高考物理二轮复习专题强化练12选修3_3分子动理论含答案

分子动理论、

气体及热力学定律1.[物理——选修3－3]

(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液．用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1 mL.用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示．已知玻璃板上正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为________m2(保留两位有效数字)．由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为________m(保留两位有效数字)．

(2)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．问：

(ⅰ)已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少？

(ⅱ)试判断气体在状态B、C的温度是否相同；如果知道气体在状态C时的温度TC＝300 K，则气体在状态A时的温度为多少？

2.[物理——选修3－3]

(1)下列说法中正确的是________．

A.因为液体表面具有收缩的趋势，所以液体表面分子间只有引力没有斥力

B.液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性

C.晶体熔化过程中吸收热量，分子平均动能一定增大

D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小

E.气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关

(2)

如图所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，横截面积为S的活塞将汽缸分成体积相等的上下两部分，汽缸上部通过单向阀门K(气体只能进入汽缸，不能流出汽缸)与一打气筒相连．开始时汽缸内上部分气体的压强为p0，现用打气筒向容器内打气．已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的空气，当打气49次后稳定时汽缸上下两部分的体积之比为9:1，重力加速度大小为g，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦．求活塞的质量m.

3.[物理——选修3－3][2019·云南大姚县一中一模]

(1)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V ­ T图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是________．

A.过程ab中气体一定吸热

B.pc＝pb>pa

C.过程bc中分子势能不断增大

D.过程bc中每一个分子的速率都减小

E.过程ca中气体吸收的热量等于对外做的功

(2)如图，粗细均匀的U形管竖直放置，右端封闭，左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞，管内水银把气体分隔成A、B两部分．当大气压强为p0＝75 cmHg，温度为t0＝27 ℃时，管内水银面在同一高度，两部分气体的长度均为L0＝30 cm.(计算结果均保留三位有效数字)

(ⅰ)现向上缓慢拉动活塞，使两管内水银面高度差为h＝10 cm，求活塞上升的高度L；

(ⅱ)然后固定活塞，再仅对左管气体加热，使A部分气体温度升高．则当左管内气体温度为多少摄氏度时，方可使右管内水银面回到原来的位置．

4.[物理——选修3－3]

(1)以下叙述正确的是________．

A.在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小

B.用NA表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，那么铜块中一个铜原子所占空间的体积可表示为

C.雨天打伞时，雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力

D.晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征

E.理想气体等压膨胀过程一定吸热

(2)如图所示，横截面积为10 cm2的汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分为A、B两部分，A部分气柱的长度为30 cm，B部分气柱的长度是A部分气柱长度的一半，汽缸和活塞b是绝热的，活塞a导热良好．与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m.初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ℃，活塞a刚好与汽缸口平齐，弹簧为原长．若在活塞a上放上一个质量为2 kg的重物，则活塞a下降一段距离后静止．然后对B部分气体进行缓慢加热，使活塞a上升到再次与汽缸口平齐，则此时B部分气体的温度为多少？(已知外界大气压强为p0＝1×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2)

专题强化练12　(选修3－3)分子动理论、

气体及热力学定律1.解析：(1)油酸膜所占面积超过正方形一半的正方形个数为110个，则油酸膜的面积约为S＝110×1 cm2＝1.1×10－2 m2；每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝ mL＝8×10－6 mL＝8×10－12 m3，把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，因此其直径为d＝＝ m＝7.3×10－10 m.

(2)(ⅰ)从A到B，外界对气体做功

W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3 J＝900 J，

根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，

解得Q＝－1 200 J，

即气体放热1 200 J.

(ⅱ)由图可知pBVB＝pCVC，故TB＝TC，

根据理想气体状态方程有＝，

代入图中数据可得TA＝1 200 K.

答案：(1)1.1×10－2　7.3×10－10　(2)(ⅰ)放热 1 200 J　(ⅱ)相同　1 200 K

2．解析：(1)根据分子动理论可知，分子间同时存在着引力和斥力，A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，B正确；晶体熔化过程中虽然吸热，但是温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，C错误；根据热力学第二定律的微观解释，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，D正确；气体压强的微观解释：气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关，E正确．

(2)开始时，汽缸上部分气体体积为，压强为p0，下部分气体体积为，压强为p0＋；后来汽缸上部分气体体积为，设压强为p，下部分气体体积为，压强为p＋

打入的空气总体积为×49，压强为p0

由玻意耳定律可知，对上部分气体有：p0·(＋)＝p·

对下部分气体有：(p0＋)·＝(p＋)·

解得：m＝

答案：(1)BDE　(2)

3．解析：(1)过程ab中气体的体积不变，没有做功；温度升高，内能增大，所以气体一定吸热，故A正确；a到b过程根据题图，由理想气体的状态方程可知：＝，所以：pb＝3pa，同理：＝，解得：pc＝3pa，所以：pc＝pb>pa，故B正确；由于理想气体分子之间的作用力可以忽略不计，所以过程bc中分子势能不变，故C错误；温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程bc中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误；过程ca中气体等温膨胀，内能不变，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于对外做的功，故E正确．

(2)(ⅰ)设活塞的横截面积为S，温度不变，对B管气体：

p0L0S＝p2(L0＋0.5h)S

可得：p2≈64.3 cmHg

对A管气体：

p0L0S＝(p2－h)L1S

求得：L1≈41.4 cm

L＝L1＋0.5h－L0＝16.4 cm

(ⅱ)为使右管内水银面回到原来位置，A气体的压强应为p0，长度应为L1＋0.5h；

由理想气体状态方程得：＝代入数据可得：T＝464 K

所以：t＝191 ℃.

 答案：(1)ABE　(2)(ⅰ)16.4 cm　(ⅱ)191 ℃

4．解析：(1)当两分子之间距离小于平衡位置时，两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力先减小后增大再减小，选项A错误；用NA表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，铜块摩尔体积为V＝，由于铜块中的铜原子可以认为是紧密排列，那么铜块中一个铜原子的体积可表示为＝，选项B正确；雨天打伞时，雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力，选项C正确；多晶体没有规则形状，且各向同性，选项D错误；理想气体等压膨胀，对外做功，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知一定吸收热量，选项E正确．

(2)对于A部分气体，初态pA＝1×105 Pa，VA＝L1S，末态p′A＝p0＋＝1.2×105 Pa，

根据玻意耳定律有pAL1S＝p′AL′1S，解得L′1＝25 cm，即A部分气柱长度变为25 cm，

若使活塞a返回原处，B部分气体末状态时气柱长为L′2＝20 cm，此时弹簧伸长5 cm，对活塞b有p′AS＋kΔL＝p′BS，

解得p′B＝p′A＋＝1.25×105 Pa，

对于B部分气体，初态pB＝105 Pa，VB＝L2S，TB＝300 K，

末态p′B＝1.25×105 Pa，V′B＝L′2S，

根据理想气体状态方程有＝，

解得TB′＝500 K＝227 ℃.

答案：(1)BCE　(2)227 ℃