备战高考之物理一轮复习讲义分子动理论能量守恒与热力学定律活页限时训练选修 5页

热 学 第1讲　分子动理论 能量守恒与热力学定律 1. ‎(2011·四川卷，14)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[来源:学科网]‎ 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　布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动，布朗运动不是分子运动，选项A错误；‎ 气体分子的速度不一定一样大，动能不一定一样大，选项B错误；气体分子可以自由运 动，相互作用力十分微弱，但距离不一定一样大，选项C正确、D错误．‎ 答案　C ‎2．关于热力学定律，下列说法正确的是 (　　)‎ A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C．吸收了热量的物体，其内能一定增加 D．压缩气体总能使气体的温度升高 解析　0 K是低温的极限，任何物体的温度只能接近而不能达到，所以A项错误；根据 热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他影响，‎ 但在“产生其他影响的情况”下，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B项 正确；内能的改变与热传递和做功都有关，所以C、D错误．‎ 答案　B ‎3．目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中 (　　)．‎ A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量 C．封闭气体分子的平均动能增大 D．封闭气体从外界吸收热量 解析　因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，C错误；当气体体积减小 时，外界对气体做功，A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，‎ B正确．‎ 答案　B 图1－1－9‎ ‎4．我国神七航天员的漫步太空已变成现实．神七航天漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比．其中，飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图1－1－9所示，两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则 (　　)．‎ A．气体体积膨胀，对外做功 B．气体分子势能减少，内能增加 C．体积变大，温度降低 D．B中气体不可能自发地全部退回到A中 解析　当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不 会做功，则A选项是错误的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体 的温度也不变，则选项A、B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方 向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部回到A中，故D正确．‎ 答案　D ‎5．(2011·江西重点盟校二次联考，33)(1)下列说法正确的是________．‎ A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该种气体分子的大小[来源:学§科§网]‎ B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随分子间距离的增大而减 小 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 图1－1－10‎ ‎(2)如图1－1－10所示，汽缸内封闭一定质量的某种理 想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已 知活塞距缸口‎0.2 m，活塞面积‎10 cm2，大气压强 ‎1.0×105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，‎ 缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J的热量，则封闭气体的压强将________(选填“增加”、“减小”或“不变”)‎ ‎，气体内能变化量为________J.‎ 解析　(1)由于气体分子间距离大，所以不能估算分子大小，A错．布朗运动的显著程度 与温度和颗粒大小有关，B正确．分子引力和斥力都是随分子间距离的增大而减小的，‎ 则C错．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故D错．‎ ‎(2)此时气体压强p＝p0－恒定．‎ 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝－pΔV＋Q＝50 J.‎ 答案　(1)B　(2)不变　50‎ ‎6．(1)当密闭在气球内的空气(可视为理想气体)温度缓慢升高时________．‎ A．气体分子的体积增大 B．气体分子的动能增大 C．气体分子的平均动能增大 D．单位体积内分子数增多 ‎(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递 的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体应吸收________ J的热量．如果对该气体 做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”‎ 或“放出”)热量________J.‎ 答案　(1)C　(2)1 500　放出　500‎ ‎7．(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________，第二类永动机不可能制成是因为其违反了_________________________________________________________．‎ ‎(2)在一个大气压下，水在沸腾时，‎1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气 态，其体积由‎1.043 cm3变成1 ‎676 cm3，求：‎ ‎①‎1 g水所含的分子个数；‎ ‎②体积膨胀时气体对外界做的功；‎ ‎③气体的内能变化．(大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的摩尔质量为M＝‎18 g/mol，阿伏加 德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)‎ 解析　(2)①‎1 g水所含的分子个数为n＝×6×1023＝3.3×1022(个)．‎ ‎②气体体积膨胀时对外做的功为W＝p0×ΔV＝105×(1 676－1.043)×10－6 J＝167.5 J.‎ ‎③根据热力学第一定律有：‎ ΔU＝W＋Q＝(2 263.8－167.5) J＝2 096.3 J.‎ 答案　(1)能量守恒定律　热力学第二定律 ‎(2)①3.3×1022　②167.5 J　③增加　2 096.3 J ‎8．(1)下列说法中正确的是________．‎ A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对[来源:学科网]‎ 器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大 B．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，说明分子间存在引力 C．破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力作用 D．分子a从远处趋近固定不动的分子b，只受分子之间作用力，当a到达受b的作用力 为零处时，a的动能一定最大 ‎(2)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)气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁 时对器壁的作用力增大，但是气体的压强不一定增大，还要看分子的密集程度，A项错 误；把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，是分子间引力的作用，B项正确；玻 璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离，所以 碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，则可重新接合，所以C项错误；分子a从 远处趋近固定不动的分子b，只受分子之间作用力，先是引力做正功，当a到达受b的 作用力为零处时，a的动能一定最大，D项正确．[来源:学_科_网Z_X_X_K]‎ ‎(2)①m＝＝ kg＝4.8×10－‎‎26 kg ‎②m空＝ρV瓶＝＝ kg＝6.5×10－‎‎4 kg ‎③分子数N＝nNA＝ ·NA＝＝1.3×1022个[来源:学科网ZXXK]‎ 答案　(1)BD　(2)①4.8×10－‎26 kg　②6.5×10－‎‎4 kg ‎③1.3×1022个 ‎9．(1)下列说法正确的是 (　　)．‎ A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同 ‎(2)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7×105 J，气体内能减少 ‎1.3×105 J，则此过程中气体________(填“吸收”或“放出”)的热量是________ J．此后，‎ 保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0×105 J的功，同时吸收了6.0×105 J 的热量，则此过程中，气体内能增加了________ J 解析　(1)布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，并不是指颗粒分子的运动，‎ 所以A错误．热能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，所以B错误．知道摩尔 质量和密度可求摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数，所以C错误．内能不同的物体它们 分子运动的平均动能可能相同，因为只要物体的温度相同，分子平均动能就相同，所以 D项正确．‎ ‎(2)根据热力学第一定律得：W＝1.7×105 J，ΔU＝－1.3×105 J，代入ΔU＝W＋Q可得，‎ Q＝－3.0×105 J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105 J；同理W ‎＝－5×105 J，Q＝6×105 J，ΔU＝W＋Q＝1.0×105 J，即内能增加了1.0×105 J.‎ 答案　(1)D　(2)放出　3.0×105　1.0×105‎ ‎10．(1)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 (　　)．‎ A．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运 动 B．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体 C．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，若空气向外界放出热量1.5×105 J，‎ 则空气内能增加5×104 J D．一定质量的理想气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大 ‎(2)1 mL水用注射器能滴50滴，水的密度ρ＝‎103 kg/m3，则1滴水中有多少个水分子？(阿 伏加德罗常数NA＝6.02×10－23 mol－1)‎ 解析　(1)布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒而引起的，而教室内粉尘颗粒杂乱无章 的运动是由于空气流动引起的，A项错误；在一定条件下，热量可以从低温物体传给高 温物体，例夏天空调工作时，不断地将热量从低温的室内传到高温的室外，B项错误；‎ 根据热力学第一定律可知，C项正确；根据＝恒量可知，对于一定质量的气体，温度 不变，体积越小，压强越大，D项正确．‎ ‎(2)1滴水的体积为 V＝ m3＝2×10－‎‎8 m3‎ ‎1滴水的质量为m＝Vρ＝2×10－8×‎103 kg＝2×10－‎‎5 kg 所以1滴水中水分子的个数为 n＝NA＝×6.02×1023＝6.69×1020个．‎ 答案　(1)CD　(2)6.69×1020个