专题15+分子动理论+气体及热力学定律（命题猜想）-2019年高考物理命题猜想与仿真押题 43页

‎【考向解读】‎ 高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估算；②分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测分子直径等内容。‎ ‎ 预测高考会涉及在以下方面：利用阿伏伽德罗常数进行微观量估算和涉及分子动理论内容的判断性问题，以选择填空题形式命题；气体压强为背景的微观解释问题，以简答形式命题；以理想气体为研究对象考查气体性质和热力学定律的问题，以计算题的形式命题。‎ ‎【命题热点突破一】一些基本概念常识的考查 这类问题包括一些基本的概念及常识，例如，内能、扩散、布朗运动、热运动、分子力、分子势能、分子平均动能、晶体、非晶体、饱和蒸汽、压强、温度等考查．‎ 例1、（2018年江苏卷）如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中．纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度．当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则_____．‎ A. 空气的相对湿度减小 B. 空气中水蒸汽的压强增大 C. 空气中水的饱和气压减小 D. 空气中水的饱和气压增大 ‎【答案】A ‎【解析】温度计示数减小说明蒸发加快，空气中水蒸汽的压强减小，选项B错误；因空气的饱和气压只与温度有关，空气温度不变，所以饱和气压不变，选项C、D错误；根据相对湿度的定义，空气的相对湿度减小，选项A正确。‎ ‎【变式探究】【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是 A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 ‎【答案】C ‎【变式探究】【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．图中两条曲线下面积相等 B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ‎【答案】ABC ‎【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占比例越高，故虚线为0 ℃，实线是100 ℃对应的曲线，曲线下的面积都等于1，故相等，所以ABC正确。‎ ‎【变式探究】雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．‎ 某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．‎ 据此材料，以下叙述正确的是(　　)‎ A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－‎6 m的悬浮颗粒物 B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力 C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D．PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大 ‎【答案】C　‎ ‎【变式探究】下列说法正确的是(　　)‎ A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 ‎【解析】晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，A项错误．根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，单晶体有各向异性，B项对．同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨．C项对．单晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，D项对．熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，E项错误．‎ ‎【答案　BCD ‎【变式探究】 (双选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是(　　)‎ A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动 C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速 D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 ‎【解析】根据分子动理论的知识可知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒无规则运动造成的布朗运动；由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗运动会越明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选B、C项．‎ ‎【答案】BC ‎【举一反三】对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　)‎ A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 ‎【答案】AD ‎【命题热点突破二】 热力学第一定律应用 ‎1．对一定质量的理想气体，由于除碰撞外忽略分子间的相互作用力，因此不考虑分子势能．‎ ‎2．热力学第一定律ΔU＝Q＋W中：(1)ΔU仅由温度决定，升温时为正，降温时为负；(2)W仅由体积决定，压缩时为正，膨胀时为负；(3)Q由ΔU和W共同决定；(4)在绝热情况下Q＝0，因此有ΔU＝W(气体的容器“绝热”，或容器虽然导热，但状态变化“迅速”，来不及交换热量，都属于绝热)．‎ 例2、（2018年全国II卷）对于实际的气体，下列说法正确的是______。‎ A．气体的内能包括气体分子的重力势能 B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能 C．气体的内能包括气体整体运动的动能 D．气体体积变化时，其内能可能不变 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 ‎【答案】BDE ‎【解析】气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故AC错，BE对；根据热力学第一定律知道 ，改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发生变化时，内能可能不变，故D正确； ‎ 故选BDE。‎ ‎【变式探究】【2017·新课标Ⅱ卷】（5分）如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 ‎【答案】ABD ‎【变式探究】【2017·江苏卷】一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图12A–1图所示．