,都只强调问题的一方面,也就是说,平均动能增大的同时,气体的体积可能增大,使得分子密集程度减小,所以压强可能增大,也可能减小或不变.同理,当分子数密度增大时,分子平均动能也可能减小,压强的变化不能确定.故正确答案为D.
【答案】 D
4.(2013·南京高二检测)如图8-4-6所示,一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态B,则它的状态变化过程是( )
图8-4-6
A.气体的温度不变
B.气体的内能增加
C.气体的分子平均速率减少
D.气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
【解析】 从p-V图象中的AB图线看,气体状态由A变到B为等容升压,根据查理定律,一定质量的气体,当体积不变时,压强跟热力学温度成正比,所以压强增大温度升高,故答案A错误.一定质量的理想气体的内能仅由温度决定,所以气体的温度升高,内能增加,故答案B对.气体的温度升高,分子平均速率增大,故答案C错.气体压强增大,则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加,故答案D错误.
【答案】 B
5.根据气体分子动理论,气体分子运动的剧烈程度与温度有关,下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的.
按速率大小划分区间(m/s)
各速率区间的分子数占分子总数的百分率
0 ℃
100 ℃
100以下
1.4
0.7
100~200
8.1
5.4
200~300
17.0
11.9
300~400
21.4
17.4
400~500
20.4
18.6
500~600
15.1
16.7
600~700
9.2
12.9
700~800
4.5
7.9
800~900
2.0
7.6
900以上
0.9
3.9
根据表格内容,以下四位同学所总结的规律正确的是( )
A.不论温度多高,速率很大和很小的分子总是少数
B.温度变化,表现出“中间多、两头少”的分布规律要改变
C.某一温度下,速率在某一数值附近的分子数多,离开这个数值越远,分子数越少
D.温度增加时,速率小的分子数减小了
【解析】 温度变化,表现出“中间多,两头少”的分布规律是不会改变的,B错误;由气体分子运动的特点和统计规律可知,A、C、D描述正确.
【答案】 ACD
6.关于地面附近的大气压强,甲说:“这个压强就是地面每平方米面积的上方整个大气柱的压力,它等于该气柱的重力.”乙说:“这个压强是由地面附近那些做无规则运动的空气分子对每平方米地面的碰撞造成的.”丙说:“这个压强既与地面上方单位体积内气体分子数有关,又与地面附近的温度有关.”你认为( )
A.只有甲的说法正确
B.只有乙的说法正确
C.只有丙的说法正确
D.三种说法都有道理
【解析】 容器内气体压强,是由器壁单位面积上受到大量气体分子的频繁碰撞而产生的持续、均匀的压力引起的,它既与单位体积内气体分子数有关,又与环境温度有关;而地面附近的大气压强是地面每平方米面积的上方整个大气柱的重力引起的,故正确答案为A.
【答案】 A
7.对一定量的理想气体,用p、V、T分别表示气体压强、体积和温度,则有( )
A.若T不变,p增大,则分子热运动的平均动能增大
B.若p不变,V增大,则分子热运动的平均动能减小
C.若p不变,T增大,则单位体积中的分子数减少
D.若V不变,p减小,则单位体积中的分子数减少
【解析】 分子平均动能只与温度有关,A错;若p不变,V增大,则T升高,B错;若p不变,T增大,则V增大,C正确;若V不变,单位体积内的分子数不变,故D错.
【答案】 C
图8-4-7
8.(2012·海口高二检测)如图8-4-7所示,是描述一定质量的某种气体的状态变化的V-T图线,对图线上的a、b两个状态比较,下列说法不正确的是( )
A.从a到b的状态变化过程是等压变化
B.a状态的压强、体积、温度均比b状态要小
C.a状态比b状态分子平均动能要小
D.在相同时间内撞到器壁单位面积上的分子数a比b多
【解析】 由V-T过原点可知,a→b是等压变化过程,A对B错.Ta<Tb可知,a状态平均动能较小,C对.a状态虽然平均动能小,但和b状态压强一样大,说明a状态单位时间内撞到器壁单位面积上分子数多,D对.
【答案】 B
9.对一定质量的气体,若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则( )
A.当体积减小时,N必定增加
B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化
D.当体积不变而压强和温度变化时,N可能不变
【解析】 气体的体积减小时,压强和温度是怎样变化的并不清楚,不能判断N是必定增加的,A错;同理,温度升高时,气体的体积和压强怎样变化也不清楚,无法判断N的变化,B错;当压强不变而体积和温度变化时,存在两种变化的可能性:一是体积增大时,温度升高,分子的平均动能变大,即分子对器壁碰撞的力度增大,因压强不变,因此对器壁碰撞的频繁度降低,就是N减小.二是体积减小时,温度降低,同理可推知N增大.选项C正确,D错误.故选C.
【答案】 C
图8-4-8
10.(2012·江苏高考)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大,从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的________增大了.该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图8-4-8所示,则T1________(选填“大于”或“小于”)T2.
【解析】 温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子热运动的平均动能增大,气体温度升高时气体分子的平均速率增大,分子速率分布曲线的峰值向速率大的一方移动,可知T1<T2.
【答案】 平均动能 小于
11.在室温27 ℃时,一容器内的压强为1×10-8 Pa,试估算该容器内气体分子间的平均距离.(设1标准大气压p0=1.0×105 Pa.保留1位有效数字)
【解析】 由=,可得27 ℃,1×10-8 Pa压强下,气体的摩尔体积:
Vm== L≈2.46×1014 L=2.46×1011 m3,
气体分子间的平均距离d== m≈7×10-5 m.
【答案】 7×10-5 m
12.(2013·青岛检测)一定质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化.已知VA=0.3 m3,TA=TC=300 K,TB=400 K.
(1)求气体在状态B时的体积.
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因.
【解析】 (1)A→B由气体定律,=知
VB=VA=×0.3 m3=0.4 m3.
(2)B→C气体体积不变,分子数密度不变,温度降低,分子平均动能减小,压强减小.
【答案】 (1)0.4 m3 (2)见解析