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第73练　固体、液体和气体
一、单项选择题:共9题,每题4分,共36分。
1.(2024扬州期末)如图所示,水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,附着在玻璃上;在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是(　　)
A.水浸润石蜡
B.玻璃面上的水没有表面张力
C.蜡面上水滴呈扁平形主要是由于表面张力
D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用强
2.液晶在现代生活中扮演着重要角色,广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图是液晶态分子排列图的是(　　)
A. B.
C. D.
3.(2025江苏卷)一定质量的理想气体,体积保持不变。在甲、乙两个状态下,该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比,该气体在状态乙时(　　)
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
4.(2023江苏卷)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(　　)
A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
5.(2025盐城模拟)如图所示,把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破a侧的薄膜,观察到棉线的形状为(　　)
6.(2025常州前黄高级中学开学考试)在玻璃瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖,一段时间后发现瓶盖很难拧开,由此可推断瓶内气体可能发生的变化是(　　)
A.温度降低,压强减小
B.温度降低,压强不变
C.温度降低,压强增大
D.温度升高,压强减小
7.(2025镇江开学考试)如图所示,导热良好的气筒内封闭一定质量体积为V0的理想气体。第1次缓慢推活塞,使气体体积减小到V1。第2次迅速压缩活塞,也把气体体积压缩至V1。两次压缩气体的过程中,下列关于气体压强p与气体体积V的图像可能正确的是(　　)
8.(2024南京师范大学苏州实验学校检测)如图所示,一端封闭、粗细均匀的玻璃管开口向下竖直插入水银槽中,管内封有一定质量的理想气体,体积为V,管内外水银面高度差为h。现保持温度不变,将玻璃管缓慢下压一小段距离。设外界大气压不变,忽略槽内水银面高度变化。则(　　)
A.V变大,h变大
B.V变小,h变小
C.V变小,h变大
D.V变大,h变小
9.如图所示,一开口竖直向下导热性能良好的玻璃管用水银柱封闭一定质量的空气。水银柱长度为15 cm,下端刚好与玻璃管溢出口平齐;被封闭的空气柱长度为30 cm。此时周围环境温度为27 ℃,大气压强为75 cm高的水银柱产生的压强。现将玻璃管缓慢旋转至开口竖直向上(水银没溢出玻璃管),然后再加热至231 ℃。下列说法正确的是(　　)
A.玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱长度为22 cm
B.玻璃管刚好旋转至开口向上时管内空气柱长度为25 cm
C.将玻璃管加热至231 ℃时空气柱长度为33.6 cm
D.将玻璃管加热至231 ℃时空气柱长度为36 cm
二、非选择题:共2题,10题6分,11题6分,共12分。
10.(2024江苏卷)某科研实验站有一个密闭容器,容器内有温度为300 K、压强为105 Pa的气体,容器内有一个面积0.06 m2的观测台,现将这个容器移动到月球,容器内的温度变成240 K,整个过程可认为气体的体积不变,月球表面为真空状态。求:
(1)气体现在的压强;
(2)观测台对气体的压力。
11.(2025苏锡常镇四市一模)如图所示,一开口长颈薄壁玻璃瓶,瓶身长度为4L,横截面积为4S,瓶颈长度为2L,横截面积为S。现将一长度为L的轻质软木塞从瓶口处缓慢塞入瓶颈,直至软木塞下表面恰好到达瓶身和瓶颈的交界处,撤去外力,此后软木塞保持静止状态。在此过程中瓶内气体温度始终不变,且没有漏气。已知大气压强为p0,求撤去外力后:
(1)瓶内气体压强的大小p1;
(2)软木塞和瓶颈之间摩擦力的大小Ff。
答案：
1.D　2.B
3.C　解析 根据题意,一定质量的理想气体,甲、乙两个状态下气体的体积相同,所以分子密度相同、分子的平均距离相同,故A、B项错误;根据题图可知,乙状态下气体速率大的分子占比较多,则乙状态下气体温度较高,则平均动能较大,故C项正确;乙状态下气体平均速度大,密度相等,则单位时间内撞击容器壁次数较多,故D项错误。
