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D.分子间的距离r存在某一值r0,当r<
r0时,斥力大于引力,当r>
r0时,斥力小于引力。
布朗运动不是液体分子的运动,而是反映了液体分子的运动,B错,对一定质量的理想气体加热。
同时又不对外做功,其内能一定增加,若做功,则内能可能增加,也可能减小,也可能不变,C错。
答案:
A、D
例3.(2003江苏)如图8—1—1,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于
轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,
为引力,a、b、c、d为x轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处静止释放,则()
A.乙分子从a到b做加速运动,由b到c做减速运动
B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大
C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的分子势能一直减少
D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能一直增加
乙分子从a到b,加速度增大,速度增加,由b到c加速度减小,速度增加,到C时速度达到最大,从a到c分子力一直做正功,分子势能减小,c点分子力的合力为零,势能最小,A错,B、C对,D错。
BC
【常见误区】
有关阿伏加德罗常数的计算,有的学生找不到之间的关系,气体分子之间的空隙很大,用
计算是错误的!
计算出的是气体分子所占的体积。
【基础演练】
1.已知阿伏加德罗常数为NA,空气的摩尔质量为M,室温下空气的密度为ρ(均为国际单位)。
则()
A.1kg空气含分子的数目为NA/M
B.一个空气分子的质量是M/NA
C.一个空气分子的体积是M/NAρ
D.室温下相邻空气分子间的平均距离为
2.(2004广东卷)下列说法哪些是正确的()
A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现
B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现
C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现
D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现
3.分子间有相互作用势能,规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。
设分子a固定不动,分子b以某一初速度从无穷远处向a运动,直至它们之间的距离最小。
在此过程中,a、b之间的势能()
A.先减小,后增大,最后小于零B.先减小,后增大,最后大于零
C.先增大,后减小,最后小于零D.先增大,后减小,最后大于零
4.观察布朗运动时,下列说法中正确的是()
A.温度越高,布朗运动越明显
B.大气压强的变化,对布朗运动没有影响
C.悬浮颗粒越大,布朗运动越明显
D.悬浮颗粒的布朗运动,就是构成悬浮颗粒的物质的分子热运动
第二节物体的内能热力学定律
1.分子热运动的动能。
温度是物体分子热运动平均动能的标志,物体分子间的相互作
用势能,物体的内能Ⅰ
2.做功和热传递是改变物体内能的两种方式,热量,能量守恒定律Ⅰ
3.热力学第一定律Ⅰ
4.热力学第二定律Ⅰ
5.永动机不可能制成Ⅰ
6.绝对零度不可达到Ⅰ
7.能原的开发和利用。
能源的利用与环境保护Ⅰ
二、命题落点
1.对物体做功改变物体的内能,如例1。
2.物体的内能与机械能没有联系,如例2。
3.物体的内能变化与做功的关系,如例3
4.热力学第二定律,如例4。
例1.如图8—2—1所示,密闭绝热的具有一定质量的活
塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为
(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程(D)
A.
全部转换为气体的内能
B.
一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C.
全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D.
一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
解析:
绳断开,弹簧推动活塞向上运动,则此时弹簧的弹力大于气体对活塞的压强所造
成的压力,由于底部是真空,所以最后弹簧肯定是处于压缩状态,所以弹簧的弹性势能没有全部转化为气体的内能,A、C错,同时由于活塞具有质量,又升高一段距离,还要有一部分转化为活塞的重力势能,D正确。
例2:
下列说法中正确的是()
A.物体自由下落时速度增大,所以物体内能也增大
B.物体的机械能为零时内能也为零
C.物体的体积减小温度不变时,物体内能一定减小
D.气体体积增大时气体分子势能一定增大
物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。
物体的动能由物体的宏观速率决定,而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。
分子动能不可能为零(温度不可能达到绝对零度),而物体的动能可能为零。
所以A、B不正确。
物体体积减小时,分子间距离减小,但分子势能不一定减小,例如将处于原长的弹簧压缩,分子势能将增大,所以C也不正确。
由于气体分子间距离一定大于r0,体积增大时分子间距离增大,分子力做负功,分子势能增大,所以D正确。
例3:
钢瓶内装有高压氧气。
打开阀门氧气迅速从瓶口喷出,
当内外气压相等时立即关闭阀门。
过一段时间后再打开阀门,
会不会再有氧气逸出?
