高中物理气体动理论和热力学题库

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高中物理热学试题及答案

高中物理热学试题及答案

热学试题一选择题:1只知道下列那一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离A. 阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和质量B. 阿伏加徳罗常数,该气体的摩尔质量和密度C. 阿伏加徳罗常数,该气体的质量和体积D .该气体的质量、体积、和摩尔质量2. 关于布朗运动下列说法正确的是A. 布朗运动是液体分子的运动B. 布朗运动是悬浮微粒分子的运动C. 布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果D. 温度越高,布朗运动越显著3. 铜的摩尔质量为口(kg/ mol ),密度为p (kg/m3),若阿伏加徳罗常数为NA,则下列说法中哪个是错毘.的A. Im3铜所含的原子数目是p NA/ 口 B . 1kg铜所含的原子数目是p NAC. 一个铜原子的质量是(口/ N A) kg D .一个铜原子占有的体积是(口/ p NA) m4. 分子间同时存在引力和斥力,下列说法正确的是A. 固体分子间的引力总是大于斥力B. 气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力C. 分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小D. 分子间的引力随着分子间距离增大而增大,而斥力随着距离增大而减小5. 关于物体内能,下列说法正确的是A. 相同质量的两种物体,升高相同温度,内能增量相同B. —定量0C的水结成0C的冰,内能一定减少C. 一定质量的气体体积增大,既不吸热也不放热,内能减少D. —定质量的气体吸热,而保持体积不变,内能一定减少6. 质量是18g的水,18g的水蒸气,32g的氧气,在它们的温度都是100 C时A. 它们的分子数目相同,分子的平均动能相同B. 它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大C. 它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大D. 它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同7. 有一桶水温度是均匀的,在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面,气泡上升过程中逐渐变大,若不计气泡中空气分子的势能变化,则A. 气泡中的空气对外做功,吸收热量B .气泡中的空气对外做功,放出热量C.气泡中的空气内能增加,吸收热量 D .气泡中的空气内能不变,放出热量&关于气体压强,以下理解不正确的是A. 从宏观上讲,气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小B. 从微观上讲,气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的C. 容器内气体的压强是由气体的重力所产生的D •压强的国际单位是帕,1Pa= 1N/mf9. 一定质量的理想气体处于平衡状态I ,现设法使其温度降低而压强升高,达到平衡状态n则()A. 状态I时气体的密度比状态n时的大B. 状态I时分子的平均动能比状态n时的大C. 状态I时分子的平均距离比状态n时的大D. 状态I时每个分子的动能都比状态n时分子平均动能大10. 如图所示,气缸内装有一定质量的气体,气缸的截面积为s,其活塞为梯形,它的一个面与气缸成0角,活塞与器壁间的摩擦忽略不计,现用一水平力F推活塞,汽缸不动,此时大气压强为P。

2016第十章 热力学习题课

2016第十章 热力学习题课

第 九 章 气 体 动 理 论
m i 3 E RT 10 8.311 124.7( J ) M 2 2
Q E W 124.7 209 84.3(J )
31
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题
6. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作 功为 200 J.若此种气体为单原子分子气体 ,则该过程中需吸热___________ J;若为 双原子分子气体,则需吸热___________ J. 【分析与解答】
第 九 章 气 体 动 理 论
1
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题
【分析与解答】 m i 因为 QV R T
M 2
第 九 章 气 体 动 理 论
m pV = RT M
氧气和水蒸气的自由度不同,吸收热量相等 则温度升高不同,压强增加亦不同。 正确答案是B。

2
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题
WN2 WHe
p(V2 V1 ) TN2 5 p(V2 V1 ) THe 7
正确答案是B。
10
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题
6. 一定量的理想气体,由初态a经历a c b过程到达终态b(如 图10-19示),已知a、b两状态处于同一条绝热线上,则 ______. (A)内能增量为正,对外作功为正,系统吸热为正。 (B)内能增量为负,对外作功为正,系统吸热为正。 (C)内能增量为负,对外作功为正,系统吸热为负。 (D)不能判断。
内能增加了ΔE = | W2 |
E = ;
Q=
第 九 章 气 体 动 理 论
29
普 通 物 理 教 程
第十章 热力学习题

热学习题(答案)07-08

热学习题(答案)07-08

热 学 习 题 课 (2007.10.18)Ⅰ 教学基本要求 气体动理论及热力学1.了解气体分子热运动的图象。

理解理想气体的压强公式和温度公式。

通过推导气体压强公式,了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。

能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。

了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。

2.了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。

3.了解麦克斯韦速率分布率及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。

了解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率。

了解波耳兹曼能量分布律。

4.通过理想气体的刚性分子模型,理解气体分子平均能量按自由度均分定理,并会应用该定理计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。