4.B　解析 根据=C可得p=T,则从A到B为等容线,即从A到B气体体积不变,则气体分子的数密度不变,A项错误;从A到B气体的温度升高,则气体分子的平均动能变大,则B项正确;从A到B气体的压强变大,气体分子的平均速率变大,则单位时间内气体分子对单位面积的器壁的作用力变大,C项错误;气体分子的数密度不变,从A到B气体分子的平均速率变大,则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大,D项错误。
5.D　解析 膜中分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力,所以产生收缩效果;用烧热的针刺破a侧的薄膜,b中的水膜能使b的面积最小。故选D。
6.A　解析 瓶内气体的体积不变,经过一段时间后,气体的温度降低,根据=C,可知气体压强减小,内外压强差变大,则瓶盖很难拧开。故选A。
7.C　解析 第1次缓慢推活塞,使气体体积减小到V1,气筒导热良好,封闭气体做等温压缩;第2次迅速压缩活塞至V1,封闭气体温度升高,由=C可知第2次气体体积减小到V1时的压强大,故A、B、D项错误,C项正确。
8.B
9.D　解析 设玻璃管横截面积为S,则倒置时管内气体压强为p1,由平衡条件可知p1S+ρShg=p0S,解得p1=60 cmHg,管内气柱体积为V1=h1S,将玻璃管缓慢倒置过来,稳定后管内气体压强为p2,由平衡条件得p2S=p0S+ρShg,解得p2=90 cmHg。设此时管内气体气柱长度为h2,则V2=h2S,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得h2=20 cm,故A、B错误。假设加热过程中,水银未溢出。将玻璃管加热至231 ℃的过程中管内气体为等压变化,玻璃管气柱高度为h3,则V3=h3S,由盖-吕萨克定律得,由单位换算T1=300 K,T2=504 K,解得h3=33.6 cm>30 cm。故有部分水银溢出,此种结果不符合题意,需要舍弃。设水银溢出后,水银柱高度为h',则ρgh'S+p0S=p3S,设温度加热到T3时,水银柱上端正好与溢出口平齐且不溢出,则由盖-吕萨克定律得,解得T3=450 K,水银柱上端正好与溢出口平齐后再继续加热到T2=504 K,则,联立以上方程,解得h'=9 cm,则空气柱长度为h3=L-h'=36 cm,故C错误,D正确。
10.(1)8×104 Pa
(2)4.8×103 N
解析 (1)由题知,整个过程可认为气体的体积不变,则有解得p2=8×104 Pa。
(2)根据压强的定义,观测台对气体的压力F=p2S=4.8×103 N。
11.(1)p0
(2)p0S
解析 (1)初始时瓶内气体压强大小为p0,初始时瓶内气体体积V0=4S·4L+S·2L=18SL
塞入软木塞至相应位置,瓶内气体体积V1=16SL
塞入软木塞的过程为等温变化,由p0V0=p1V1
可知p1=p0。
(2)对软木塞进行受力分析p1S=p0S+Ff
可得Ff=p0S。第76练　实验十九:用油膜法估测油酸分子的大小
第77练　实验二十:探究气体等温变化的规律
共5题,1~2题每题4分,3~5题每题15分,共53分。
1.(2025南京学情调研)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,下列说法正确的是(　　)
A.可以把油酸分子简化成球形处理,并认为它们紧密排布
B.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多记了几滴,会导致实验结果偏大
C.若描绘轮廓时油酸未完全散开,将导致测得的分子直径偏小
D.计算轮廓范围内正方形个数时,不足一个的需全部舍去
2.(2024南京、盐城一模)某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时,将配制好的油酸酒精溶液滴入撒好爽身粉的水盘,下列说法正确的是(　　)
A.滴入油酸酒精溶液时,滴管下端应远离水面
B.为清晰显示油膜的边界,应滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉
C.滴入油酸酒精溶液后,出现如图所示的图样是因为爽身粉撒得太少太薄
D.配制好的油酸酒精溶液放置太久,会导致分子直径测量值偏小
3.如图在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液,接着又进行了下列操作,操作的合理顺序是　　　(填字母)。
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上,用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2 cm深的水,将爽身粉均匀地撒在水面上
(2)实验中,若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.5×10-11 m3,测量并计算出油膜的面积为4.0×10-2 m2,则油酸分子的直径为　　　　　 m(计算结果保留三位有效数字)。
