高中物理：分子动理论（含答案）
时间：90分钟
一、单项选择题
1．下列说法正确的是()．
A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和
B．气体的温度变化时,其分子平均动能和分子间势能也随之改变
C．一定量的气体,在体积不变时,分子每秒平均碰撞器壁的次数随着温度降低而增大
D．布朗运动是液体分子的无规则运动
2．清晨,空气中的水汽凝结成草叶上的露珠,在这一物理过程中,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
3．下列说法中正确的是()．
A．布朗运动是液体分子无规则的运动
B．分子间不可能同时存在引力和斥力
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．外界对物体做功,物体的内能不一定增加
4．一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功6.0×104J,气体内能减少1.4×105J,则此过程()．
A．气体从外界吸收热量2.0×105 J
B．气体向外界放出热量2.0×105 J
C．气体从外界吸收热量8.0×104 J
D．气体向外界放出热量8.0×104 J
5．关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是()．
A．一定量气体吸收热量,其内能一定增大
B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C．若两分子间距离增大,分子势能一定增大
D．若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大
6．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为N A.已知1克拉＝0.2克,则()
A．a克拉钻石所含有的分子数为0.2×10－3aN A
M
B．a克拉钻石所含有的分子数为aN A M
C．每个钻石分子直径的表达式为36M×10－3
N Aρπ(单位为m)
D．每个钻石分子直径的表达式为
6M
N Aρπ(单位为m)
7．如图所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程,图中横轴表示时间t,纵轴表示温度T,从图中可以确定的是()
A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0[
B．曲线M的bc段表示固液共存状态
C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
8．某同学利用DIS实验系统研究一定量理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如图的p-t图象．已知在状态B时气体的体积为V B＝3 L,则下列说法正确的是()．A．状态A到状态B气体的体积越来越大
B．状态B到状态C气内能增加
C．状态A的压强是0.5 atm
D．状态C体积是2 L
二、多项选择题
9．下列说法中正确的是()
A．已知水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏加德罗常数
B．两个分子由很远(r＞10－9 m)距离减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大
C．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
D．物体的温度升高,则物体中所有分子的分子动能都增大
10．在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体()
A
．分子的无规则运动停息下来B．每个分子的速度大小均相等
C．分子的平均动能保持不变D．分子的密集程度保持不变
11．已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol,摩尔质量为18 g/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol －1,由以上数据能估算出这种气体()
A. 每个分子的质量
B. 每个分子的体积
C. 每个分子占据的空间
D. 1 g气体中所含的分子个数
12．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V–T图象如图所示．下列说法正确的有()
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B. A→B的过程中,气体放出热量
C. B→C的过程中,气体压强不变
D. A→B→C的过程中,气体内能增加
三、简答题
13．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中．
(1)某同学操作步骤如下：
①用0.5 mL的油酸配置了1000mL的油酸酒精溶液
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1 mL
③在浅盘内盛适量的水,将痱子粉均匀地撒在水面上,滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳
定；
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积为160cm2,油酸分子
直径大小d＝m(结果保留一位有效数字)．
(2)若该同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器把
溶液滴在水面上,拿错的注射器的针管比原来的粗,这会导致实验测得的油酸分子直径
（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
(3)若已知纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,在测出油酸分子直径为d后,还可以继续测出阿
伏加德罗常数N A= (用题中给出的物理量符号表示)．
14．为了探究气体压强与体积的关系,实验装置如图所示．注射器下端的开口
O
有橡胶塞,它和活塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中．实验中空气柱体积变化缓慢,可认为________保持不变．空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出,空气柱的长度L可以在玻璃管侧的刻度尺上读出,若空气柱的横截面积为S,则空气柱的体积V＝________．为了直观地判断压强p与体积V的数量关系,应作出________（选填“p-V”或“1
p
”）图像．
V
四、计算题
15．在装有食品的包装袋中充入氮气,可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性,在包装袋中充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试．测试时,对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体．现在给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,气体的体积变为0.5 L．
(1)通过计算判断该包装袋是否漏气；
(2)若这一过程外界对袋内气体做了60J的功,求袋内气体向外放出多少热量．
16．一汽缸竖直放在水平地面上,缸体质量M＝10kg,活塞质量m＝4 kg,活塞横截面积S＝2×10－3m2,活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,下面有气孔O与外界相通,大气压强p0＝1.0×105 Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103 N/m的轻弹簧相连．当汽缸内气体温度为127℃
时弹簧为自然长度,此时缸内气柱长度L1＝20 cm,g取10 m/s2,活塞不漏气且与缸壁无摩擦．
(1)当缸内气柱长度L2＝24 cm时,缸内气体温度为多少K?
