高考物理专项冲击波讲练测系列 专题27 分子动理论和热力学定律.docx

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高考物理专项冲击波讲练测系列专题27分子动理论和热力学定律

2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题27分子动理论和热力学定律

【重点知识解读】

一．分子动理论

对于气体，分子之间距离很大，可把每个气体分子所占空间想象成一个立方体，该立方体的边长即为分子之间的平均距离。

（1）若标准状态下气体体积为

，则气体物质的量n＝

；

（2）气体分子间距

。

3.“用油膜法估测分子的大小”实验是把液体中油酸分子看做紧密排列的小球，把油膜厚度看做分子直径。

二．热力学定律

1.热力学第零定律：

如果两个热力系的每一个都与第三个热力系处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。

热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。

定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。

它为建立温度概念提供了实验基础。

这个定律反映出：

处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。

而温度相等是热平衡之必要的条件。

2.热力学第一定律内容：

一个热力学系统的内能增量等于外界对它传递的热量和外界对它做的功之和。

物体内能增加与否，不能单纯只看做功或传递的热量，两个过程要全面考虑。

热力学第一定律宣告了不需要消耗能量的第一类永动机不可能制成。

【高考命题动态】

分子动理论是热现象的微观理论，热力学定律是通过大量实验和观察总结得出的热现象的宏观理论。

高考对分子动理论和热力学定律的考查涉及各个方面，难度中等。

【最新模拟题专项训练】。

1、（2012·广东理综物理）清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的

A．引力消失，斥力增大B．斥力消失，引力增大

C．引力、斥力都减小D．引力、斥力都增大

【答案】：

D【解析】：

空气中的水汽凝结成的水珠，分子之间距离减小，引力、斥力都增大，选项D正确。

2．（2011四川理综卷第14题）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

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

【答案】：

C【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，但分子之间距离不一定一样大，选项C正确D错误。

3（2012湖北孝感第一次统考）下列关于分子斥力的说法正确的是（）

A.一块玻璃破裂成两块不能直接拼接,是由于分子间斥力造成

B.给自行车打气时气筒压下后反弹，是由分子斥力造成

C.固体压缩后撤力恢复原状,是由于分子间存在斥力造成

D.将香水瓶打开满室飘香，是由于香水分子间斥力造成

4（200全国理综卷第19题）.已知地球半径约为6.4×106m，空气的摩尔质量约为29×10-3kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为

A.4×1016m3B.4×1018m3C.4×1030m3D.4×1022m3

解析：

设地球表面大气总质量为M，则有Mg=p·4πR2,

在标准状况下其体积为V=

×22.4×10-3m3，

联立解得V=4×1018m3，选项B正确。

5.（2012江西重点中学协作体第二次联考）关于物体的内能变化，以下说法中正确的是（）

A．物体吸收热量，内能一定增大

B．物体对外做功，内能一定减小

C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

.答案：

C解析：

物体吸收热量，若同时对外做功，内能不一定增大，选项A错误；物体对外做功，若同时吸收热量，内能不一定减小，选项B错误；物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变，选项C正确；物体放出热量，同时对外做功，内能一定减小，选项D错误。

6.（2012年3月江西省六校联考）下列说法正确的是_______

A．物体吸收热量，其温度不一定升高

B．热量只能从高温物体向低温物体传递

C．做功和热传递是改变物体内能的两种方式

D．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

E．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律

7．（2013山东青岛二中检测）关于布朗运动，以下说法正确的是（）

A．布朗运动就是液体分子的扩散现象

B．布朗运动就是固体小颗粒中分子的无规则运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映

D．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动

【答案】C

【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，而不是液体分子的运动，但它是液体分子无规则热运动的反映，C项正确B项错误；扩散运动是一种物质的分子进入另一种物质的过程，不是布朗运动，A项错误。

