章末素养测评(一)
1.B [解析] “茶香四溢”是扩散现象,故C、D错误;茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则的运动,扩散到空气中,故A错误;物体温度越高,分子的无规则运动越剧烈,所以茶水温度越高,分子的热运动越剧烈,茶香越浓,故B正确.
2.B [解析] 当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大,但斥力增大得更快,故A错误;温度是分子平均动能的标志,所以气体分子的动能宏观上取决于温度,分子势能由分子间引力与分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积,故B正确;一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,温度不变,其分子平均动能不变,故C错误;温度相同的氢气和氧气分子的平均动能相同,但是两者的分子数不一定相同,故内能不一定相同,故D错误.
3.A [解析] 图甲中,同一温度下,气体分子的速率都呈“中间多、两头少”分布,①状态下速率大的分子占据的比例较大,则说明①对应的平均动能较大,即气体在①状态下的内能大于②状态下的内能,故B错误,A正确;图乙中,当r=r2时,分子势能最小,此时分子间作用力表现为0,则当r>r2时,分子间的作用力表现为引力,当r
4.D [解析] 根据理想气体状态方程pV=CT,可得p=CT,故可知p-图像的斜率k=CT,对于一定质量的理想气体而言,斜率定性地反映温度的高低,p-图像在过程①的每点与坐标原点连线的斜率逐渐减小,表示理想气体的温度逐渐降低,则过程①中气体分子的平均动能减小,A错误;p-图像在过程②中压强不变,体积增大,根据盖—吕萨克定律可知温度升高,分子的平均动能增大,由理想气体压强的微观含义,气体压强与气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数N、气体分子平均动能有关,在压强p不变、增大的条件下,可得单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数减少,B、C错误;p-图像在过程③中压强增大,温度不变,分子的平均动能不变,由理想气体压强的微观含义可知,单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多,D正确.
5.AB [解析] 当分子间距离大于r0时,分子间作用力表现为引力,且大小随分子间距先增大后减小,随着分子间距增大,分子力做负功,由功能关系可知,分子势能增大,故A正确;在显微镜下观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,是由于煤油分子的无规则运动对小粒灰尘的碰撞而产生的,所以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,说明煤油分子在做无规则运动,故B正确;气体的分子所占空间体积为V0=,气体分子所占空间体积不等于气体分子体积,故C错误;当分子间的距离减小时,分子间的斥力与引力都增大,合力表现为引力还是斥力取决于分子间距离,故D错误.
6.BC [解析] 方法一:A→C过程中气体体积不变,温度增大,由理想气体状态方程=C可知气体压强变大,故A错误;C→B过程中,气体温度不变,体积变小,由理想气体状态方程=C,可知,气体压强变大,故B正确;由A、B选项分析可知,A状态的压强最小,B状态的压强最大,故C正确,D错误.
方法二:从A、B、C各点分别连接原点O,直线的斜率越大,压强越小,故pA7.AB [解析] A→B为等温过程,气体温度不变,所以气体分子的平均动能不变,故A正确;B→C过程为等压变化,根据盖—吕萨克定律,即有=.从题图可知,由于气体体积在变大,所以气体温度增加,故B正确;C→D为等温过程,从题图可知,气体体积在变大,单位体积分子数减少,且过程中分子平均动能不变,气体压强变小,所以单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数在减少,故C错误;D→A为等容变化,根据查理定律有=,从题图可知,由于气体压强在变小,所以气体温度在降低,故D错误.
8.AC [解析] 由图可知,初始状态,气体A的压强为pA=(76+56 cm) Hg=132 cmHg,气体B的压强为pB=(76+56+20) cmHg=152 cmHg,以水平管为轴缓慢转动使L形管变为水平,假设稳定后,水银柱均水平,则两部分气体压强均等于大气压强,为76 cmHg,根据玻意耳定律pALAS=pLA'S,pBLBS=pLB'S,解得LA'=33 cm,LB'=56 cm,由于ΔLB=LB'-LB=28 cm>20 cm,假设成立,故气体B的长度变化量为28 cm,故A正确;气体A的长度变化量为ΔLA=LA'-LA=14 cm,故B错误;溢出的水银柱长度为L=ΔLA+ΔLB=42 cm,故C正确,D错误.
9.4.48 L 5.6 L
[解析] 此气体在0 ℃时,压强为标准大气压,所以此时它的体积应为22.4×0.2 L=4.48 L,由题图所示,从压强为p0到A状态,气体做等容变化,A状态时气体的体积为4.48 L;A状态的温度为(127+273) K=400 K,从A状态到B状态为等压变化,B状态的温度为(227+273) K=500 K,根据盖—吕萨克定律有=得VB==5.6 L.
10.95 12.5
[解析] 初态时封闭气体压强p1=p0+p汞=95 cmHg,初态时封闭气体的体积V1=l1S,末态时封闭气体的体积V2=l2S,气体做等温变化,由玻意耳定律得p1V1=p0V2,解得末态气柱长度l2=12.5 cm.