5.掌握功和热量的概念。

理解准静态过程。

掌握热力学过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。

6.了解可逆过程和不可逆过程。

了解热力学第二定律及其统计意义。

了解熵的玻耳兹曼表达式。

Ⅱ 内容提要一、气体动理论(主要讨论理想气体) 1.状态方程 pV =( M/M mol )RT pV /T = 常量 p=nkT2.压强公式32 3 322/ n /v /v nm p t ερ=== 3.平均平动动能与温度的关系232/2kT/v m w ==4.常温下分子的自由度 单原子 i=t=3 双原子 i=t+r =3+2=5多原子 i=t+r =3+3=6 5.能均分定理每个分子每个自由度平均分得能量 kT /2 每个分子的平均动能 ()kT i k /2=ε 理想气体的内能:E =( M/M mol ) (i /2)RT ; 6.麦克斯韦速率分律:22232)2(4d d v ekTm v N N )v (f kT mv -==ππmol2rms 33RT/MkT/m v v ===()()mol 88M RT/m kT/v ππ== mol22RT/MkT/m v p ==7.平均碰撞次数 v n d Z 22π= 8.平均自由程 ()n d 221πλ=二、热力学基础 1.准静态过程(略)2.热力学第一定律Q= (E 2-E 1)+A d Q =d E +d A 准静态过程的情况下()⎰+-=21d 12V V V p E E Q d Q=d E +p d V3.热容 C =d Q /d T定体摩尔热容 C V ,=(d Q /d T )V /ν 定压摩尔热容 C p ,=(d Q /d T )p /ν比热容比 γ=C p ,/C V, 对于理想气体:C V ,=(i /2)R C p ,=[(i /2)+1]R C p ,-C V ,=R γ=(i +2)/i4.几个等值过程的∆E 、 A 、 Q 等体过程 ∆E = (M/M mol )C V ,∆T A =0 Q=(M/M mol )C V ,∆T 等压过程 ∆E = (M/M mol )C V ,∆TA = p (V 2-V 1) Q=(M/M mol )C p ,∆T 等温过程 ∆E =0 A =(M/M mol )RT ln(V 2/V 1) Q =(M/M mol )RT ln(V 2/V 1)绝热过程 pV γ=常量Q=0 ∆E= (M/M mol )C V ,∆TA = -(M/M mol )C V ,∆T =(p 1V 1-p 2V 2)/( γ-1) 5.循环过程的效率及致冷系数:η=A /Q 1=1-Q 2/Q 1 w=Q 2/A =Q 2/(Q 1-Q 2) 卡诺循环: ηc =1-T 2/T 1 w c =T 2/(T 1-T 2) 6.可逆过程与不可逆过程(略)7.热力学第二定律两种表述及其等价性(略)8.熵 S=k ln Ω熵增原理 孤立系统中 ∆S >0Ⅲ 练习九至练习十五答案及简短解答练习九 理想气体状态方程热力学第一定律一.选择题B B A D B二.填空题1. 体积、温度和压强;分子的运动速度(或分子运动速度、分子的动量、分子的动能). 2. 166J. 3. (2),(3),(2),(3).三.计算题1. (1)由V =p a ,得p=a 2/V 2,所以A=()()⎰⎰-==21212122211d d V V VVV /V /a V V a V p (2)由状态方程p 1V 1/T 1= p 2V 2/T 2知T 1/T 2=( p 1V 1)/( p 2V 2)= (V 1a 2/V 12)/( V 2 a 2/V 22) = V 2/V 1四.证明题1.两结论均错误.(1).等容吸热过程有Q=∆E=(M/M mol )C V ∆T∆T= Q/[(M/M mol )C V ]而C V (H e )=3R /2, C V (N 2)=5R /2,C V (CO 2)=6R /2.因摩尔数相同,吸热相同,所以∆T (H e ):∆T (N 2):∆T (CO 2) = 1/[C V (H e )] :1/[C V (N 2)] :1/[C V (CO 2)] =1/3:1/5:1/6即 ∆T (H e )>∆T (N 2)>∆T (CO 2)(2)因为等容过程,有p/T =恒量,得∆p/∆T .所以 ∆p (H e )>∆p (N 2)>∆p (CO 2)练习十 等值过程 绝热过程一.选择题A D D B B二.填空题1. 在等压升温过程中,气体膨胀要对外作功,所以比等容升温过程多吸收热量.2. >0; >0.3. 2/(i +2); i /(i +2).三.计算题 1. 容器左右初始体积都为V 0,末了体积左为4V 0/3右为2V 0/3.因等温,气体对外作功为A=[p 1V 1ln(V 2/V 1)]左+[ p 1V 1ln(V 2/V 1)]右=p 0V 0ln[(4V 0/3)/V 0]+ p 0V 0ln[(2V 0/3)/V 0] = p 0V 0ln[(4/3)(2/3)]= p 0V 0ln(8/9) 外力作功为 A '= -A =p 0V 0ln(9/8)四.