选修33分子动理论内能气体强化练习.docx
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选修33分子动理论内能气体强化练习
选修3-3(分子动理论、内能、气体)强化练习
1、当两个分子从靠近得不能再靠近起,距离逐渐增大,直到它们间的相互作用力可忽略为止。
对于这一过程中分子力的描述不正确的是( )
A.分子间的斥力在逐渐减小 B.分子间的引力在逐渐减小
C.分子间相互作用力的合力在逐渐减小
D.分子间相互作用力的合力先是减小,然后增大到某一最大值,又减小到零
2、根据分子运动论,物质分子之间的距离为
时,分子间的引力与斥力大小相等,以下关于分子势能的说法正确的是
A.当分子间距为
时,分子具有最大势能,距离增大或减小,势能都变小
B.当分子间距离为
时,分子具有最小势能,距离增大或减小,势能都变大
C.分子间距越大,分子势能越大,分子间距越小,分子势能越小
D.分子间距越大,分子势能越小,分子间距越小,分子势能越大
3、下列说法正确的是( )
A.温度低的物体内能小 B.温度低的物体内分子运动的平均速率小
C.物体加速运动时,速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大
D.外界对物体做功时,物体内能不一定增加
4、对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是
A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B.外界对物体做功,物体内能一定增加 C.温度越高,布朗运动越显著
D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小
E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
5、夏天将密闭有空气的矿泉水瓶放进低温的冰箱中会变扁,假设大气压强不变,此过程中瓶内空气(可看成理想气体)
A.压强减小,温度降低B.压强不变,体积减小
C.内能增加,对外界做功D.内能增加,放出热量
6、下列叙述正确的是________
A.扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动 B.布朗运动就是液体分子的运动
C.分子间距离增大,分子间作用力一定减小
D.物体的温度越高,分子运动越激烈,每个分子的动能都一定越大
7.
(1)气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( )
A.温度和体积 B.体积和压强 C.温度和压强D.压强和温度
(2)1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较,下列说法是否正确?
①分子的平均动能和分子的总动能都相同.
②它们的内能相同.
8.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中( )
A.外界对气体做功,气体内能增大 B.外界对气体做功,气体内能减小
C.气体对外界做功,气体内能增大 D.气体对外界做功,气体内能减小
9、如图所示,倒悬的导热气缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A,活塞A的下面吊着一个重物,汽缸中封闭着一定质量的理想气体。
起初各部分均静止不动,大气压强保持不变。
对于汽缸内的气体,当其状态缓慢发生变化时,下列判断正确的是
A.若环境温度升高,则气体的压强一定增大
B.当活塞向下移动时,外界一定对气体做正功
C.保持环境温度不变,缓慢增加重物的质量,气体一定会吸热
D.若环境温度降低,缓慢增加重物的质量,气体体积可能保持不变
10.(2013江苏常州模拟)已知汞的摩尔质量M=0.20kg/mol,密度ρ=1.36×104kg/m3,阿伏伽德罗常数NA=6.0
1023mol-1,将体积V0=1.0cm3的汞变为V=3.4
103cm3的汞蒸气,则1cm3的汞蒸气所含的分子数为多少?