11.0.9×105 Pa 360
[解析] 对活塞及物块整体受力分析,由平衡条件可得p1S+60 N=pS+mg,代入数据解得p1=p+-=1.0×105 Pa+ Pa=0.9×105 Pa,活塞恰好离开卡环,则有P2S=pS+mg,代入数据解得p2=p+=1.0×105 Pa+ Pa=1.2×105 Pa,气缸内气体发生等容变化,根据查理定律可得=,代入数据,解得T2=T1=×270 K=360 K.
12.(1)④6×10-10 (2)
[解析] (1)④每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=× mL=1×10-5 mL,把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则油酸分子直径为d== m≈6×10-10 m;
(2)每个油酸分子的体积V0=π3=πd3,则阿伏伽德罗常数NA==.
13.(1)AD (2)② (3)无
[解析] (1)在活塞与注射器壁间涂上润滑油,可以防止漏气,确保所研究的气体质量一定,A正确;快速推拉活塞或用手握住注射器会导致气体温度发生变化,不符合实验条件,B、C错误;由于等温变化时=,注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀,就可以用气柱的长度来间接表示体积,可以不标注单位,D正确.
(2)p-图线应是一条过原点的倾斜直线,当实验过程中漏气时由pV=CT,p=CT·,当C减小时,图线的斜率减小,作出的图像为题图乙中的②.
(3)实验中若使用压强传感器采集数据,即直接通过传感器采集气体的压强,活塞与针筒间的摩擦对实验结果无影响.
14.(1)25 kg (2)375 K
[解析] (1)以活塞为研究的对象,倒上沙子后有p1S=pS+mg
以气体为研究的对象,活塞下移的过程中温度不变,则有phS=p1h'S
其中h'=h-=h
联立可得m=25 kg
(2)对缸底缓慢加热的过程中气体的压强不变温度升高,气体体积增大,初状态:T1=300 K,h1=h';末状态:T2,h2=h
由盖—吕萨克定律可知=
即=
解得T2=375 K
15.(1)1.5p0 (2)
[解析] (1)设第6次打气完成后,篮球内气体的压强为p1
由题意可得6p0V0+1.2p0×20V0=p1×20V0
解得p1=1.5p0
(2)当第7次活塞下压前,已经压下了6次
由(1)可知此时篮球内的气体压强为p1=1.5p0
设当第7次活塞下压距离Δh时打气筒内的气压为p2,则有
p0V0=p2-ΔhS
要打开阀门K1,则至少p2=p1
解得Δh=
16.(1)280.32 K (2)2.24 cm
[解析] (1)开始时,左管中气柱a的压强为
p1=75 cmHg+5 cmHg=80 cmHg
右管中气柱b的压强为p2=p1-5 cmHg=75 cmHg
温度降低后,气柱a的压强不变,气柱b的压强为
p2'=p1-7 cmHg=73 cmHg
对气柱b研究,根据理想气体状态方程
=
解得T2=280.32 K
(2)气柱a发生等压变化,则=
解得L1'=8.76 cm
则水银柱A下降的高度为
h=1 cm+10 cm-8.76 cm=2.24 cm章末素养测评(一)
第1章 分子动理论与气体实验定律
一、单项选择题
1.[2024·南平期末] 福建南平茶文化久负盛名,“风过武夷茶香远”,“最是茶香沁人心”.人们在泡大红袍茶时茶香四溢,下列说法正确的是 ( )
A.茶香四溢是扩散现象,说明分子间存在着相互作用力
B.茶香四溢是扩散现象,泡茶的水温度越高,分子热运动越剧烈,茶香越浓
C.茶香四溢是布朗运动现象,说明分子间存在着相互作用力
D.茶香四溢是布朗运动现象,说明分子在永不停息地做无规则运动
2.[2024·泉州期末] 下列说法正确的是 ( )
A.当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大,但引力增大得更快
B.实际气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积
C.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子平均动能增加
D.不计分子之间的分子势能,温度相同的氢气和氧气一定具有相同的内能
3.[2024·陕西西安期末] 图甲是一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线;图乙是两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是 ( )
A.甲:同一温度下,气体分子的速率都呈“中间多、两头少”分布
B.甲:气体在①状态下的内能小于②状态下的内能
C.乙:当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力
D.乙:在r由r1变到r2的过程中分子力做负功
4.[2024·龙岩一中月考] 如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的p-图像,其中AB段为双曲线的一部分,则下列说法正确的是 ( )
A.过程①中气体分子的平均动能不变
B.过程②中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多
C.过程②中气体分子的平均动能减小
D.过程③中单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数增多
二、多项选择题
5.[2024·福州期末] 关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是 ( )
A.分子势能和分子间作用力的合力可能同时随分子间距离的增大而增大
B.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动
C.若气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则气体的分子体积为
D.当分子间的距离减小时,分子间的斥力增大,引力减小,合力表现为斥力
6.[2024·三明期中] 一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B,这一过程的V-T图像如图所示,则 ( )
A.在过程A→C中,气体的压强不断变小
B.在过程C→B中,气体的压强不断变大
C.在状态A时,气体的压强最小
D.在状态B时,气体的压强最小
7.[2024·龙岩一中月考] 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为等压过程,D→A为等容过程,则在该循环过程中,下列说法正确的是 ( )
A.A→B过程中,气体分子的平均动能不变
B.B→C过程中,气体温度增加
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,气体温度增加
8.[2024·福州期中] 如图所示,L形直角细管,管内两水银柱长度分别为56 cm和20 cm,竖直管和水平管各封闭了一段气体A和B.长度分别为19 cm和28 cm.且上端水银面恰至管口,外界大气压强为76 cmHg,现以水平管为轴缓慢转动使L形管变为水平,此过程中( )
A.气体B的长度变化量为28 cm
B.气体A的长度变化量为33 cm
C.溢出的水银柱长度为42 cm
D.溢出的水银柱长度为14 cm
三、填空题
9.[2024·山西太原一中月考] 如图所示为0.2 mol的某种气体的压强和温度关系的p-t图线.p0表示1个标准大气压,标准状况(0 ℃,1个标准大气压)下气体的摩尔体积为22.4 L/mol.则在状态A时气体的体积VA= ,在状态B时气体的体积VB= .