证明题1.过C 再作一条绝热线CM,过D 作一条等容线DM,构成一个循环.因C 在绝热线AB 的下方,依热力学第二定律,知绝热线不能相交,故M 必在绝热线AB 的下方,即M 在D 的下方.因DM 为等容线,有 T D >T A E D >E M 循环CDMC 为正循环,对外作正功,即A=A CD-A CM>0而Q CD=E D-E C+A CDQ CM=E M-E C+A CM=0所以Q CD=Q CD-Q CM =E D-E M+ A CD- A CM>0练习十一循环过程热力学第二定律卡诺定理一.选择题A B A D C二.填空题1. 33.3%; 50%; 66.7%.2. 200J.3. V2; (V1/V2)γ-1T1; (RT1/V2)(V1/V2)γ-1三.计算题1. 单原子分子i=3, C V=3R/2, C p=5R/2. ca等温T a=T cab等压V a/T a=V b/T bT b=(V b/V a)T a=(V b/V a)T c(1)ab等压过程系统吸热为Q ab=(M/M mol)C p(T b-T a)= (5R/2)(V b/V a-1) T c=-6232.5Jbc等容过程系统吸热为Q bc=(M/M mol)C V(T c-T b)= (3R/2)(1-V b/V a)T c=3739.5Jca等温过程系统吸热为Q ca=(M/M mol)RT c ln(V a/V c)= RT c ln2=3456J (2)经一循环系统所作的净功A=Q ab+ Q bc+ Q ca=963J循环的效率η=A/Q1= A/( Q bc+ Q ca)=13.4%2.(1)CA等容过程p C/T C=p A/T AT C= (p C/p A)T A=75KBC等压过程V B/T B=V C/T CT B=(V B/V C)T C=(V B/V C)(p C/p A)T A=225K (2)由γ= 1.40可知气体分子为双原子,所以i=5, C V=5R/2, C p=7R/2CA等容吸热过程A CA=0Q CA=∆E CA=(M/M mol)C V(T A-T C)=(M/M mol)( 5R/2)(T A-T C)= (5/2)(p A-p C)V C=1500JBC等压放热过程A BC=p B(V C-V B)=-400J∆E BC=(M/M mol)C V(T C-T B)=(5/2)(V C-V B)p C=-1000JQ BC=∆E BC+ A BC=-1400JAB过程A BC=(1/2)(p A+p B)(V B-V A)=1000J ∆E BC=(M/M mol)C V(T B-T A)= (5/2)(p B V B-p C V C)=-500JQ BC= A BC+∆E BC=500J练习十二热力学第二定律卡诺定理(续)熵一.选择题 D A B A C二.填空题1. 500K.2. 7.8 .3. 不能, 相交, 1.三.计算题1.(1) T1/T2=Q1/Q2T2=T1Q2/Q1=320K(2) η=1-Q2/Q1=20%2.(1)A da=p a(V a-V d)= -5.065⨯10-3J (1)∆E ab=(M/M mol)(i/2)R(T b-T a)= (i/2)(p b-p a)V a=3.039⨯104J(2)A bc=(M/M mol)RT b ln(V c/V b)=p b V b ln(V c/V b)=1.05⨯104JA=A bc+A da=5.47⨯103J(3)Q1=Q ab+Q bc=∆E ab+A bc=4.09⨯104Jη=A/Q1=13.4%练习十三物质的微观模型压强公式一.选择题C B D A B二.填空题4. 1.33×105Pa.5.210K; 240K.6.物质热现象和热运动的规律; 统计.三.计算题1. (1) 因T等,有()2O kε=()2H kε=6.21×10-21Jmvkε22==4.83m/s(2) T=2kε/(3k)=300K2.kε=3kT/2p=2nkε/3=2n(3kT/2)/3=nkT= (N/V) kT =[(M/M mol)N A/V] kT=(M/M mol)RT/V得pV =(M/M mol)RT练习十四理想气体的内能分布律自由程一.选择题A B D B C1 1 2) 1) a(T 1二.填空题1. 5/3; 10/3.2. 1.04kg/m3.3. 温度为T 时每个气体分子每个自由度平均分得的能量.三.计算题1.依状态方程:pV= (M/M mol )RT ,有M=( pV/RT ) M mol因氢气氦气的压强、体积、温度相等, 有M (H 2)/ M (H e )= M (H 2)mol /M (H e )mol =1/2 依 E=(i/2)(M/M mol )RT=(i/2)pV 注意到压强、体积相等, 有E (H 2)/ E (H e )=[(5/2) pV ]/[(3/2) pV ]= 5/32. 