(3)该同学做实验时,水面上爽身粉撒得太多,使得油膜没有充分展开,这种情况会导致分子直径d的测量结果　　　　　 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
4.用图甲所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验,注射器刻度可测出气体体积(包含橡胶套内气体体积),气压计可测出压强。
甲
乙
丙
(1)下列说法正确的是　　　　。
A.封闭一定质量的气体时,先要摘除橡胶套,拉动柱塞使之移到最尾端后,再用橡胶套封闭注射器的注射孔
B.在柱塞上涂润滑油,目的是减小摩擦
C.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可,可以不标注单位
D.为节约时间,实验时应快速推拉柱塞和读取数据
(2)利用正确操作测量的数据,作出了如图乙所示的一条过原点的直线。由图可知,当体积为2×10-5 mL时,注射器中气体的压强为　　　　Pa。
(3)小明使用该实验装置时,由于润滑油涂得过多,柱塞前面堆积了润滑油,实验得到如图丙所示的V-图像,图线截距为b,直线部分斜率为k,则前端堆积的润滑油的体积为　　　　,图线发生弯曲的可能原因是　　　　　　　　　　　　。
5.在“探究气体压强与体积的关系”的实验中,实验装置如图所示,回答下列问题。
(1)实验中的研究对象是　　　　　　　　　　　,实验中应保持不变的参量是　　　　　　,它的体积由　　　　直接读出,它的压强由　　　　传感器等计算机辅助系统得到。
(2)某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示,仔细观察“p·V”一栏中的数值,发现越来越小,造成这一现象的原因可能是　　　　。
序号 V/mL p/(105 Pa) p·V/(105 Pa·mL)
1 20.0 1.001 0 20.020
2 18.0 1.095 2 19.714
3 16.0 1.231 3 19.701
4 14.0 1.403 0 19.642
5 12.0 1.635 1 19.621
A.实验时注射器柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B.实验时环境温度增大了
C.实验时外界大气压强发生了变化
D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
(3)某同学在一次实验中,计算机屏幕显示如图所示,其纵坐标表示封闭气体的压强,则横坐标表示的物理量是封闭气体的　　　　。
A.热力学温度T B.摄氏温度t
C.体积V D.体积的倒数
(4)实验过程中,下列操作错误的是　　　　。
A.推拉柱塞时,动作要慢
B.推拉柱塞时,手不能握住注射器含有气体的部分
C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后,应迅速重新装上继续实验
D.柱塞与针筒之间要保持气密性
答案：
1.A　解析 用油膜法估测油酸分子的大小实验中,可将油酸分子简化成球形模型,认为它们紧密排列,则该油膜的厚度即为油酸分子的直径,A项正确;滴入酒精溶液时,滴数多记了几滴,将会使每一滴油酸溶液体积偏小,从而使一滴油酸溶液中所含油酸的体积偏小,将导致所测油酸分子直径偏小,B项错误;根据溶液的浓度可以求出1滴溶液中纯油酸的体积V,等轮廓稳定后利用数格数的方法,不足半格的舍去,大于半格的当作一格,记下格数,则轮廓的面积等于格数乘以每格的面积,记作S,根据公式d=从而计算出油酸分子的直径,如果描绘轮廓时油酸还未完全散开就会导致S偏小,从而导致测得的分子直径偏大,C、D项错误。
2.D
3.(1)DACB　(2)6.25×10-10　(3)大于
4.(1)C　(2)1×105　(3)b　气体温度升高
解析 (1)封闭一定质量的气体时,应在柱塞处于适当位置时用橡胶套封闭注射器的注射孔,若先摘除橡胶套,拉动柱塞移到最尾端,再封闭,很难保证封闭的气体质量一定,A项错误。在柱塞上涂润滑油,目的是防止漏气,保证被封闭气体的质量不变,而不是减小摩擦,B项错误。在“探究气体等温变化的规律”实验中,根据pV=C(C为常数),只要刻度分布均匀,就可以研究 p与V的关系,不需要标注单位,C项正确。快速推拉柱塞会使气体温度发生变化,不满足等温条件;快速读取数据会导致测量误差增大,D项错误。
(2)由图乙可知p与成正比,当V=2×10-5 m3=20 mL时,×103 L-1=50×103 m-3,从图中对应压强p=100×103 Pa=1×105 Pa。
(3)设前端堆积的润滑油的体积为V0,气体实际体积为 V实,则V=V0+V实,根据玻意耳定律pV实=C可得V=V0+,在V-图像中,纵截距就是V0,即b。与V-正常图线相比,弯曲图线在相同的体积上,压强变大,则图线弯曲原因可能是气体温度升高,不满足等温条件。