11、如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。
活塞的质量为m,活塞的横截面积为S0初始时,气体的温度为T0,活塞与容器底部相距h。
现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时活塞下降了h,已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦。
求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量。
(题中各物理量单位均为国际单位制单位)
12、如图所示,封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上,开口向右放置,活塞的横截面积为S。
活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体,轻绳跨在定滑轮上。
开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p0(mg 汽缸内气体的温度T0,轻绳处在伸直状态。 不计摩擦,缓慢降低汽缸内温度,最终使得气体体积减半,求: ①气体体积减半时的温度T1; ②建立P—V坐标系并在该坐标系中画出气体变化的整个过程。 13、如图所示,粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端用水银柱封闭着L1=40cm的气柱(可视为理想气体),左管的水银面比右管的水银面高出△h1=15cm。 现将U形管右端与一低压舱(图中未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面△h2=5cm。 若环境温度不变,取大气压强P0=75cmHg。 求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。 14、如图所示,导热良好的薄壁气缸放在光滑水平面上,用横截面积为S=1.0×10-2m2的光滑薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞杆的另一端固定在墙上.外界大气压强p0=1.0×105Pa。 当环境温度为27℃时,密闭气体的体积为2.0×10-3m3。 (1)当环境温度缓慢升高到87℃时,气缸移动了多少距离? (2)如果环境温度保持在87℃,对气缸施加水平作用力,使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值,这时气缸受到的水平作用力多大? 15、一定质量的某种理想气体从状态A开始按图18所示的箭头方向经过状态B达到状态C,已知气体在A状态时的体积为1.5L,求: ①气体在状态C时的体积; ②说明A→B、B→C两个变化过程是吸热还是放热,并比较A→B、B→C两个过程中热量的大小。 16、如图所示,气缸放置在水平平台上,活塞质量为10kg,横截面积50cm2,厚度1cm,气缸全长21cm,大气压强为1×105Pa,当温度为7℃时,活塞封闭的气柱长10cm,若将气缸倒过来放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。 g取10m/s2,不计活塞与气缸之间的摩擦,保留三位有效数字。 ①将气缸倒过来放置,若温度上升到27℃,求此时气柱的长度。 ②气缸倒过来放置后,若逐渐升高温度,发现活塞刚好接触平台,求此时气体的温度。 17、如图,圆柱形气缸的上部有小挡板,可以阻止活塞滑 离气缸,气缸内部的高度为d,质量不计的薄活塞将一定质量 的气体封闭在气缸内。 开始时活塞离底部高度为 ,温度 为t1=27℃,外界大气压强为pO=1atm,现对气体缓缓加热。 求: ( )气体温度升高到t2=127℃时,活塞离底部的高度; ( )气体温度升高到t3=357℃时,缸内气体的压强。 参考答案: 1分析与解答: 当分子间距 时,分子力(引力、外力的合力)随r增大而减小,当分子间距 时,分子力表现为引力,当分子间距增大时,分子力先增大,到某一最大值后,又逐渐减小至零。 故A、B、D选项正确,C选项错误。 2分析与解答: 分子热能是由分子间距决定的。 在 时,分子间无相互作用,设此处的势能为零,在r减小时,引力做正功,分子势能减小。 当 时,分子势能达到最小;当 时,r减小,外力做负功,分子势能增加,故B选项正确。 A、C、D错误。 3分析与解答: 内能指物体内所有分子的动能和势能的总和。 温度低的物体,其分子平均动能小,但内能不一定小。 故A错。 温度低分子平均动能小,而不同物体分子质量不同,所以温度低的物体平均速率不一定小。 故B错,物体运动的速度增加,其宏观整体的动能增大,但只要温度不变,物体内分子无规则运动的平均动能就不变。 故C选项错。 物体内能改变要看做功和热传递的代数和。 做功过程没说热传递过程,物体内能就不一定增加,故D正确。 答案: D 4 5 6 7解析: (1)由于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;分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的,宏观上取决于气体的体积.