平均平动动能的总和E t =(3/2)(M/M mol ) RT =(3/2)(ρV /M mol )RT =7.31×106J 内能增加 ∆E=(i /2)(M/M mol ) R ∆T=(i /2)(ρV/M mol )R ∆T =4.16×104J2v 的增量 ∆(2v )=∆(mol 3M RT )=()[]T RT/Md 3d mol∆T=()[1mol 13T M R ∆T/2=0.856m/s练习十五 热学习题课一.选择题B A C B B二.填空题1. mu 2/(3k ).2. 速率区间0~v p 的分子数占总分子数的百分比; ()()⎰⎰∞∞=ppv v v v f vv vf v d d3. 1.5; 1; 3.25R .三.计算题1. (1)CA 等容过程 p C /T C =p A /T A 有T C = (p C /p A )T A =100KBC 等压过程 V C /T C =V B /T B 有T B = (V B /V C )T C = (V B /V C )(p C /p A )T A =300K (2)各过程对外作功A →B A AB = (p A +p B )( V B -V A )/2=400J B →C A BC = p B ( V C -V B )=-200J C →A A BC =0(3)因循环过程 ∆E=0 所以气体吸热为Q=∆E+A=A= A AB +A BC +A BC =200J2.(1)理想循环的p —V 图曲线如图:ab 绝热线,bc 等容线,ca (2) ab 绝热,有 V 1γ -1T 1= V 2γ -1T 2T 2=(V 1/V 2) γ -1T 1=2γ -1T 1一次循环系统吸热:bc 等容过程Q bc =(M/M mol )C V (T c -T b )=C V (T 1- T 2)= (5R /2)(1-2γ -1)T 1 =-5(1-2γ -1)T 1R /2ca 等温过程Q ca =(M/M mol )RT c ln(V a /V c )= RT 1ln2所以 Q = Q bc +Q ca =-5(1-2γ -1)T 1R /2+RT 1ln2=-5(1-20.4)T 1R /2+RT 1ln2=-240J 即一次循环系统放热 Q '=239.6J n=100次循环系统放热熔解冰的质量 m=n Q '/λ=7.15×10-2kgⅣ 课堂例题一.选择题1.在一封闭容器中盛有1 mol 氦气(视作理想气体),这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A) 压强p . (B) 体积V . (C) 温度T . (D) 平均碰撞频率Z .2. 在下列说法(1) 可逆过程一定是平衡过程.(2) 平衡过程一定是可逆的. (3) 不可逆过程一定是非平衡过程.(4) 非平衡过程一定是不可逆的. 中,哪些是正确的?(A) (1)、(4). (B) (2)、(3). (C) (1)、(2)、(3)、(4). (D) (1)、(3).3.如图所示,一定量的理想气体,沿着图中直线从状态a ( 压强p 1 = 4 atm ,体积V 1 =2 L )变到状态b ( 压强p 2 =2 atm ,体积V 2 =4L ).则在此过程中:(A) 气体对外作正功,向外界放出热量.(B) 气体对外作正功,从外界吸热. (C) 气体对外作负功,向外界放出热量. (D) 气体对外作正功,内能减少.4. 下列各说法中确切的说法是: (A) 其它热机的效率都小于卡诺热机的效率.(B) 热机的效率都可表示为η = 1 – Q 2 / Q 1,式中Q 2表示热机循环中工作物向外放出的热量(绝对值),Q 1表示从各热源吸收的热量(绝对值). (C) 热机的效率都可表示为η = 1 – T 2 / T 1,式中T 2为低温热源温度,T 1为高温热源温度. (D) 其它热机在每一循环中对外作的净功一定小于卡诺热机每一循环中对外作的净功. 5.关于热功转换和热量传递过程,有下面一些叙述: (1) 功可以完全变为热量,而热量不能完全变为功; (2) 一切热机的效率都只能够小于1; (3) 热量不能从低温物体向高温物体传递; (4) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的. 以上这些叙述 (A) 只有(2)、(4)正确. (B) 只有(2)、(3) 、(4)正确.(C) 只有(1)、(3) 、(4)正确. (D) 全部正确.6.设有以下一些过程: (1) 两种不同气体在等温下互相混合. (2) 理想气体在定体下降温. (3) 液体在等温下汽化. (4) 理想气体在等温下压缩. (5) 理想气体绝热自由膨胀. 在这些过程中,使系统的熵增加的过程是: (A) (1)、(2)、(3). (B) (2)、(3)、(4). (C) (3)、(4)、(5). (D) (1)、(3)、(5).p (atm )01234二.填空题1.用公式T C E V ∆=∆ν(式中V C 为定体摩尔热容量,视为常量,ν 为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时,此式适用于过程。