布朗颗粒非常小，用肉眼看不到，空中飞舞的尘埃比布朗颗粒大得多，所以不是布朗运动，D项错误。

8．（2013山东青岛二中检测）下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）

A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程

B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的

C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性

D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小

9．（2013山东青岛二中检测）如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。

设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（）

A．放热

B．压强减小

C．分子的热运动加剧

D．分子间的引力和斥力都减少

【答案】A

【解析】温度不变，洗衣缸内水位升高时，封闭气体压强增大，体积减小，外界对气体做功，W>0，又因

，由

知，Q<0，气体放出热量，A正确B错误；因为温度不变，C项错误。

因为气体体积减小，所以分子间的引力和斥力都增大，D项错误。

10．（2013山东青岛二中检测）根据分子动理论知，物质分子之间的距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

A．当分子间距离为r0时，分子具有最大势能

B．当分子间距离为r0时，分子具有最小势能

C．当分子间距离为r0时，引力和斥力都是最大值

D．当分子间距离为r0时，引力和斥力都是最小值

【答案】B

【解析】分子间的引力和斥力随着分子间距离增加而减小，选项CD错误；分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加，因而选项A错误，B正确。

11．（2013山东青岛二中检测）下列有关热现象的说法中正确的是（）

A．物体放出热量，则其分子平均动能一定减小

B．盛有气体的容器作加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大

C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的

D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小

12．（2013山东青岛二中检测）在“用油膜法测量分子直径”的实验中，将浓度为

的一滴油酸溶液，轻轻滴入水盆中，稳定后形成了一层单分子油膜．测得一滴油酸溶液的体积为V0，形成的油膜面积为S，则油酸分子的直径约为____；如果把油酸分子看成是球形的（球的体积公式为

，d为球直径），计算该滴油酸溶液所含油酸分子的个数约为___________。

【答案】

，

【解析】一滴油酸溶液中含有的油酸体积V＝

V0，根据V＝Sd得：

油酸分子的直径d=

，设一滴油酸中含有n个油酸分子，由

得

13．

（1）（2013山东青岛二中检测）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是______

A．保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变

B．保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变

C．若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变

D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

E．当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小

14．

（1）（2013山东青岛二中检测）关于一定量的理想气体，下列叙述正确的是________（将选项前的字母代号填在横线上）

A．气体吸收的热量不可以完全转化为功

B．气体体积增大时，其内能一定减少

C．气体从外界吸收热量，其内能可能减少

D．外界对气体做功，气体内能可能减少

【答案】

（1）CD（6分）【解析】：

（1）当气体体积增大而内能不变时，气体吸收的热量全部用来对外做功，A正确；当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量，且吸收的热量多于对外做的功，内能会增加，B错误；若气体吸收热量的同时对外做功，且吸收的热量少于对外做的功，则其内能会减少，C正确；若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能减少，D正确．

15（6分）（2013河北邯郸高三12月质检）下列说法正确的是

A．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

B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点

C．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

D．当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大

E．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

16.（2013天星调研卷）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

答案：

B

解析：

瓶内空气温度降低，体积减小，压强不变，选项A错误B正确。

根据温度是分子平均动能的标志，瓶内空气温度降低，分子平均动能减小，内能减小，外界对其做功，放出热量，选项CD错误。

17（6分）（2013云南昆明调研）下列说法中正确的是____（填入正确选项前的字母。

选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

E．某气体的摩尔体积为v，每个分子的体积为v0，则阿伏加德罗常数可表示为

18（5分）（2013山西四校联考）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

19（10分）（2013山西四校联考）我国陆地面积S＝960万平方千米，若地面大气压P0＝1.0×105Pa，地面附近重力加速度g取10m/s2，试估算：

①地面附近温度为270K的1m3空气，在温度为300K时的体积。

②我国陆地上空空气的总质量M总；

19.（10分）解析：

①气体做等压变化，

＝

3分

代入数据，解得V2＝1.1m32分

　②大气压可看做是由空气的重力产生的，则p0＝

3分

代入数据解得M总＝9.6×1016kg2分

20．（2013山东聊城调研）下列说法正确的是（）

A．常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大

B．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功

，同时空气的内能增加了2.5

J，则空气从外界吸收热量

C．物体的温度为

C时，分子的平均动能为零

D．热量从低温物体传到高温物体是不可能的

21（6分）（2013云南师大附中测试）已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，摩尔质量M=1.8×10-2kg，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。