下列说法正确的有_________．‎ ‎（A）A→B的过程中，气体对外界做功 ‎（B）A→B的过程中，气体放出热量 ‎（C）B→C的过程中，气体压强不变 ‎（D）A→B→C的过程中，气体内能增加 ‎【答案】BC ‎【举一反三】(1)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是________．‎ 图1‎ A．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 ‎【答案】ABE　‎ ‎【解析】由＝C得p＝·T(C为常量)，因对角线ac的延长线过原点O，即p＝kT，故体积V不变，即Va＝Vc，选项A正确；一定量的理想气体的内能由温度T决定，而Ta>Tc，故Ea>Ec，选项B正确；cd过程为等温加压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故系统要对外放热，放出热量Q＝W外，选项C错误；da过程为等压升温过程，体积增加，对外界做功，系统内能增加，故系统要从外界吸热，且吸收热量Q＝W外＋ΔE内>W外，选项D错误；bc过程为等压降温过程，由＝可知，气体体积会减小，W＝pΔV＝CΔTbc；同理da过程中，W′＝p′ΔV′＝CΔTda，因为|ΔTbc|＝|ΔTda|，故|W|＝|W′|，选项E正确．‎ ‎【变式探究】某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么(　　)‎ A．外界对胎内气体做功，气体内能减小 B．外界对胎内气体做功，气体内能增大 C．胎内气体对外界做功，内能减小 D．胎内气体对外界做功，内能增大 ‎【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D项．‎ ‎【答案】D ‎【变式探究】下列说法正确的是(　　)‎ A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 ‎【答案】C ‎【命题热点突破三】理想气体状态方程 ‎1．克拉帕龙方程 pV＝nRT(n为物质的量)或＝C(C为常数)．‎ ‎2．理想气体状态方程解题步骤 第一步：确定研究对象．‎ 根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定．‎ 第二步：确定气体状态参量．‎ 分别找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式．‎ 第三步：确定研究过程．‎ 过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象与周围环境的相互关系的分析才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提．‎ 第四步：列气体状态方程．‎ 根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义．‎ 例3、（2018年全国Ⅲ卷）如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中______。‎ A．气体温度一直降低 B．气体内能一直增加 C．气体一直对外做功 D．气体一直从外界吸热 E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功 ‎【答案】BCD ‎【变式探究】【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，汽缸导热。‎ ‎（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；‎ ‎（ii）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；‎ ‎（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。‎ ‎【答案】（i）V/2 2p0 （i i ） 顶部 （i i i） 1.6 p0‎ ‎（ii）打开K3后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（）时，活塞下气体压强为p2，由玻意耳定律得⑤‎ 由⑤式得 ‎⑥‎ 由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为 ‎（iii）设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中，由查理定律得⑦‎ 将有关数据代入⑦式得 p3=1.6p0⑧‎ ‎【变式探究】在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.现让水下‎10 m处一半径为‎0.50 cm的气泡缓慢上升，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×‎103 kg/m3，重力加速度大小g取‎10 m/s2.‎ ‎(i)求在水下‎10 m处气泡内外的压强差；‎ ‎(ii)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．‎ ‎【答案】(i)28 Pa　(ii)1.3‎ ‎(ii)设气泡在水下‎10 m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，内外压强差为Δp2，其体积为V2，半径为r2.‎ 气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有 p1V1＝p2V2　③‎ 由力学平衡条件有 p1＝p0＋ρgh＋Δp1　④‎ p2＝p0＋Δp2　⑤‎ 气泡体积V1和V2分别为 V1＝πr　⑥‎ V2＝πr　⑦‎ 联立③④⑤⑥⑦式得 ＝　⑧‎ 由②式知，Δp1≪p0，i＝1，2，故可略去⑧式中的Δp1项，代入题给数据得 ＝≈1.3　⑨‎ ‎【变式探究】如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2，小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm，气缸外大气压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495K，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10 m/s2，求 ‎ (2)在大活塞与大圆筒底面刚接触时，被封闭气体的压强为p1，在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变，设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定律，有＝⑥‎ 联立③⑤⑥式并代入题给数据，得p′＝1.01×105 Pa⑦‎ ‎【答案】　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa ‎【变式探究】如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l＝10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0 cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1＝10.0 cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0＝75.0 cmHg.