2021年高考物理二轮复习 人教版 专题13 分子动理论 气体及热力学定律(检测)

2021年高考物理二轮复习 人教版 专题13 分子动理论 气体及热力学定律(检测)

第六部分选修系列专题13 分子动理论气体及热力学定律(检测)(满分:120分建议用时:60分钟)每题15分共120分1.(2020·广东省茂名测试)(1)下列说法正确的是()A.温度升高,物体内每一个分子运动的速率都增大B.空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子之间的势能增加D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果(2)如图所示,长31 cm内径均匀的细玻璃管,开口向上竖直放置,齐口水银柱封住10 cm长的空气柱,此时气温为27 ℃.若把玻璃管在竖直平面内顺时针缓慢转动半周,发现水银柱长度变为15 cm,继续转动半周,然后对封闭空气柱加热使水银柱刚好与管口相平.求:℃大气压强的值;℃回到原处加热到水银柱刚好与管口相平时气体的温度.【答案】(1)BCE(2)℃75 cmHg℃450 K【解析】(1)温度是分子热运动平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律,对单个的分子没有意义,所以温度越高,平均动能越大,平均速率越大,不是所有分子运动速率都增大,故A错误;空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果,故B正确;一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,需要克服分子间的引力,故分子势能增大,故C正确;高原地区水的沸点较低,这是高原地区气压较低的缘故.故D错误;干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果.故E正确;故选BCE.(2)在玻璃管开口向上转到开口竖直向下的过程中,由等温变化可得p1V1=p2V2℃由压强关系可得p1=p0+21 cmHg,p2=p0-15 cmHg℃由℃℃式解得(p 0+21)×(31-10)S =(p 0-15)×(31-15)Sp 0=75 cmHg℃(2)加热至水银与管口相平时p 3=p 0+15 cmHg =90 cmHg℃T 1=t +273 K =300 K℃由气体状态方程得p 1V 1T 1=p 3V 3T 3℃ (75+21)×(31-10)S 300=90×(31-15)S T 3解得T 3=450 K℃2. (2020安徽宣城二调)(1)(5分)对于下面所列的热学现象说法正确的是__________。

通用版高中物理热学理想气体必考知识点归纳

通用版高中物理热学理想气体必考知识点归纳

(每日一练)通用版高中物理热学理想气体必考知识点归纳单选题1、关于分子动理论,下列说法中正确的是()A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先滴油酸酒精溶液,再撒痱子粉B.图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的折线图,表明该花粉颗粒在每段时间内做直线运动C.图丙为分子力F与其间距r的图像,分子间距从r0开始增大时,分子力先变小后变大D.图丁为大量气体分子热运动的速率分布图,曲线②对应的温度较高答案:D解析:A.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先撒痱子粉,再滴油酸酒精溶液,否则很难形成单分子油膜,故A错误;B.图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线,并不是固体小颗粒的运动轨迹,也不是分子的运动轨迹,由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动,故B错误;C.根据分子力与分子间距的关系图,可知分子间距从r0增大时,分子力表现为引力,分子力先变大后变小,故C错误;D.由图可知,②中速率大分子占据的比例较大,则说明②对应的平均动能较大,故②对应的温度较高,即T1<T2故D正确。

故选D。

2、一定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p-T图像如图所示,下列判断正确的是()A.过程ca中气体内能的减小等于放出的热量B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ab中气体吸收的热量大于气体内能的增加D.a、b和c三个状态中,状态a气体的内能最小答案:D解析:=C可知,温度降低,内能减小,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律A.过程ca为等压变化,由VT可知,气体内能的减少等于放出的热量与外界对气体做功之差,则气体内能的减少小于放出的热量,故A错误;B.过程bc为等温变化,ΔU=0,但气体压强减小,由pV=CT知V增大,气体对外做功,W<0,由ΔU=Q+W可知Q>0,即气体吸收热量,故B错误;C.过程ab为等容变化,温度升高,内能增大,体积不变,由热力学第一定律可知,气体吸收的热量等于气体内能的增加,故C错误;D.理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,a、b和c三个状态中,状态a温度最低,则理想气体的内能最小,故D正确。

【单元练】高中物理选修3第三章【热力学定律】经典题

【单元练】高中物理选修3第三章【热力学定律】经典题

一、选择题1.关于分子动理论和热力学定律,下列说法中正确的是()A.空气相对湿度越大时,水蒸发越快B.物体的温度升高,每个分子的动能都增大C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律处逐渐减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先D.两个分子间的距离由大于910m增大后减小到零,再增大D解析:DA.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压,水蒸发越慢,故A错误;B.温度是分子平均动能的标志,物体的温度越高,分子热运动就越剧烈,分子平均动能越大,但不是每个分子的动能都增大,故B错误;C.第二类永动机不可能制成是因为它违反热力学第二定律,但不违反能量守恒定律,选项C错误;D.两个分子间的距离由大于10-9m处逐渐减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先表现为引力,引力先增大到最大值后减小到零,之后,分子间作用力表现为斥力,从零开始增大,故D正确;故选D。

2.下列说法正确的是()A.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B.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同C.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D.没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能B解析:BA. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动,是由于液体分子无规则的碰撞造成的,则布朗运动反映了液体中分子的无规则运动,故A错误;B. 物体内能的大小与物体的温度、物质的量、体积以及物态有关,内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同,故B正确;C. 知道某物质的摩尔质量和密度能求出摩尔体积,但不能求出阿伏加德罗常数。