第一次打开阀门氧气“迅速”喷出,是一个绝热过程Q=0,同时氧气体积膨胀对外做功W<
0,由热力学第一定律ΔU<
0,即关闭阀门时瓶内氧气温度必然低于外界温度,而压强等于外界大气压;
“过一段时间”经过热交换,钢瓶内氧气的温度又和外界温度相同了,由于体积未变,所以瓶内氧气压强将增大,即大于大气压,因此再次打开阀门,将会有氧气逸出。
例4:
(2004年高考科研测试)图8—2—3中气缸内盛有定量的理想气体,气缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与气缸壁的接触是光滑的,但不漏气。
现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动,这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。
若已知理想气体的内能只与温度有关,则下列说法正确的是
A.气体是从单一热源吸热,全用来对外做功,因此此过程
违反热力学第二定律
B.气体是从单一热源吸热,但并未全用来对外做功,所以
此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热,全用来对外做功,但此过程不
D.ABC三种说法都不对
气体等温膨胀并通过杆对外做功,由于气体等温,所以内能不变,对外做功,则要吸收热量,即气体是从单一热源吸热,全用来对外做功,但此过程不违反热力学第二定律,因为气体的体积发生变化,所以没有违反热力学第二定律。
C
1.物体的内能和机械能没有联系,有的同学认为物体的机械能越大,其内能越大,内
能只和物体的温度、摩尔数和体积有关,而与动能和势能无关,如例2。
2.对热力学第二定律的理解不够透彻,或只记半句话,比如,不可能使热量由高温物体传到低温物体而不引起其他变化。
有的同学认为热量不能从高温物体传到低温物体,因此而犯错,如例4。
1.如图8—2—4所示,导热气缸开口向下,内有理想气体,缸内活塞可以自由滑动且不漏气,活塞下挂一个砂桶,桶内装满砂子时,活塞恰好静止。
现在把砂桶底部钻一个小洞,细砂缓慢流出,并缓慢降低气缸外部环境温度,则()
A.气体压强增大,内能可能不变
B.气体对外界作功,气体温度可能降低
C.气体体积减小,压强增大,内能一定减小
D.外界对气体作功,气体内能一定增加
2.下列说法正确的是()
A.物体放出热量,温度一定降低B.物体内能增加,温度一定升高
C.热量能自发地从低温物体传给高温物体
D.热量能自发地从高温物体传给低温物体
3.下列说法正确的是()
A.机械能全部变成内能是不可能的
B.第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从一种形式转化成另一种形式。
C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体
D.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
4.关于物体的内能变化,下列说法正确的是()
A.物体吸收热量,内能一定增大
B.物体对外做功,内能一定减少
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
第三节气体
一、考纲指要
1.气体的状态和状态参量。
热力学温度Ⅰ
2.气体的体积、温度、压强之间的关系Ⅰ
3.气体分子运动的特点Ⅰ
4.气体压强的微观意义Ⅰ
二、命题落点
1.关于气体的自由膨胀,如例1。
2.理想气体的状态变化,如例2
3.气体内能的改变。
如例3。
4.做功和热传递改变物体的内能和状态,如例4。
例1.如图8—3—1所示的绝热容器,把隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平
衡
A.气体对外做功,内能减少,温度降低
B.气体对外做功,内能不变,温度不变
C.气体不做功,内能不变,温度不变,压强减小
D.气体不做功,内能减少,压强减小
由于右边是真空,没有压强,因此气体在膨胀时并没有对外做功,也没有传热,根据热力学第一定律可知,气体的内能没有变化。
但是由于气体的体积变大,所以压强减小。
C正确。
例2.(1999年全国物理)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II,则()
A.状态I时气体的密度比状态II时的大
B.状态I时分子的平均动能比状态II时的大
C.状态I时分子间的平均距离比状态II时的大
D.状态I时每个分子的动能都比状态II时的分子平均动能大
若使理想气体的温度降低,气体的平均动能变小,如体积不变,则压强一定减小,此时温度保持不变,压强要增加,体积一定减小,密度一定增加,平均距离变大。
B、C正确。
BC
分子热运动变剧烈时,温度变大,但是体积不知如何变化,压强不一定变大,A错,B对,当分子间的平均距离变大时,若温度不变,则压强变小,若温度变高,则压强的变化不好确定!