5.(1)封闭在注射器内的气体　温度和质量　注射器　压强　(2)D　(3)D　(4)C第74练　专题提升:气体实验定律的综合应用
一、单项选择题:共6题,每题4分,共24分。
1.某探究小组同学尝试用如图所示装置测定大气压强。实验过程中温度保持不变。最初U形管两臂中的水银面齐平,烧瓶内密封体积为800 mL的理想气体,烧瓶中无水。当用注射器缓慢往烧瓶中注入200 mL的水,稳定后U形管两臂中的水银面出现25 cm的高度差。不计玻璃管中气体的体积,环境温度不变。则所测得的大气压强为(　　)
A.74 cm汞柱产生的压强
B.75 cm汞柱产生的压强
C.75.5 cm汞柱产生的压强
D.76 cm汞柱产生的压强
2.如图甲所示,竖直放置的均匀细管上端封闭,下端开口,中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体,用记号笔在玻璃管上A处做一标记(即图中虚线位置)。轻弹图甲中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图乙状,这一过程中封闭气体和水银均没有从试管中漏出,且温度不变,则合并后的水银柱下端处于玻璃管上(　　)
A.A处的下方
B.A处的上方
C.位置不变,还处于A处
D.无法判断,以上都有可能
3.(2025云南卷)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计,其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体),与a相连的b管插在水槽中固定,b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a泡的体积相比可忽略不计,在标准大气压p0下,b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在p0下(　　)
A.环境温度升高时,b管中液面升高
B.环境温度降低时,b管中液面升高
C.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值偏小
D.水槽中的水少量蒸发后,温度测量值不变
4.(2024盐城第三次适应性考试)小明同学在探究查理定律的实验中,先后用两个试管甲、乙,封闭了质量不同、体积不同(V甲>V乙)、但初始温度和压强都相同的同种气体做实验。若将测得气体的压强p与摄氏温度t的数据,在同一p-t坐标系中作图,得到的图像应是图中的(　　)
A. B.
C. D.
5.(2025扬州模拟)在庆典活动中放飞的气球在升空过程中不断膨胀,外界大气压在减小,温度在降低,此过程中气球内(　　)
A.气体压强不变
B.气体分子的平均动能增大
C.速率大的分子数占总分子数的比例增大
D.单位时间内对单位面积球体的撞击的分子数减小
6.(2025如皋二模)两端封闭的玻璃管水平放置,一段水银柱将管中的气体a、b隔开,水银柱处于静止状态,图中标明了气体a、b的体积和温度的关系。如果气体a、b均升高相同的温度,水银柱向左移动的是(　　)
二、非选择题:共3题,7题6分,8题8分,9题8分,共22分。
7.(2024南京、盐城三模)如图所示,某老师用封闭着一定质量理想气体、横截面积S=4 cm2的注射器提起质量m=3 kg的桶装水,此时注射器内气柱长度L=4 cm。已知大气压强p0=1×105 Pa,环境温度t0=27 ℃,注射器内气柱最大长度为8 cm,g取10 m/s2,注射器质量可以忽略,不计一切阻力,注射器密封良好。求:
(1)当放下桶装水时,注射器内气柱的长度;
(2)当环境温度变为37 ℃时,注射器最多能提起桶装水的质量(结果保留三位有效数字)。
8.(2025南通阶段练习)我国自主研发的094型战略核潜艇,使我国核威慑力量更加有效,被称为“镇国神器”。一个体积为V的简易核潜艇模型如图所示,当储水舱中的气体体积为V0、压强为p0时,核潜艇总体积的浸没在海水中。当核潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时,会吸入一定量的海水,使核潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态,此时储水舱上方气体的压强为p1。已知储水舱中的气体可视为理想气体,且气体温度不发生变化。求:
(1)进入储水舱的海水的体积ΔV;
(2)储水舱剩余气体与原有气体的质量之比k。
9.如图所示,水平放置的绝热汽缸内有A、B两个活塞(活塞B导热良好,活塞A绝热),封闭了甲、乙两部分理想气体,活塞的面积为S,活塞与汽缸之间的滑动摩擦力为Ff=p0S,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时,活塞A到汽缸底部的距离为d,活塞A、B之间的距离也为d,活塞与汽缸之间的摩擦力恰为0,两部分理想气体的热力学温度均为T0。现缓慢加热甲部分气体,求当活塞B刚好要发生滑动时甲部分气体的温度(环境大气压强为p0,环境温度恒为T0)。
