8章 分子热运动能量守恒气体 单元评估 7页

单元评估一、选择题1．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是(　　)A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多【解析】　体积不变，则单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，每个分子对器壁的撞击力增大，同时每秒撞击到单位面积器壁的分子数也增多，压强将增大，因此本题选B、D.【答案】　BD2．某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0.则阿伏加德罗常数NA可表示为(　　)A．NA＝　　　　　　　B．NA＝C．NA＝D．NA＝【解析】　NA＝或NA＝，故B、C项正确．【答案】　BC3．在观察布朗运动的实验过程中，每隔30秒记录下颗粒的位置，最后将这些位置依次用直线连接，如下图所示，则下列说法错误的是(　　)A．由图可以看出布朗运动是无规则的B．图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹C．若对比不同温度下的轨迹，可以看出温度高时布朗运动显著D．若对比不同颗粒大小时的轨迹，可以看出颗粒小时布朗运动显著\n【解析】　由于不知道30秒内颗粒运动的真实轨迹，所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹，故选项B错．答案为B.【答案】　B4．(衡水模拟)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是(　　)A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大【答案】　BC5．下列说法中正确的是(　　)A．随着技术进步，热机的效率可以达到100%；制冷机也可以使温度达到－280℃B．气体放出热量，其分子的平均动能就减小C．根据热力学第二定律，一切物理过程都具有方向性D．一定质量的理想气体，先保持压强不变而膨胀，再进行绝热压缩，其内能必定增加【解析】　由热力学第二定律知，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，即效率100%的热机不可能制成；任何物体的温度都不可能达到绝对零度，即不能达到－273℃，A不正确；气体放出热量时可能外界对气体做功，由热力学第一定律，内能不一定减小，分子平均动能不一定减小，B不正确；根据热力学第二定律，由大量分子参与的宏观过程具有方向性，但不是所有物理过程都具有方向性，如弹簧振子的动能可以转化为势能，势能又可以转化为动能，是可逆的，不具有方向性，C不正确；一定质量的理想气体，在膨胀时，分子密度变小，压强不变，说明温度升高了，内能增加，再进行绝热压缩，只有外界对气体做功，没有热传递，其内能增加，D正确．【答案】　D6．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．气体分子密度增大D．气体分子在单位时间内，作用于单位面积器壁的总冲击力增加【解析】　温度升高时气体分子的平均动能增大，但分子频繁地碰撞中每个分子的速率都在不断变化，可能变大也可能变小，A错；因容积不变，所以分子的密度不变，C错；温度升高，体积不变，气体的压强增大，分子的平均速率增大，单位时间内气体分子撞击器壁的次数增多，单位时间内作用于单位面积器壁的总冲击力增加．\n【答案】　BD7．(海南卷)下列说法正确的是(　　)A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间势能之和；B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体E．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；F．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加【答案】　ADEF8．如下图所示的导热汽缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，将突然迅速向下压活塞的过程设为甲过程，将缓慢地向下压活塞的过程设为乙过程．已知甲、乙两个过程中气体初态和末态的体积相同，不考虑活塞与汽缸的摩擦及大气压的变化．则下列说法正确的是(　　)A．两过程大气压力对活塞做的功一样多B．甲过程汽缸内气体末态内能比乙过程气体末态内能大C．甲过程中气体的压强不断增大，乙过程中气体的压强不变D．甲过程汽缸内每个分子对缸壁的冲力增大，乙过程汽缸内每个分子对缸壁的冲力减小【解析】　两种情况下，理想气体体积变化相同，而大气压力做功W＝ρ0·ΔV，所以A项正确；迅速下压活塞的过程中，理想气体与外界来不及热交换，故外力做功全部转化为气体内能，而缓慢下压的过程中，由于汽缸导热，故气体与外界温度总相等，所以气体内能不变，故B项正确；甲过程中，气体温度升高，体积减少，根据一定质量气体温度、压强、体积关系可知，理想气体压强增大；乙过程中，理想气体温度不变，但体积减小，故压强增大，C项错；温度高低只代表气体分子平均动能的大小，并不意味温度高的气体的每个分子速率比温度低的每个分子速率都高，而每个分子对缸壁的冲量等于每个分子动量的变化，故D项错．【答案】　AB9．A、B\n两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是(　　)A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同【解析】　对进入A、B管中的水银而言，由外界对水银做功数值相同，为W＝pΔV，大气压对水银做的功中部分转化成水银的内能，部分转化成水银的重力势能，又因EpA＞EpB，则ΔEA＜ΔEB，即B中水银的内能增量大于A中水银．【答案】　B10．如下图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部．