一滴露水的体积大约是9.0×10-5cm3，它含有个水分子，如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进6.0×107个水分子，那么它每分钟喝进水的质量是kg（结果保留两位有效数字）

答案：

（每空3分，共6分）3.0×10181.8×10－18

【解析】水分子个数为N＝

·NA＝

×9.0×1023＝3.0×1018个，喝进水的质量为m＝

·M＝1.8×10－18kg。

【最新高考题专项检测】

1.（2012·全国理综）下列关于布朗运动的说法，正确的是

A．布朗运动是液体分子的无规则运动

B.液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧列

C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的

D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的

2.（2012·四川理综）物体由大量分子组成，下列说法正确的是

A.分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大

B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小

C.物体的内能跟物体的温度和体积有关

D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能

【答案】：

C【解析】：

分子热运动越剧烈，物体内分子平均动能越大，并非每个分子的动能越大，选项A错误；分子间引力总是随着分子间的距离减小而增大，选项B错误；物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项C正确；外界对物体做功或传递热量均能增加物体的内能，选项D错误。

3（2012·新课标理综）关于热力学定律，下列说法正确的是_________

A．.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量

B．.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加

C．.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功

D．.不可能使热量从低温物体传向高温物体

E．.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程

答案：

ACE解析：

为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，选项A正确；对某物体做功，不一定会使该物体的内能增加，选项B错误；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，选项C正确；可以使热量从低温物体传向高温物体，选项D错误；功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，选项E正确。

4．（2011全国理综卷第14题）关于一定量的气体，下列叙述正确的是

A．.气体吸收的热量可以完全转化为功

B．.气体体积增大时，其内能一定减少

C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加

D．外界对气体做功，气体内能可能减少

5.（2011江苏物理卷第12题A（3））（3）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：

油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？

（取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为

，结果保留一位有效数字）

【解析】一个油酸分子的体积V0=

由球的体积与直径关系得分子直径D=

=1×10-9m，一滴油酸体积V=1×10-8m3，

最大面积S=

=1×101m.

6（2011上海物理第27题）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，

（1）某同学操作步骤如下：

①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；

②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；

③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。

改正其中的错误：

（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为m。

【解析】一滴体积为4.8×10-3mL的溶液，纯油酸体积为V=4.8×10-3mL×0.10%=4.8×10-6mL=4.8×10-12m3，油膜面积为S=40cm2=40×10-4m2。

估测出油酸分子的直径为d=V/S=1.2×10-9m。

【答案】

（1）②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉

（2）1.2×10-9

【点评】此题考查对实验步骤正误的甄别和“用油膜法估测分子的大小”实验的有关计算。

7．（2010江苏物理第12题）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1．若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．（结果保留一位有效数字）

【点评】阿伏加德罗常数NA是连接宏观量（密度、物质的量、摩尔质量、摩尔体积等）和微观量（分子质量、分子体积、分子数等）的桥梁。

8．（2009年江苏物理第12题）已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3，平均摩尔质量为0.29kg/mol。

阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，取气体分子的平均直径为2×10-10m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。

（结果保留一位有效数字）

【解析】设气体体积为V0，液体体积为V1，

气体分子数n=

NA，V1=nπd3/6,（或V1=nd3）

则

=

πd3NA，（或

=

d3NA）

解得

=1×10-4（9×10-5~2×10-4都算对）。

【点评】此题考查微观量的计算。

对于分子可视为球体，也可视为立方体。

微观量的估算，最终结果只要保证数量级正确即可。