答案：
1.B　2.A
3.B　解析 根据题意,a中气体做等容变化,根据=C,当环境温度升高时,则a中气体压强增大,又pa+ρ液gh=p0,可知b管中液面降低,同理可知环境温度降低时,b管中液面升高,故B项正确,A项错误;由A、B选项分析可知,b管中刻度从上到下温度逐渐升高,同一温度,a中压强不变, b管中液面与水槽内液面高度差不变,水槽中的水少量蒸发后,槽中液面降低,则b管内液面降低,则温度测量值偏大,故C、D项错误。
4.C　解析 由理想气体状态方程pV=nRT可知p=T=T,其中T=t+273,可得p=(t+273)=t+273,因为同种气体初始温度和压强相同,则ρ、M相同,所以甲、乙两条直线的斜率k甲=k乙,纵截距b乙=b甲,故C正确。
5.D　解析 气球在升空过程中不断膨胀,体积V增大,外界大气压减小,温度T降低。根据理想气体状态方程pV=nRT,由于V增大,T减小,压强p减小,A项错误;温度是分子平均动能的标志,温度降低,气体分子的平均动能减小,B项错误;温度降低,分子的平均速率减小,速率大的分子数占总分子数的比例减小,C项错误;气球内压强减小,体积增大,分子数密度减小,温度降低,分子平均速率减小,所以单位时间内对单位面积球体的撞击的分子数减小,D项正确。
6.A　解析 假设升温后液柱不动,则气体体积一定,由查理定律可得,解得Δp=p1,升温前a、b两部分气体压强相等,升高相同的温度,原来温度低的压强增大得多,与原来气体体积大小无关;因Ta>Tb,b部分气体压强增大得多,b部分气体压强大于a部分气体压强,液柱向左移动,故A正确;同理可知,B、C、D错误。
7.(1)1 cm
(2)3.48 kg
解析 (1)根据题意,受力分析有
p0S=mg+p1S
解得p1=0.25×105 Pa
气体发生等温变化,有
p1LS=p0L0S
解得L0=1 cm。
(2)根据理想气体状态方程有
解得p2≈0.129×105 Pa
又有p0S=m'g+p2S
解得m'≈3.48 kg。
8.(1)
(2)
解析 (1)设海水的密度为ρ,由平衡条件得
ρgV=mg
ρgV=mg+ρgΔV
解得
ΔV=。
(2)由玻意耳定律得
p1(V0-ΔV)=p0V'
储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比为
k=
解得k=。
9.4.5T0
解析 设活塞B刚要发生滑动时,活塞A向右移动距离x,此时乙内的压强为p2,对乙部分气体,由理想气体状态方程得,对活塞B受力分析可知p2S=p0S+Ff,Ff=p0S,可得p2=2p0,x=,设此时甲内气体压强为p1,再对甲部分气体,由理想气体方程得,对活塞A受力分析可知p1S=p2S+Ff,可得p1=3p0,解得T1=4.5T0。第72练　分子动理论　内能
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。
1.把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察,可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置,每隔一定时间把炭粒的位置记录下来,最后按时间先后顺序把这些点进行连线,得到如图所示的图像,对于这一现象,下列说法正确的是(　　)
A.炭粒的无规则运动,说明碳分子运动也是无规则的
B.越小的炭粒,受到撞击的分子越少,作用力越小,炭粒的不平衡性表现得越不明显
C.观察炭粒运动时,可能有水分子扩散到载物片的玻璃中
D.将水的温度降至零摄氏度,炭粒会停止运动
2.(2025南京临江高级中学开学考试)在热学研究中,常常把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。下列判断正确的是(　　)
A.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
B.布朗运动是由于液体的对流形成的
C.分子间的作用力总是随分子间距离的增大而减小
D.悬浮在液体中的微粒越小,越容易观察到布朗运动
3.(2024南通冲刺)关于热学一些现象,下列说法不正确的是(　　)
A.破镜难以重圆,说明玻璃分子间只存在斥力作用
B.气体的体积变化时,其内能可能发生改变
C.在“天宫课堂”演示中,水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
D.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在间隙
4.如图所示是测量分子速率分布的装置示意图。圆筒绕其中心匀速转动,侧面开有狭缝N,内侧贴有记录薄膜,M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上s缝后进入狭缝N,在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上,展开的薄膜上银原子的分布最接近(　　)