‎ ‎(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；‎ ‎(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度．‎ ‎ (2)当A、B两侧水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律，得 pl＝p2l2‎ 由力学平衡条件可知p2＝p0‎ 代入数据得l2＝10.4 cm 设注入的水银柱在管内的长度Δh1依题意，得 Δh＝2(l1－l2)＋h1＝13.2 cm ‎【答案】　(1)12.0 cm；(2)13.2 cm ‎【举一反三】如图，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V.已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0.现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触．求活塞A移动的距离．‎ ‎【答案】　Δh＝－ ‎【规律总结】‎ 一、分子运动与布朗运动的关系 布朗运动是大量液体分子对固体微粒撞击的集体行为的结果，个别分子对固体微粒的碰撞不会产生布朗运动．布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小、液体的温度等有关．固体微粒越小，液体分子对它各部分碰撞的不均匀性越明显；质量越小，它的惯性越小，越容易改变运动状态，所以运动越激烈．液体温度越高，固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不均匀性越明显，布朗运动越激烈．但要注意布朗运动是悬浮的固体微粒的运动，不是单个分子的运动，但布朗运动证实了周围液体分子的无规则运动．‎ 二、分子力做功与分子势能变化的关系 与重力、弹力相似，分子力做功与路径无关，可以引进分子势能的概念．分子间所具有的势能由它们的相对位置所决定．分子力做正功时分子势能减小，分子力做负功时分子势能增加．通常选取无穷远处(分子间距离r>10r0处)分子势能为零．当两分子逐渐移近时(r>r0)，分子力做正功，分子势能减小；当分子距离r＝r0时，分子势能最小(且为负值)；当两分子再靠近时(rpa，即过程中气体的压强逐渐增大，A错误；由于过程中气体体积增大，所以过程中气体对外做功，B正确；过程中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程中气体放出热量，C错误；由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D正确；由理想气体状态方程pdVd/Td=pbVb/Tb可知，状态d的压强比状态b的压强小，E正确。‎ ‎6.（2018年全国Ⅰ卷）如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0， 现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】本题考查玻意耳定律、关联气体、压强及其相关的知识点。设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为，压强为；下方气体的体积为，压强为。在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得 ‎ ①‎ ‎ ②‎ 由已知条件得 ‎ ③‎ ‎ ④‎ 设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得 ‎ ⑤‎ 联立以上各式得 ‎ ⑥‎ ‎7.（2018年全国II卷）对于实际的气体，下列说法正确的是______。‎ A．气体的内能包括气体分子的重力势能 B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能 C．气体的内能包括气体整体运动的动能 D．气体体积变化时，其内能可能不变 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 ‎【答案】BDE ‎【解析】气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故AC错，BE对；根据热力学第一定律知道 ，改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发生变化时，内能可能不变，故D正确； 故选BDE。‎ ‎8.（2018年全国II卷）如图，一竖直放置的气缸上端开口，气缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。‎ ‎【答案】‎ ‎①‎ 根据力的平衡条件有 ‎②‎ 联立①②式可得 ‎③‎ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有 ‎④‎ 式中 V1=SH⑤‎ V2=S（H+h）⑥‎ 联立③④⑤⑥式解得 ‎⑦‎ 从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为 ‎⑧‎ ‎9.（2018年全国Ⅲ卷）如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中______。‎ A．气体温度一直降低 B．气体内能一直增加 C．气体一直对外做功 D．气体一直从外界吸热 E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功 ‎【答案】BCD ‎1．【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是 A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 ‎【答案】C ‎【解析】水流速度是机械运动速度，不能反映热运动情况，A错误；分子在永不停息地做无规则运动，B错误；水的温度升高，水分子的平均速率增大，并非每一个水分子的运动速率都增大，D错误；选项C 说法正确。‎ ‎2．【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．图中两条曲线下面积相等 B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ‎【答案】ABC ‎3．