故C错误;D. 热力学第二定律告诉我们,没有任何一种能量的转化率达到100%,故D错误;故选:B。

3.下列说法正确的是()A.把玻璃管道的裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故B.用气筒给自行车打气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力C.实际气体在温度不太高、压强不太大时可以当做理想气体来处理D.为了节约能源,应提高利用率,随着技术的进步,一定可以制造出效率为100%的热机A解析:AA.液体表面存在张力,表面要缩小到最小而平衡,故A正确;B.用气筒给自行车打气,越大越费劲,是因为车胎内外压强差越来越大,与气体分子之间有斥力无关,故B错误;C.严格遵守气体实验定律的气体是理想气体,实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体,故C错误;D.根据热力学第二定律可知,不可能制造出效率为100%的机器,故D错误。

高中物理分子动理论-气体和热力学定律专题讲练

高中物理分子动理论-气体和热力学定律专题讲练

【分子动理论 气体与热力学定律】专题讲练一、考纲要求六.分子动理论、热和功、气体热学局部在高考理综中仅仅以一道选择题的形式出现,分值:6分。

知识要点是分子动理论、内能、热力学三定律及能量守恒定律和气体的性质。

二、典例分类评析1、分子的两种模型及宏观量、微观量的计算〔1〕分子的两种模型①球体模型:常用于固体、液体分子。

V=1/6πd 3②立方体模型:常用于气体分子。

V=d3 〔2〕宏观量、微观量的计算在此所指的微观量为:分子体积0V ,分子的直径d ,分子的质量0m .宏观物理量为:物质的体积V 、摩尔体积mol V 、物质的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ。

阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。

由宏观量去计算微观量,或由微观量去计算宏观量,都要通过阿伏加德罗常数建立联系.所以说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁.①计算分子的质量:0mol A AV M m N N ρ== ②计算分子的体积:0mol A A V M V N N ρ==,进而还可以估算分子的直径(线度) d ,把分子看成小球,由30432d V π⎛⎫= ⎪⎝⎭,得d =〔注意:此式子对固体、液体成立〕 ③计算物质所含的分子数:A A A mol m V V n N N N M V Mρ===. 例1、以下可算出阿伏加德罗常数的一组数据是 〔 〕A .水的密度和水的摩尔质量B .水的摩尔质量和水分子的体积C .水分子的体积和水分子的质量D .水分子的质量和水的摩尔质量例2、只要知道以下哪一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离 〔 〕A.阿伏加德罗常数,气体摩尔质量和质量B .阿伏加德罗常数,气体摩尔质量和密度C .阿伏加德罗常数,气体质量和体积D .该气体的密度、体积和摩尔质量例3、某固体物质的摩尔质量为M ,密度为ρ,阿伏加德罗常数为A N ,那么每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是 〔 〕A .A N M 、A N M ρB .A M N 、A MN ρC .A N M 、 A M N ρD .A M N 、 A N Mρ 例4、假设以 μ表示水的,υ表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积, ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度,N A 为阿伏加德罗常数,m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关系式中正确的选项是 〔 〕A . N A = ─── υρ mB .ρ = ─── μA N ΔC . m = ─── μA ND .Δ= ─── υAN 例5、地球半径约为6.4×106 m ,空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球外表大气在标准状况下的体积为 〔 〕A.4×1016 m 3B.4×1018 m 3C. 4×1030 m 3D. 4×1022 m 32、分子热运动和布朗运动(1)布朗运动①布朗运动是指悬浮小颗粒的运动,布朗运动不是一个单一的分子的运动——单个分子是看不见的,悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子,形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各个方向碰撞效果的不平衡,因此,布朗运动不是分子运动,但它间接证明了周围液体、气体分子在永不停息地做无规那么运动,②布朗运动与扩散现象是不同的现象.布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规那么运动.其运动的剧烈程度与微粒的大小和液体的温度有关.扩散现象是两种不同物质在接触时,没有受到外力影响。