5.(2025南京临江高级中学开学考试)相同质量的氧气和氢气温度相同,下列说法正确的是(　　)
A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大
B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大
C.两种气体的分子平均动能一定相等
D.两种气体的分子平均速率一定相等
6.关于热现象,下列说法正确的是(　　)
A.固体很难被压缩,是因为分子间存在斥力
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.气体吸热,其内能一定增加
D.0 ℃水结成冰的过程中,其分子势能增加
7.(2025南通阶段练习)研究表明,分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示,则(　　)
A.液体表面层分子间平均距离略小于r1
B.理想气体分子间距离为r2
C.分子间距离r=r1时,分子势能最小
D.分子间距离r=r2时,分子力表现为斥力
8.(2025盐城月考)如图所示为模拟气体压强产生机理的演示实验。操作步骤如下:①把一颗豆粒从距秤盘20 cm处松手让它落到秤盘上,观察指针摆动的情况;②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上,观察指针摆动的情况;③使100颗左右的豆粒从40 cm的位置均匀连续倒在秤盘上,观察指针摆动的情况。下列说法正确的是(　　)
A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系
B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系
C.步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律
D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因
9.(2024扬州模拟)分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。分子间距为r1时,分子间作用力大小为F1,分子间距为r2时,分子间作用力大小为F2,则(　　)
A.F1>F2
B.F1C.F1与F2均为引力
D.F1与F2均为斥力
10.关于分子动理论,下列说法正确的是(　　)
A.图甲中,油酸分子直径等于一滴油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值
B.图乙为分子间作用力F与分子间距离r的图像,分子间距从r0开始增大时,分子势能先变小后变大
C.图丙中,T2对应曲线为同一气体温度较高时气体分子的速率分布图
D.图丁为布朗运动的示意图,温度越高、微粒越大,布朗运动越明显
二、非选择题:共2题,11题6分,12题6分,共12分。
11.(2025苏州三模)一间教室长宽高分别为a、b、c,假设教室内的气体处于标准状况,已知阿伏加德罗常数为NA,每摩尔气体在标准状况下的体积为V(以上所有单位均已取国际单位)。
(1)请估算教室内的空气分子个数N;
(2)请估算教室内的空气分子平均距离d。
12.夏天空调销量增加。空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉到干燥。若有一空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol。试求:(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有的水分子总数N;
(2)一个水分子的直径d。
答案：
1.C　
2.D　解析 扩散现象是不同物质间的一种物理现象,故A项错误;布朗运动是由于液体分子的无规则运动造成的悬浮微粒的无规则运动,故B项错误;根据分子间作用力的特点可知,分子间的斥力和引力都随分子间距离的增大而减小,合力先减小到零然后反向增加到某一最大值再减小,故C项错误;悬浮在液体中的微粒越小,越容易观察到布朗运动,故D项正确。
3.A
4.C　解析 根据气体分子速率分布规律可知速率很大和速率很小的分子比例较小,而速率中等的分子比例较大。根据圆筒转动的情况可知,速率越大的银原子所到达的位置越靠近M,速率越小的银原子所到达的位置越靠近N,速率中等的银原子所到达的位置分布在Q点附近。所以M和N附近银原子分布较少,Q点附近银原子分布较多。
5.C　解析 温度是分子平均动能的标志,温度相同的氧气和氢气,分子的平均动能相同,但并不意味着分子平均速率相同,也不能说明每个分子的动能和速率的大小关系。故C项正确,A、B、D项错误。
6.A　
7.C　解析 由于r=r1时,分子力为0,而液体由于张力的作用,表面分子间距离大于r1,故液体表面层分子间距离略大于r1,故A项错误;理想气体的分子间作用力忽略不计,即约等于零,分子间距离远大于r2,故B项错误;当r=r1时,分子力为0,分子势能最小,故C项正确;分子间距离r=r2时,分子力表现为引力,故D项错误。