因此选项A正确. (2)①温度相同则说明它们的分子平均动能相同;又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同,因而它们的分子总动能相同,所以①说法正确; ②当100℃的水变成100℃的水蒸气时,该过程吸收热量,内能增加,所以1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能,故②说法错误. 答案: (1)A (2)见解析 8解析: M向下滑动的过程中,气体被压缩,外界对气体做功,又因为与外界没有热交换,所以气体内能增大. 答案: A 9 10.⑶1.2×1019(4分) 解析: (3)体积V0=1.0cm3的汞的质量m=ρV0=1.36×10-2kg,物质的量n=m/M=6.8×10-2mol,1cm3的汞蒸气所含的分子数为N=nNA/V=1.2×1019 11解析: 由盖·吕萨克定律得, = 解得T1=2T0. 气体在等压变化过程中,活塞受力如图。 由平衡条件,pS=p0S-mg 气体对活塞做功,W=pSh=(p0S-mg)h, 由热力学第一定律,△U=Q-W, 气体内能的增加量为△U=Q-(p0S-mg)h。 12.(10分)解析: ①解设初始气体体积V,根据理想气体状态方程 ---------------(5分) 解得 -----------------(2分) 气体变化的整个过程如图。 13 14 15、解析: ①A至B过程为等压变化,由盖—吕萨克定律得 ①………………………(3分) 得VB=2L……………………………………(1分) B至C为等容过程,所以VC=VB=2L②……………(2分) ②A→B过程是吸热……………………(1分) B→C过程是放热………………………………(1分) A→B过程吸收的热量大于B→C过程放出的热量……………(1分) 16【解题思路】①气缸正立放置时气体压强p1=p0+ =1.2×105Pa, 体积V1=L1S,温度T1=(273+7)K=280K; 气缸倒立放置时气体压强p2=p0- =0.8×105Pa, 体积V2=L2S,温度T2=(273+27)K=300K;(2分) 由理想气体状态方程, = 解得L2=16.1cm(3分) ②逐渐升高温度气体做等压变化: T2=(273+27)K=300K V2=L2S,V3=L3S,L3=20cm(2分) 由 = ,解得T3= T2= T2=373K.(2分) 17 (2)【答案】( ) ;( )p=1.4atm 气体性质 考点精析 一、气体的状态分析 描述气体状态的参量实际上是四个参量: 物质的量、温度、体积和压强. 物质的量是气体的化学参量.它反映气体分子数的多少. (M为气体的质量,μ为这种气体的摩尔质量), (V为气体体积,Vmol为该气体的摩尔体积,N为分子总数,阿伏伽德罗常数NA) 温度是气体的热学参量,在热学计算中应采用热力学温标,其它的温标要换算到国际温标上去.常见的是将摄氏温标转换为热力学温标. 体积是气体的几何参量.由于气体总是充满它可以充满的任何空间,所以气体的体积即等于容器的体积.在分析气体的各个状态下的体积变化时,可以通过按照题意画草图的方法把气体的体积变化找出来. 压强是气体的力学参量,气体压强是由大量的无规则运动的气体分子对容器器壁频繁碰撞产生的.气体压强分析是气体状态分析的重点.压强的分析是: 找准研究对象,进行受力分析,结合物体平衡或牛顿第二定律列方程求压强。 二、状态与过程 对于一定质量的气体来说,如果温度、体积和压强这三个量都不改变,我们就说“气体处于一定的状态中”,这里说的状态,应是平衡状态,即平衡态.对于气体当它的质量、温度、体积和压强都不变时,气体就处于一定的状态;一定质量气体的温度、体积和压强当中只要有两个量变化,气体的状态就改变.气体从一个状态变化到另一个状态,都要经历一个过程.这个过程可以很复杂,不过在高中阶段,我们所涉及到的气体状态变化过程都是比较缓慢进行的,可以近似地将这个过程看作是一个个平衡状态的缓慢过渡过程. 用图象能够最直观地展现从一个状态缓慢地过渡到另一个状态所经历的物理过程. 图象中的点表示气体所处的某个状态,线段表示从一个状态到另一个状态所经历的过程. 三、理想气体的模型 从宏观角度看,理想气体就是严格遵循三个气体实验定律的气体.实验表明在常温常压下实际气体可以看作是理想气体. 从微观角度看,可以看成是大量的弹性质点的集合体: 1.分子自身的线度与分子间距离相比较可以忽略不计; 2.除碰撞瞬间之外,分子间的作用力可以忽略不计; 3.分子之间、分子与器壁之间的碰撞是弹性碰撞. 四、理想气态状态方程的应用: 理想气体状态方程有两种表达形式 和 首先应理解两种气态方程的不同的适用范围: 所表示的是定质量的气体发生变化后的两个状态之间的关 系. 则表述了任一状态下,理想气体状态参量之间的关系. 其次: 处理问题的基本步骤 1.确定研究对象是哪一部分气体 2.确定研究对象的初、末状态,对初、末状态的状态参量做分析一般要注意的是具体问题中的气体质量变不 变,如果气体质量不变就采用理想气体状态方程解决问题;如果气体质量变化就采用克拉珀龙状态方程解决问题. 3.依据气体状态方程代入状态参量进行运算操作. 五、理想气体状态方程的图象的物理意义 p-V图中线段与体积轴所包围的面积,p-T和V-T图中图线的斜率各有其物理意义. 由 ,在p-T图中, ;在V-T图中, .对于一定质量的理想气体在p-T图中过原点的线段的斜率与体积成反比;对于一定质量的理想气体在V-T图中过原点的线段的斜率与压强成反比.
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