专题7分子动理论 气体及热力学定律

专题7分子动理论 气体及热力学定律

过程中没有漏气,求活塞下推的距离。
【解析】以cmHg为压强单位,在活塞下推前,玻璃管下部空气
柱的压强为 p1=p0+ p l
2
设活塞下推后, 下部空气柱的压强为p1′, 由玻意耳定律得 p1l1=p1′l1′
如图,设活塞下推距离为Δl,
则此时玻璃管上部空气柱的长度为
l3′=l3+l1-l1′-Δl 设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3′,则
【解析】选C。根据热力学第二定律可知,热机不可能从单一
热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,因此,热机的 效率不可能达到100%,选项A错误;做功是通过能量转化改变 系统的内能,热传递是通过能量的转移改变系统的内能,选项 B错误;温度是表示热运动的物理量,热传递过程中达到热平 衡时,温度相同,选项C正确;单个分子的运动是无规则的, 大量分子的运动表现出统计规律,选项D错误。
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
【解析】选A、B、E。气体的体积指的是该气体的分子所能到
达的空间的体积,因为气体分子之间有很大的空隙,不是所有 分子体积之和,选项A正确;温度是大量气体分子平均动能的 标志,反映了物体内分子热运动的剧烈程度,选项 B正确;气 体压强是大量分子无规则热运动对器壁的碰撞产生的,与失重 无关,选项C错误;气体从外界吸收热量,如果气体对外做 功,其内能可能减小,选项D错误;根据 pV =常量可知,在等
②分子势能。 减小 。 a.分子力做正功,分子势能_____ 增大 。 b.分子力做负功,分子势能_____ 最小 ,但不一定是零。 c.当分子间距为r0时,分子势能_____
2.固体、液体和气体:
(1)晶体和非晶体。
比较
形状 熔点 特性
晶体 单晶体
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气体动理论和热力学卷面总分188 期望值0 入卷题数44 时间 分钟第1大题: 选择题(57分) 1.1 (3分)两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气,以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若他们的压强相同,则( ) (A )1E =2E (B )1E >2E (C )1E <2E (D )无法确定1.2 (3分)一瓶氮气和一瓶氦气密度相同,分子平均平动动能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们 ( ) (A)温度相同、压强相同 (B)温度、压强都不相同 (C)温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强 (D)温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强 1.3 (3分)不同种类的两瓶理想气体,它们的体积不同,但温度和压强都相同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(V E K /),单位体积内的气体质量p ,分别有如下关系:( )(A)n 不同,(V E K /)不同,p 不同 (B)n 不同,(V E K /)不同,p 相同 (C)n 相同,(VE K /)相同,p 不同 (D)n 相同,(VE K /)相同,p 相同1.4 (3分)设M 为气体的质量,m 为气体分子质量,N 为气体分子总数目,n 为气体分子数密度,0N 为阿伏伽德罗常数,则下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?( )(A)pV Mm23 (B)pV M m mol 23 (C)npV 23(D)pV N M M mol 023 1.5 (3分)置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态 ( ) (A)一定都是平衡态 (B)不一定都是平衡态 (C)前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态 (D)后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态 1.6 (3分)两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则:( )(A)两种气体分子的平均平动动能相等 (B)两种气体分子的平均动能相等 (C)两种气体分子的平均速率相等 (D)两种气体的内能相等 1.7 (3分)关于温度的意义,有下列几种说法: (1)气体的温度是分子平均平动动能的量度(2)气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义 (3)温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同 (4)从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度 上述说法中正确的是 ( )(A)(1)、(2)、(4) (B)(1)、(2)、(3) (C)(2)、(3)、(4) 1.8 (3分)设某热力学系统经历一个由b→c→a的准静态过程,如图所示,a、b两点在同一条绝热线上.该系统在b→c→a过程中:( )(A)只吸热,不放热 (B)只放热,不吸热 (C)有的阶段吸热,有的阶段放热,净吸热为正值 (D)有的阶段吸热,有的阶段放热,净吸热为负值1.9 (3分)完全相同的两个气缸内盛有同类气体,设其初始状态相同,今使它们分别作绝热压缩至相同的体积,其中气缸1内的压缩过程是非准静态过程,而气缸2内的压缩过程则是准静态过程.比较这两种情况的温度变化:( ) (A)气缸1和2内气体的温度变化相同 (B)气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大 (C)气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小 (D)气缸1和2内的气体的温度无变化 1.10 (3分)一定量的理想气体,从V p 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ,已知a 、b 两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线),问两过程中气体吸热还是放热?( ) (A)(1)过程吸热,(2)过程放热 (B)(1)过程放热,(2)过程吸热p(C)两种过程都吸热 (D)两种过程都放热.1.11 (3分)一定量的理想气体,沿着图中直线从状态a 压强atm 41=P ,体积L 21=V )变到状态b (压强atm 22=P ,体积L 42=V ).如图所示,则在此过程中:( )(A)气体对外作正功,向外界放出热量 (B)气体对外作正功,从外界吸热 (C)气体对外作负功,向外界放出热量 (D)气体对外作正功,内能减少1.12 (3分)一定量的理想气体,经历某过程后,它的温度升高了.则根据热力学定律可以断定:( ) (1)该理想气体系统在此过程中吸了热 (2)在此过程中外界对该理想气体系统作了正功 (3)该理想气体系统的内能增加了 (4)在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了正功 以上正确的断言是:(A)(1)、(3) (B)(2)、(3)(C)(3) (D)(3)、(4) (E)(4) 1.13 (3分)一定量的理想气体,开始时处于压强,体积,温度分别为1P ,1V ,1T 的平衡态,后来变到压强,体积,温度分别为2P ,2V ,2T 的终态.若已知12V V >,且12T T =,则以下各种说法中正确的是:( )(A)不论经历的是什么过程,气体对外净作的功一定为正值 (B)不论经历的是什么过程,气体从外界净吸的热一定为正值(C)若气体从始态变到终态经历的是等温过程,则气体吸收的热量最少pVatm (p )(l V 4134(D)如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断 1.14 (3分)理想气体经历如图所示的abc 平衡过程,则该系统内能的增量E ∆,从外界吸收的热量Q 和对外作功A 的正负情况如下( ) (A)0,0,0<>>∆A Q E (B)0,0,0>>>∆A Q E (C)0,0,0<<>∆A Q E(D)0,0,0><<∆A Q E1.15 (3分)关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:( )(1)可逆过程一定是平衡过程 (2)平衡过程一定是可逆过程 (3)不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同时复原. (4)非平衡过程一定是不可逆过程 以上说法,正确的是: (A)(1)、(2)、(3) (B)(2)、(3)、(4) (C)(1)、(3)、(4) (D)(1)、(2)、(3)、(4) 1.16 (3分)在下列说法中,哪些是正确的? ( ) (1)可逆过程一定是平衡过程 (2)平衡过程一定是可逆的 (3)不可逆过程一定是非平衡过程 (4)非平衡过程一定是不可逆的(A)(1)、(4) (B)(2)、(3) (C)(1)、(2)、(3)、(4) (D)(1)、(3) 1.17 (3分)一物质系统从外界吸收一定的热量,则 ( ) (A)系统的温度一定升高Vp(B)系统的温度一定降低 (C)系统的温度一定保持不变 (D)系统的温度可能升高,也可能降低或保持不变 1.18 (3分)某理想气体状态变化时,内能随压强的变化关系如图中的直线ab 所示,则a 和b 的变化过程一定是 ( ) (A) 等压变化 (B) 等体过程 (C) 等温过程 (D) 绝热过程1.19 (3分)分子总数相同的三种理想气体2O He,和4CH ,若三种气体从同一初始出发,各自独立地进行等压膨胀,且吸收的热量相等,则终态的体积最大的气体是( )(A) He (B) 2O(C)4CH (D) 三种气体终态的体积相同第2大题: 填空题(51分) 2.1 (3分)在一密闭容器中,储有三种理想气体A、B、C,处于平衡状态.A种气体的分子数密度为1n ,它产生的压强为1p ,B种气体的分子数密度为12n ,C种气体的分子数密度为13n ,则混合气体的压强p 为 _________________。