8.D　解析 步骤①和②都从相同的高度下落,不同的是豆粒的个数,故它模拟的是气体压强与分子密集程度的关系,也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力,即反映了气体压强产生的原因,A项错误,D项正确;步骤②和③的豆粒个数相同,让它们从不同的高度落下,豆粒撞击的速率不同,所以它们模拟的是气体压强与分子的速率的关系,或者说是气体的分子压强与气体平均动能的关系,B、C项错误。
9.A　10.C
11.(1)　(2)
解析 (1)教室内气体的物质的量n=
教室里面的空气分子个数N=nNA
解得N=。
(2)教室内每个分子占据的平均空间V0=
将分子占据空间当作立方体模型V0=d3
解得d=。
12.(1)3×1025　(2)4×10-10 m
解析 (1)水的摩尔体积为V0=m3/mol=1.8×10-5 m3/mol,
水分子数N===3×1025。
(2)建立水分子的球体模型,有πd3,得水分子直径d= m=4×10-10 m。第75练　热力学定律与能量守恒定律
一、单项选择题:共8题,每题4分,共32分。
1.下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　)
A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C.机械能可以全部转化为内能,在不产生其他影响的情况下,内能可以全部用来做功而转化成机械能
D.气体向真空的自由膨胀是可逆的
2.(2024苏锡常镇二模)对于一定质量的理想气体,下列说法错误的是(　　)
A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变
B.若气体的温度不断升高,其压强也一定不断增大
C.若气体温度升高1 K,其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量
D.当气体温度升高时,气体的内能一定增大
3.(2025江苏卷)如图所示,取装有少量水的烧瓶,用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口,并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时,瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后,瓶内气体(　　)
A.内能迅速增大 B.温度迅速升高
C.压强迅速增大 D.体积迅速膨胀
4.(2025黑吉辽蒙卷)某同学冬季乘火车旅行,在寒冷的站台上从气密性良好的糖果瓶中取出糖果后拧紧瓶盖,将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后,与刚进入车厢时相比,瓶内气体(　　)
A.内能变小
B.压强变大
C.分子的数密度变大
D.每个分子动能都变大
5.(2026南通一模)上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中,处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管(管下端未离开水面),如图所示。此过程中管内(　　)
A.气体分子数密度变大
B.气体分子平均动能变小
C.水面上升
D.气体放热
6.(2026南京、盐城期末)如图所示,一定质量的理想气体经历a→b→c→d的循环过程,其中ab为等温线,bc为等容线,ca为等压线。下列说法正确的是(　　)
A.a→b过程,气体放热
B.b→c过程,气体内能增加
C.c→a过程,气体对外做功
D.整个循环过程,气体吸收的热量等于放出的热量
7.(2025南京模拟)一定质量的理想气体从状态a开始,经历状态b、c后又回到状态a,在该过程中气体体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.a→b过程中气体的压强减小
B.b→c过程中单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数不变
C.a→b过程中外界对气体做的功小于b→c过程中气体对外界做的功
D.c→a过程中气体放出的热量大于其内能减少量
8.(2025泰州模拟)如图所示,一个固定的绝热容器被隔板K分成A、B两室,已知A内有一定质量的理想气体,B内为真空。抽开隔板K,最终达到平衡状态,该过程中(　　)
A.气体对外界做功
B.气体的温度不变
C.每个气体分子的速率都减小
D.单位时间单位面积气体分子与容器撞击的次数变多
二、非选择题:共3题,9题6分,10题8分,11题8分,共22分。
9.(2024宿迁一模)如图所示为拧紧瓶盖的空饮料瓶。27 ℃时,瓶内气体压强为1.050×105 Pa;当温度升高到37 ℃过程中,瓶内气体吸收了7 J的热量,整个过程中瓶内气体视为理想气体且体积保持不变,求:
(1)37 ℃时,瓶内气体压强;
(2)气体内能增加量。
10.(2025南通统考)一定质量的理想气体,状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p-V图线描述,气体在状态A时温度为TA=300 K,试求:
(1)气体在状态B时的温度TB和状态C时的温度TC;
(2)若气体在B→C过程中内能减少了200 J,则在B→C过程吸收或放出的热量是多少
11.(2025南京、盐城一模)如图所示,在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一部分气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为S,将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底部的距离为L0,当活塞缓慢向左移动d后再次平衡,气体向外放出热量Q。求:
(1)外界空气的温度T;
(2)此过程中气体内能的变化量ΔU。
答案：
1.B　2.B　
3.D　解析 瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功,气体体积迅速膨胀,由于该过程的时间比较短,可知气体来不及吸收热量,根据热力学第一定律可知,气体的内能减小,则温度降低,由理想气体状态方程=C可知,气体压强减小。故选D。
4.B　解析 将糖果瓶带入温暖的车厢内一段时间后,温度升高,而理想气体内能只与温度相关,则内能变大,故A项错误;将糖果瓶带入温暖的车厢过程,气体做等容变化,根据=C,因为温度升高,则压强变大,故B项正确;气体分子数量不变,气体体积不变,则分子的数密度不变,故C项错误;温度升高,气体分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,故D项错误。
5.C　解析 上提玻璃管,则管内水面上升,与水槽内的水面高度差h减小,根据p=p0+ρgh可知,内部气体压强减小,气体温度不变,根据=C,体积变大,则气体分子数密度变小,气体分子平均动能不变,气体对外做功,内能不变,根据热力学第一定律,则气体吸热。故选C。
6.B　解析 ab为等温线,a→b过程温度不变,则内能不变,体积增大,则气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体吸热,A错误;bc为等容线,b→c过程体积不变,气体不对外做功,压强增大,则温度升高,所以气体内能增加,B正确;c→a过程,气体体积减小,外界对气体做正功,C错误;整个循环过程,气体温度不变,则内能不变,由p-V图像可知,整个循环过程,外界对气体做的功大于气体对外界做的功,根据热力学第一定律,气体放出的热量大于吸收的热量,D错误。故选B。
7.C　解析 根据=C变形得V=T可知V-T图像的斜率为,由图可知a→b过程中V-T图像的斜率减小,则气体压强增大,故A项错误;由图可知,b→c过程中图像的斜率不变,压强相等,故此过程是等压变化,温度升高,体积增大,分子数密度减小,则在单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数减少,故B项错误;因pa8.B　解析 由于B内为真空,当抽开隔板K后,气体扩散,不做功,且由于为绝热系统,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体内能不变,气体温度不变,故A项错误,B项正确;由于气体温度不变,气体分子平均动能不变,气体分子的平均速率不变,对个别气体分子的速率无法判断,气体体积变大,气体密度减小,根据压强微观意义可知,单位时间内单位面积上碰撞器壁的分子数减小,则单位时间单位面积气体分子与容器撞击的次数变少,故C、D项错误。
9.(1)1.085×105 Pa　(2)7 J
解析 (1)气体体积不变,则根据查理定律可知
解得
p2=p1=×1.050×105 Pa=1.085×105 Pa。
(2)气体体积不变,则W=0,瓶内气体吸收了7 J的热量,则Q=7 J,根据
ΔU=W+Q
可得ΔU=7 J
即气体内能增加7 J。
10.(1)1 200 K　600 K　(2)放热1 000 J
解析 (1)A到B过程中由查理定律有,代入数据得
TB=1 200 K
B到C过程中由盖-吕萨克定律有,代入数据得
TC=600 K。
(2)B到C过程中外界对气体做功为
W=pΔV
得
W=800 J
由热力学第一定律有ΔU=W+Q,内能减少200 J,即
ΔU=-200 J
得Q=-1 000 J
则放热1 000 J。
11.(1)T0　(2)p0dS-Q
解析 (1)由等压变化规律可得
解得
T=T0。
(2)由热力学第一定律得
ΔU=W-Q
W=p0dS
ΔU=p0dS-Q。

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