【2017·新课标Ⅱ卷】（5分）如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 ‎【答案】ABD ‎【解析】气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为气缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因气缸绝热，则气体内能增大，选项BD正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，选项E错误；故选ABD。‎ ‎4．【2017·江苏卷】一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V–T图象如图12A–1图所示．下列说法正确的有_________．‎ ‎（A）A→B的过程中，气体对外界做功 ‎（B）A→B的过程中，气体放出热量 ‎（C）B→C的过程中，气体压强不变 ‎（D）A→B→C的过程中，气体内能增加 ‎【答案】BC ‎5．【2017·新课标Ⅲ卷】（5分）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是_______（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量 ‎【答案】ABD ‎【解析】在过程ab中，体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，压强增大，温度升高，内能增加，A正确，C错误；在过程ca中，气体体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，故内能减小，由热力学第一定律可得气体向外界放出热量，B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，D正确。‎ ‎6．【2017·江苏卷】题12A–2（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈．‎ ‎【答案】甲 乙 ‎【解析】温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈．‎ ‎7．【2017·江苏卷】科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10–9 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol–1．请估算该蛋白的密度．（计算结果保留一位有效数字）‎ ‎【答案】‎ ‎8．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，汽缸导热。‎ ‎（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；‎ ‎（ii）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；‎ ‎（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。‎ ‎【答案】（i）V/2 2p0 （i i ） 顶部 （i i i） 1.6 p0‎ ‎（ii）打开K3后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（）时，活塞下气体压强为p2，由玻意耳定律得⑤‎ 由⑤式得 ‎⑥‎ 由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为 ‎（iii）设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中，由查理定律得⑦‎ 将有关数据代入⑦式得 p3=1.6p0⑧‎ ‎9．【2017·新课标Ⅱ卷】（10分）一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。‎ ‎（i）求该热气球所受浮力的大小；‎ ‎（ii）求该热气球内空气所受的重力；‎ ‎（iii）设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。‎ ‎【答案】（i） （ii） （iii）‎ ‎(ⅱ)气球内热空气所受的重力：⑦‎ 联立④⑦解得：⑧‎ ‎(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件可知：mg=f–G–m0g⑨‎ 联立⑥⑧⑨可得：‎ ‎10．【2017·新课标Ⅲ卷】（10分）一种测量稀薄气体压强的仪器如图（a）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图（b）所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：‎ ‎（i）待测气体的压强；‎ ‎（ii）该仪器能够测量的最大压强。‎ ‎【答案】（i） （ii）‎ 联立①②③④式得⑤‎ ‎（ii）由题意知⑥‎ 联立⑤⑥式有⑦‎ 该仪器能够测量的最大压强为⑧‎ ‎1．【2016·北京卷】雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．‎ 某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．‎ 据此材料，以下叙述正确的是(　　)‎ A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－‎6 m的悬浮颗粒物 B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力 C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D．PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大 ‎【答案】C　‎ ‎2．【2016·江苏卷】‎ A．【选修33】‎ ‎(2)如图1甲所示，在斯特林循环的p V图像中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成，B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”)，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示，则状态A对应的是________(选填“①”或“②”). ‎ 图1‎ A.（2）【答案】不变　①‎ ‎【解析】B→C过程中由于气体分子总数不变，体积也不变，因此单位体积中的气体分子数目也不变．根据理想气体状态方程可得TATc，故Ea>Ec，选项B正确；cd过程为等温加压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故系统要对外放热，放出热量Q＝W外，选项C错误；da过程为等压升温过程，体积增加，对外界做功，系统内能增加，故系统要从外界吸热，且吸收热量Q＝W外＋ΔE内>W外，选项D错误；bc过程为等压降温过程，由＝可知，气体体积会减小，W＝pΔV＝CΔTbc；同理da过程中，W′＝p′ΔV′＝CΔTda，因为|ΔTbc|＝|ΔTda|，故|W|＝|W′|，选项E正确．‎ ‎9． 