2.2 (3分)水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几?(不计振动自由度)______________。

2.3 (3分)有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞分隔成两边,如果其中的一边装有kg 0.1某一温度的氢气,为了使活塞停留在圆筒的正中央,则另一边应装入同一温度的氧气质量为___________________。

2.4 (3分)若理想气体的体积为V ,压强为P ,温度为T ,一个分子的质量为m ,k 为玻耳兹曼常量,R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为_______________。

2.5 (3分)在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比2/1/21 V V ,则其内能之比BA E E /为:_____________。

2.6 (3分)一容器内装有1N 个单原子理想气体分子和2N 个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为 ______________。

2.7 (3分)一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别记为1p 和2p ,则两者的大小关系是_______________。

2.8 (3分)mol 1刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为 (设R 为摩尔气体常量,k为玻耳兹曼常量)___________________。

2.9 (3分) 压强为p 、体积为V的氢气(视为刚性分子理想气体)的内能为 。

2.10 (3分)在相同的温度和压强下,各为单位体积的氢气(视为刚性双原子分子气体)和氦气的内能之比为 ,各为单位质量的氢气和氦气的内能之比为 。

2.11 (10分)mol 1的单原子分子理想气体从状态A变为状态B,如果不知是什么气体,变化过程也不知道,但A、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出 __________________。

2.12 (10分)一定量的理想气体经历acb 过程时吸热J 200.则经历acbda 过程时,吸热为_________________。

2.13 (3分)一氧气瓶的容积为V ,充足氧气的压强为1P ,用了一段时间后压强降为2P ,则瓶中剩余的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为 。

2.14 (3分))m 10(3⨯V 141如图,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态B (B A P P =),则无论经过的是什么过程,系统内能必然______________。

2.15 (3分)由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半,左边是理想气体,右边是真空,如果把隔板撤走,气体将进行自由膨胀,达到平衡后气体的温度 (升高,降低或不变) 2.16 (3分)对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比Q A /等于______________。

2.17 (3分)一定质量的理想气体的内能E 随体积V 的变化关系为一直线(其延长线过E ~V 图的原点 第3大题: 计算题(80分)174.2 (10分)储有氧气(处于标准状态)的容器以速率m/s 100=v 作定向运动,当容器忽然停止运动,全部定向运动的动能都变为气体分子热运动的动能,此时气体的温度和压强为多少?4.3 (10分) 一容积为34m 106.12-⨯的真空系统已被抽到mmHg100.15-⨯的真空。

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