B
例3.(2003年理科综合)如图8—3—2所示,固定容器及可动活塞P都是绝热的,中间有一个导热的固定隔板B,B的两边分别盛有气体甲和乙。
现将活塞P缓慢地向B移动一段距离,已知气体的温度随其内能的增加而升高,则在移动P的过程中(C)
A.外力对乙做功;
甲的内能不变
B.外力对乙做功;
乙的内能不变
C.乙传递热量给甲;
乙的内能增加
D.乙的内能增加;
甲的内能不变
活塞P缓慢地向B移动一段距离,外界对乙气体做功,乙气体内能增加,温度升高,同时乙气体向甲气体放热,乙的内能增加,C对。
例4.(2005年全国理综Ⅰ)如图8—3—3所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的。
两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。
气体分子之间相互作用势能可忽略。
现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡,
A.a的体积增大了,压强变小了
B.b的温度升高了
C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈
D.a增加的内能大于b增加的内能
本题的考点为热学,这是高中物理选择题中常考的题目,根据重新到达平衡压强相等,由b部分可知后来压强变大;
外界对b做功,b部分的内能增大,本题中又不考虑势能,所以b的温度升高;
由压强的微观解释可知,单位体积内a的分子数要小于b,而两者压强相等,所以a的温度要大于b的温度,由此可以选出正确答案。
BCD
1.学生容易出现的错误:
认为气体体积变大就对外做功;
认为压强减小,温度降低,如例1
2.做功和热传递都能改变气体的内能和状态,气体既吸收热量,又对外做功,气体内能是否增加或减小与状态相联系,如例4,a气体吸热,同时对b气体做功,有的同学就不知道a气体的内能如何变化了,而b气体的内能增加,体积减小,压强增加,a气体的压强也增加,温度升高。
1.一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过系列变化后又回一开始的状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则在整个过程中一定有()
A.Q1—Q2=W2—W1B.Q1=Q2
C.W1=W2D.Q1>
Q2
2.(2003江苏)一定质量的理想气体,()
A.先等压膨胀,再等容降温,其温度必低于起始温度
B.先等温膨胀,再等压压缩,其体积必小于起始体积
C.先等容升温,再等压压缩,其温度有可能等于起始温度
D.先等容加热,再绝热压缩,其内能必大于起始内能
3.一定质量的气体发生状态变化时,其状态参量的变化情况可能是()
A.P,V,T都增大B.P减小,V和T增大
C.P和V减小,T增大D.P和T增大,V减小
4.(06年全国理综卷Ⅰ,18)下列说法中正确的是:
()
A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器
壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大
B.气体体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数
增多,从而气体的压强一定增大
C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加
D.分子a从远外趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一
定最大
实验油膜法测定分子的大小
用油膜法估测分子的大小
测油酸分子的直径
例题:
把油酸用无水酒精稀释成百分比为0.5%的油酸酒精溶液,设被吸管吸取1mL时,可均匀滴出N滴,取其中的一滴滴在水面上,测得油膜所占的小方格数为n,已知每个小方格的面积为l2cm2,则油酸分子的的直径为多少?
解析:
1滴油酸酒精溶液的体积
,由于油酸酒精溶液的浓度为0.5%,因此一滴溶液中油酸体积
油膜的面积
所以油酸分子的直径
学生在计算时经常忘记是油酸酒精溶液,没有在计算体积时乘以浓度,如例题。
1.用油膜法粗测分子直径的科学依据是()
A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油分子间的间隙
C.考虑了各油分子间的间隙D.将油膜中分子看成球形
2.某学生在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于()
A.油膜没有完全散开
B.油酸中含有大量酒精
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,
的溶液的滴数多记了10滴
3.用油膜法估测分子直径的实验中,下列操作有错误的是()
A.将纯油酸直接滴在水面上
B.向量筒中滴100滴油酸酒精溶液,读出其体积V
C.用试管向水面倒油酸溶液少许
D.在计算油膜面积时,凡是占到方格的一部分的都记入方格总数
4.利用油膜法粗略测出阿伏加德罗常数,把密度
的某种油,用滴管滴出一滴在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为
,形成的油膜的面积为
油的摩尔质量
,若把油膜看成单分子层,每个油分子看成球形,求:
(1)油分子的直径多大?
(2)由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA是多少?