10.[2024·厦门期末] 如图所示,一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置,用一段长为19 cm的水银柱封闭一段长10 cm的空气柱,已知大气压强为76 cmHg,气体的温度为27 ℃,玻璃管的横截面积为2×10-4 m2.初态时封闭气体压强为 cmHg.若将玻璃管缓慢转至水平位置,整个过程温度保持不变,则封闭空气柱的长度为 cm.
11.[2024·三明期中] 如图所示,一内壁光滑的导热圆柱形气缸静止在地面上.气缸内部有卡环,卡环上方放有一轻质活塞和一个质量为4 kg的物块,气缸的横截面积为20 cm2.气缸内封闭有体积为600 cm3的一定质量的理想气体,气体的温度为300 K时,卡环对活塞的支持力为60 N,气缸内气体压强为 .现对气缸缓慢加热,当缸内气体温度上升到 K时活塞恰好离开卡环.(大气压强p=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2)
四、实验题
12.[2024·江苏南京期末] 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中.
(1)某同学操作步骤如下:
①用0.5 mL的油酸配制了1000 mL的油酸酒精溶液;
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1 mL;
③在浅盘内盛适量的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积为160 cm2,油酸分子直径大小d= m(结果保留一位有效数字).
(2)若已知纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,在测出油酸分子直径为d后,还可以继续测出阿伏伽德罗常数NA= (用题中给出的物理量符号表示).
13.[2024·山东济南期末] 用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律.
(1)关于该实验,下列说法正确的是 .(填选项前的字母)
A.为保证封闭气体的气密性,应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
B.应快速推拉活塞
C.为方便推拉活塞,应用手握住注射器再推拉活塞
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可,可以不标注单位
(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为直观反映压强与体积之间的关系,以p为纵坐标,以为横坐标在坐标系中描点作图.小明所在的小组压缩气体时漏气,则用上述方法作出的图线应为图乙中的 (选填“①”或“②”).
(3)实验中若使用压强传感器采集数据,则活塞与针筒间的摩擦对实验结果 (选填“有”或“无”)影响.
五、计算题
14.[2024·福州期末] 如图所示,一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的缸内.缸壁不可导热,缸底导热,缸底到开口处高h.轻质活塞不可导热,厚度可忽略,横截面积S=100 cm2,初始处于气缸顶部.若在活塞上缓慢倾倒一定质量的沙子,活塞下移时再次平衡.已知室温为T1=300 K,大气压强p=1.0×105 Pa,不计一切摩擦,g取10 m/s2.
(1)求倾倒的沙子的质量m;
(2)若对缸底缓慢加热,当活塞回到缸顶时被封闭气体的温度T2为多大
15.[2024·福州期末] 如图,一篮球内胆容积为20V0且保持不变,其内气体压强等于外界大气压的1.2倍,现用打气筒给其打气.打气筒的最大容积为V0、内部为圆柱体且横截面积为S,每次打气都能将筒内吸入的体积为V0、压强等于外界大气压的空气注入球内.已知外界大气压为p0且不变,设整个打气过程中气体温度均不变,空气可视为理想气体.求:
(1)第6次打气完成后,篮球内气体的压强;
(2)第7次活塞下压的距离Δh至少为多大时,阀门K1才能打开
16.[2024·河南郑州期末] 如图所示,粗细均匀的U形玻璃管竖直放置,左管上端开口,右管口封闭,管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为10 cm的a、b两段气体,水银柱A长为5 cm,水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高5 cm,大气压强为75 cmHg,环境温度为320 K,现将环境温度降低,使气柱b长度变为9 cm,求:
(1)降低后的环境温度;
(2)水银柱A下降的高度.