【2016·全国卷Ⅲ】【物理——选修33】‎ ‎(1)关于气体的内能，下列说法正确的是________．‎ A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 ‎【答案】（1）CDE　‎ ‎10．【2016·江苏卷】‎ A．【选修33】‎ ‎(3)如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4 J和20 J．在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20 J和12 J．求气体完成一次循环对外界所做的功．‎ A.（3）【答案】8 J ‎【解析】完成一次循环气体内能不变，则ΔU＝0，吸收的热量Q＝(20＋12－4－20) J＝8 J，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，W＝－8 J，气体对外做功8 J.‎ ‎【2015·上海·4】1．一定质量的理想气体在升温过程中 A．分子平均势能减小 B．每个分子速率都增大 C．分子平均动能增大 D．分子间作用力先增大后减小 ‎1．【答案】C ‎【解析】一定质量的理想气体，分子势能不计，故A错误；在升温过程中，分了的平均动能增大，但不是每个分子的动能增大，故B错误，C正确；理想气体的气体分子本身的体积和气体分子间的作用力都可以忽略不计的气体，故D错误。‎ ‎【2015·北京·13】3．下列说法正确的是（ ）‎ A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 ‎3．【答案】C ‎【解析】A.由热力学第一定律可知，物体放热，，但是未知，则 不一定小于零，即内能不一定减少，选项A错误。B.对外做功，但未知，所以依旧不能判定，选项B错误。C.吸收热量，对外做功，可为正或为零或负，即内能可能增加或不变或减小，选项C正确。D.放热，且对外做功，则，即内能一定减少。选项D错误。故选C。‎ ‎【2015·上海·9】4．如图，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为和，体积变化分别为和。已知水银密度为，玻璃管截面积为S，则 A．一定等于 B．一定等于 C．与之差为 D．与之和为HS ‎4．【答案】A ‎【2015·广东·17】5．图6为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气 A．内能增大 B．压强增大 C．分子间引力和斥力都减小 D．所有分子运动速率都增大 ‎5．【答案】AB ‎【2015·福建·29（1）】6．下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是 。‎ A．分子间距离减小时分子势能一定减小 B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈 C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 ‎6．【答案】B ‎【解析】由图知，当分子间距离小于r0时，分子势能随分子间距离的减小而增大，所以A错误；‎ 由分子热运动理论知，温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈，所以B正确；物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故C错误；非晶体是各向同性的，故D错误。‎ ‎【2015·福建·29（2）】7．如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则 。‎ A．Tb＞Tc，Qab＞Qac B．Tb＞Tc，Qab＜Qac C．Tb=Tc，Qab＞Qac D．Tb=Tc，Qab＜Qac ‎7．【答案】C ‎【解析】根据理想气体状态方程：，代入可得Tb=Tc；根据热力学第一定律，又Tb=Tc，故两过程的相同，从a到c过程W=0，从a到b过程W＜0，所以Qab＞Qac，故C正确。‎ ‎【2015·全国新课标Ⅱ·33（1）】8．关于扩散现象，下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）‎ A．温度越高，扩散进行得越快 B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 ‎8．【答案】ACD ‎【2015·全国新课标Ⅰ·33（1）】9．下列说法正确的是。（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）‎ A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 ‎9．【答案】BCD ‎【解析】晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错。根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B对。同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和炭。选项C对。晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D对。熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错。‎ ‎【2015·江苏·12A（1）】对下列几种固体物质的认识，正确的有________。‎ A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐时晶体 B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡时晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 ‎【答案】CD ‎【2015·重庆·10（1）】11．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么 A．外界对胎内气体做功，气体内能减小 B．外界对胎内气体做功，气体内能增大 C．胎内气体对外界做功，内能减小 D．胎内气体对外界做功，内能增大 ‎11．【答案】D ‎【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。‎ ‎【2015·江苏·12A（2）】在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓慢地施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）‎ ‎【答案】增大 不变 ‎【解析】因为测试时，对包装袋缓慢地施加压力，外界对气体所做的功等于气体对外放出的热量，由热力学第一定律可知：气体的温度不变，即内能不变。玻意耳定律可知：气体体积变小，所以压强变大，由于气体的压强是由于气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的，所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大。