另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程(　　)A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换为活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换为活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换为活塞的重力势能，一部分转换为内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能【解析】　当绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，对气体做功，静止时，弹簧压缩量变小，但弹簧仍处于被压缩状态，根据能量转化和能量守恒定律可知，应选择D.【答案】　D\n二、非选择题11．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；油膜面积为S，则：(1)用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为：d＝________.(2)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，则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．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开【解析】　(1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝a，所以油酸分子的直径为d＝＝.(2)设坐标纸上每一个小方格的面积为S0，所画轮廓内的方格数为n，则分子的直径d＝.由此可知A、C、D都将使测量结果偏大，计算油膜面积时，若将不完整的方格作为完整方格处理会导致油膜面积偏大，从而使所测分子直径偏小，故B项错．【答案】　(1)　(2)ACD12．写出下列实验事实产生的原因A．水与酒精混合，混合后的体积小于混合前两者体积之和B．固体很难被压缩C．绳不易被拉断D．糖在热水中溶解很快E．密闭钢筒中的油在高压下会从筒壁上溢出F．将两块接触面洁净的铅块a、b压紧后悬挂起来，下面的铅块b不下落G．迅速向下推压气筒活塞时，会使其中脱脂棉燃烧H．悬浮于液体中的小颗粒不停地做无规则热运动，且温度升高时，这种无规则运动的激烈程度加剧A．________，B.________，C.________，D.________E．________，F.________，G.________，H.________【解析】　酒精与水混合后体积减小是由于分子间有空隙的缘故；固体很难被压缩是因为分子间有斥力；绳不易被拉断是由于分子间有引力；糖在热水中溶解很快是由于温度越高，分子热运动越剧烈，分子扩散得越快；密闭钢筒中的油在高压下会从筒壁上溢出是由于分子间有空隙；将两块表面洁浄的铅压紧后\n，下面的铅块不下落是由于当分子间的距离小于10倍平衡距离r0时，分子间存在作用力；迅速向下压活塞时，会使筒中的脱脂棉燃烧，是由于做功可以增加物体的内能；悬浮于液体中的小颗粒，当温度升高后，颗粒的无规则运动加剧是由于液体分子不停地做无规则热运动，且温度升高时，热运动加剧．【答案】　A：分子间有空隙B：分子间存在斥力C：分子间有引力D：温度升高，分子热运动剧烈程度加剧E：分子间有空隙F：当分子间距离小于10倍平衡距离r0时，分子间存在作用力G：做功可以增加物体的内能H：液体分子不停地做无规则热运动，且温度升高时，热运动加剧13．(广东卷)(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________转变成内能．(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，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．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________．【解析】　(1)热力学第一定律是对能量守恒定律的一种表述方式．热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变．所以钻木取火是通过做功把机械能转化为内能．(2)内能可以从一个物体传递给另一个物体(高温到低温)，使物体的温度升高；一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积V随温度T线性地变化．所以从冰箱里拿出的烧瓶中的空气(低温)吸收水(高温)的热量温度升高，体积增大．【答案】　(1)做功　机械能　(2)热量　升高　增大14．某压力锅的结构如下图所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．\n(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式；(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？【解析】　(1)设锅内气体分子为nn＝NA.(2)根据热力学第一定律ΔE＝W＋Q＝－3J锅内气体内能减少，减少了3J.【答案】　(1)NA　(2)内能减少，减少了3J15．利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝0.8×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝0.5×10－3cm3，形成的油膜面积为S＝0.7m2.油的摩尔质量M＝0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数字，那么：油分子的直径是多少？【解析】　由d＝可得：d＝m＝7×10－10m【答案】　7×10－10m