先列出文字计算式,在代入数据计算,只要求保留一位有效数字。
综合能力测试(八)
一、选择题(本题包括10小题。
每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
)
1.对于一定质量的理想气体,下列四个论述中正确的是()
A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大
B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变
C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小
D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大
2.关于内能、温度和热量,下列说法正确的是()
A.物体的温度升高时,一定吸收热量
B.物体沿光滑斜面下滑时,内能将增大
C.物体沿斜面匀速下滑时,内能增大
D.内能总是从高温物体传递给低温物体,当内能相等时停止传递
3.根据分子动理论,下列关于气体的说法中正确的是()
A.气体的温度越高,气体分子无规则运动越剧烈
B.气体的压强越大,气体分子的平均动能越大
C.气体分子的平均动能越大,气体的温度越高
D.气体的体积越大,气体分子之间的相互作用力越大
4.把表面光滑的铅块放在铁块上,经过几年后将它们分开,发现铅块中含有铁,而铁块中也含有铅,这种现象说明()
A.物质分子之间存在着相互作用力B.分子之间存在空隙
C.分子在永不停息地运动D.分子的引力大于斥力
5.从下列哪一组数据可以算出阿伏伽德罗常数?
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
6.一木块从斜面上匀速下滑,在下滑过程中,木块的(不考虑木块的热膨胀)()
A.分子势能减小,分子平均动能不变B.机械能减小,内能增大
C.机械能不变,内能增大D.分子势能不变,分子平均动能增大
7.下列说法正确的是()
A.热量可以自发地由低温物体传到高温物体
B.第二类永动机都以失败告终,导致了热力学第一定律的发现
C.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化
D.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律
8.根据热力学第二定律判断,下列说法正确的是()
A.内能可以自发的转变成机械能
B.扩散的过程完全可逆的。
C.火力发电时,燃烧物质的内能不可以全部转化为电能
D.热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体
9.已知阿佛伽德罗常数为N,某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列叙述中正确的是()
A.1kg该物质所含的分子个数是ρNB.1kg该物质所含的分子个数是
C.该物质1个分子的质量是
(kg)D.该物质1个分子占有的空间是
(m3)
10.关于分子势能的下面说法中,正确的是()
A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大
B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零
C.当分子距离为平衡距离时,由于分子力为零,所以分子势能为零
D.分子相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能逐
渐增大
二、非选择题(本题包括6题)
11.(4分)在用油膜法估测分子大小的实验中,已知纯油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m,一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S,阿伏加德罗常数为NA。
以上各量均采用国际单位制,对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断:
①油酸分子直径d=
②油酸分子直径d=
③一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
④一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
以上判断正确的是______________
12.(6分)如图3所示的是医院用于静脉滴注的示意图,倒置的输液瓶上方有一气室A,密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管,其中a管与大气相通,b管为输液软管,中间又有一气室B,而其c端则通过针头接入人体静脉.
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB,则它们与外界大气压强p0的大小顺序应为______________
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下,药液滴注的速度是_____________(填“越滴越慢”、“越滴越快”或“恒定”)
13.(8分)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得lmL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图4所示,图中正方形格的边长为1cm,则可求得:
(1)油酸薄膜的面积是_____________cm2.
(2)油酸分子的直径是______________m.(结果保留两位有
效数字)
(3)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油的密度为
,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为_________
14.(10分)“奋进号”航天飞机进行过一次太空飞行,其主要任务是给国际空间站安装太阳能电池板。
该太阳能电池板长L=73m,宽d=12m,将太阳能转化为电能的转化率为η=20%,已知太阳的辐射总功率为P0=3.83×
1026W,地日距离为R0=1.5×
1011m,国际空间站离地面的高度为h=370km,它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球的阴影内,所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内。
由以上数据,估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少?
15.(10分)全自动洗衣机中的水位开关是一个压力开关,它是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力来关闭水阀.在排水时,随着水位的下降,空气室内的压力随之下降,
开关回复到初始位置.如图5所示,当水被注入洗衣桶后,其中的空气很快被封闭在左
侧的小管中,随着水位的上升,被封闭的空气的压强将增大.已知桶内外液面差h的范围为15cm~35cm.
(1)求被封闭的空气的压强p的范围.
(2)若橡胶膜片的半径r=2.5cm,则压缩空气对橡胶膜片产生的最大压力为多大?
(设水的密度为
kg/m3,标准大气压为
Pa,g=10m/s2)
16.(本题12分)质量为M的木块静止于光滑的水平桌面上,另有一质量为m的子弹,以水平初速度v0向木块射来,与木块发生相互作用后,子弹最后停留在木块中。
设此过程中机械能损失的有30%转化为子弹的内能增加,并知道子弹的比热为C,试求子弹的温度升高Δt。
参考答案
基础演练
第一节1.ABD2.AD3.B4.AB
第二节1.A2.D3.D4.C
第三节1.A2.CD3.ABD4.D
实验1.ABD2.A3.ACD4.
(1)
(2).
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