(2)缸内气体温度上升到T0以上,气体将做等压膨胀,则T0为多少K?
17．如图所示,一根两端开口、横截面积为S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L＝21 cm的气柱,气体的温度为t1＝7 ℃,外界大气压取p0＝1.0×105 Pa(相当于75 cm高的汞柱压强)．
(1)若在活塞上放一个质量为m＝0.1 kg的砝码,保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长？(g＝10 m/s2)
(2)若保持砝码的质量不变,对气体加热,使其温度升高到t2＝77 ℃,此时气柱为多长？
(3)若在(2)过程中,气体吸收的热量为10 J,则气体的内能增加多少？
18.热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．
（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（2）将压入氩气后
的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强．
参考答案
一、单项选择题
1.A
2.D
3.D
4.B
5.D
6.C
7.B
8.D 二、多项选择题
9.AC10.AC11.ACD12.BC 三、简答题 13．(1)
(2)）偏小 (3)
14． 温度 LS 1p V
四、计算题
15．(1)若不漏气,设加压后的体积为V 1,由玻意耳定律知：p 0V 0＝p 1V 1, 代入数据得V 1＝0.5 L, 说明包装袋不漏气．
(2)缓慢压缩过程可以看成等温变化,ΔU=0, 据热力学第一定律 ΔU ＝W ＋Q 得 Q =-60J 即袋内气体向外放出60J 热量． 16．【答案】(1)720 K (2)1 012.5 K 【解析】(1)V 1＝L 1S ,V 2＝L 2S ,T 1＝400 K p 1＝p 0－mg
S ＝0.8×105 Pa
p 2＝p 0＋F －mg
S ＝1.2×105 Pa
根据理想气体状态方程,得：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2
解得T 2＝720 K
(2)当气体压强增大到一定值时,汽缸对地压力为零,此后再升高气体温度,气体压强不变,气体做等压变化．设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx ,则 k Δx ＝(m ＋M )g Δx ＝7 cm V 3＝(Δx ＋L 1)S
p 3＝p 0＋Mg
S ＝1.5×105 Pa
根据理想气体状态方程,得：p 1V 1T 1＝p 3V 3
T 0
解得T 0＝1 012.5 K
升高气体温度,气体压强不变,气体做等压变化．设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为Δx ,则 k Δx ＝(m ＋M )g Δx ＝7 cm V 3＝(Δx ＋L 1)S
p 3＝p 0＋Mg
S
＝1.5×105 Pa
根据理想气体状态方程,得：p 1V 1T 1＝p 3V 3
T 0
解得T 0＝1 012.5 K
17．【答案】(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J
【解析】 (1)被封闭气体的初状态为p 1＝p 0＝1.0×105 Pa V 1＝LS ＝42 cm 3,T 1＝280 K
末状态压强p 2＝p 0＋mg
S ＝1.05×105 Pa
V 2＝L 2S ,T 2＝T 1＝280 K
根据玻意耳定律,有p 1V 1＝p 2V 2,即p 1L ＝p 2L 2 得L 2＝p 1
p 2
L ＝20 cm.
(2)对气体加热后,气体的压强不变,p 3＝p 2,V 3＝L 3S ,T 3＝350 K 根据盖—吕萨克定律,有V 2T 2＝V 3T 3,即L 2T 2＝L 3
T 3
得L 3＝T 3
T 2
L 2＝25 cm.
(3)气体对外做的功W ＝p 2Sh ＝p 2S (L 3－L 2)＝1.05 J 根据热力学第一定律得
ΔU ＝W ＋Q ＝－1.05 J ＋10 J ＝8.95 J 即气体的内能增加8.95 J.
18．解：（1）设初始时每瓶气体的体积为0V ,压强为0p ；使用后气瓶中剩余气体的压强为1p ,假设体积为0V ,压强为0p 的气体压强变为1p 时,其体积膨胀为1V ,由玻意耳定律得：0011p V p V = 被压入进炉腔的气体在室温和1p 条件下的体积为：10V V V '=-
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为2p ,体积为2V ,由玻意耳定律得：22110p V p V '=
联立方程并代入数据得：7
2 3.210Pa p =?
（2）设加热前炉腔的温度为0T ,加热后炉腔的温度为1T ,气体压强为3p ,由查理定律得：
32
10
p p T T = 联立方程并代入数据得：8
3 1.610Pa p =?