‎ ‎【2015·江苏·12A（3）】给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为‎1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为‎0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。‎ ‎【答案】漏气 ‎【解析】若不漏气，设加压后的体积为V1，由等温过程得：，代入数据得V1=0.5L 因为0.45L<0.5L，故包装袋漏气 ‎【2015·山东·37（2）】3．扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强P0。当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为P0，温度仍为303K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：‎ ‎（ⅰ）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；‎ ‎（ⅱ）当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。‎ ‎3．【答案】（ⅰ）1.01P0；（ⅱ）0.02P0S ‎【2015·重庆·10（2）】4．北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结.若刚吹出时肥皂泡内气体温度为，压强为，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为.整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差.‎ ‎4．【答案】‎ ‎【解析】对气泡分析，发生等容变化，有：‎ 可得：‎ 故内外气体的压强差为 ‎【2015·上海·29】5．简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度，多次改变温度，重复上述操作。‎ ‎（1）（单选题）此温度计的特点是 A．刻度均匀，刻度值上小下大 B．刻度均匀，刻度值上大下小 C．刻度不均匀，刻度值上小下大 D．刻度不均匀，刻度值上大下小 ‎（2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 A．液体密度 B．玻璃泡大小 C．左管内径粗细 D．右管内径粗细 ‎（3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需__________。‎ ‎5．【答案】（1）A （2）BC （3）偏大；调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高‎1cm，然后读数 ‎【解析】（1）玻璃管很细中因液面上升而改变气体的体积可以不计，也就是可以认识气体是一个等容变化，此时，气体的压强与热力学温度成正比，所以刻度均匀，刻度值上小下大，故选A。‎ ‎（2）因为这个温度计要求玻璃泡体积很大，而左玻璃管内径很细。误差才小，所以选BC。‎ ‎（3）因为该温度计是在标准大气压下标的刻度，所以当大气体是75cmHg时，用该温度计测得的温度值偏大，为测得准确的温度，在测量时需调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm，也就是76cmHg(相当于标准大气压)，然后读数。‎ ‎【2015·全国新课标Ⅰ·33（2）】6．如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压强为，温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取，求 ‎（i）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；‎ ‎（ii）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。‎ ‎6．【答案】（i）（ii）‎ ‎【答案】（i）（ii）‎ ‎【解析】（1）大小活塞缓慢下降过程，活塞外表受力情况不变，气缸内压强不变，气缸内气体为等压变化，即 初始 末状态 带入可得 ‎（2）对大小活塞受力分析则有 可得 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，气体体积不变，为等容变化 可得 ‎【2015·海南·15（1）】7．.已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为，地面大气压强为，重力加速度大小为g。由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为，空气分子之间的平均距离为 。‎ ‎7．【答案】，‎ ‎【2015·海南·15（2）】8．如图所示，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。‎ ‎8．【答案】‎ 式中，是原来A与B之间的气体在漏气发生后所占的体积。‎ 设活塞A移动的距离为l（取升高时为正），按几何关系有 ⑥‎ 联立可得 ‎【2015·全国新课标Ⅱ·33（2）】9．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=‎10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=‎3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=‎10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0=75.0cmHg。‎ ‎（ⅰ）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；‎ ‎（ⅱ）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度。‎ ‎9．【答案】（1）‎12.0cm；（2）‎‎13.2cm ‎（2）当A、B两侧水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。由玻意耳定律得:‎ pl=p2l2‎ 由力学平衡条件可知；p2=p0‎ 代入数据得l2=10.4cm 设注入的水银柱在管内的长度Δh,依题意各Δh=2（l1-l2）+h1=13.2cm ‎【2015·上海·30】10．如图，气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸光滑接触。初始时两侧气体均处于平衡态，体积之比，温度之比。先保持右侧气体温度不变，升高左侧气体温度，使两侧气体体积相同；然后使活塞导热，两侧气体最后达到平衡，求：‎ ‎（1）两侧气体体积相同时，左侧气体的温度与初始温度之比；‎ ‎（2）最后两侧气体的体积之比。‎ ‎10．【答案】（1）2；（2）‎ ‎（2）活塞导热达到平衡 左侧气体满足：‎ 右侧气体满足：‎ 平衡时 解得 ‎ ‎