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第一讲分子动理论固体、液体、气体及热力学定律——课后自测诊断卷1．(2019·江苏高考)(1)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(2)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图甲所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置。甲乙(3)如图乙所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。解析：(1)分子永不停息地做无规则运动，A错。气体分子之间的碰撞是弹性碰撞，气体分子在频繁的碰撞中速度变化，每个分子的速度不断变化，B错。理想气体静置足够长的时间后达到热平衡，气体的温度不变，分子的平均动能不变，C对。气体体积不变，则分子的密集程度保持不变，D对。(2)水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力为引力；水分子之间，引力和斥力相等时，分子间距r＝r0，分子势能最小；当分子间表现为引力时，分子间距离rr0，因此，小水滴表面层中水分子Ep对应于位置C。(3)A→B过程W1＝－p(VB－VA)B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU则气体对外界做的总功W＝－(W1＋W2)联立解得W＝1500J。答案：(1)CD(2)引力C(3)1500J2．(2018·江苏高考)(1)如图1所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则________。A．空气的相对湿度减小B．空气中水蒸气的压强增大C．空气中水的饱和汽压减小D．空气中水的饱和汽压增大(2)一定量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表。则T1________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400～500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。速率区间－1各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%温度T1温度T2100以下0.71.4100～2005.48.1200～30011.917.0300～40017.421.4400～50018.620.4500～60016.715.1600～70012.99.2700～8007.94.5800～9004.62.0900以上3.90.9(3)如图2所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105Pa，经历A→B→C→A的过程，整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。解析：(1)温度计示数减小说明水在蒸发，这是因为空气的相对湿度减小了，故A正确。空气中水的饱和汽压与空气温度有关，温度不变，水的饱和汽压不变，故C、D错误。水的饱和汽压不变，空气的相对湿度减小，所以空气中水蒸气的压强减小，故B错误。(2)温度大时，速率大的分子比例较大，故T1T2。温度一定，气体分子速率分布情况不变，故泄漏前后速率处于400～500m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比保持不变。(3)整个过程中，外界对气体做功W＝WAB＋WCA，且WCA＝pA(VC－VA)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得WAB＝－(Q＋WCA)代入数据得WAB＝－138.6J，即气体对外界做的功为138.6J。答案：(1)A(2)大于等于(3)138.6J3．(2019·南京、盐城二模)(1)下列说法中正确的有________。A．乙醚液体蒸发为气体的过程中分子势能变大B．一定质量的理想气体，体积不变时压强和摄氏温度成正比C．当液面上方的蒸汽达到饱和状态后，液体分子不会从液面飞出D．用油膜法测油酸分子直径时，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径(2)图甲是岩盐晶体的平面结构，图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同，由此可知，晶体具有________(选填“各向同性”或“各向异性”)的性质。图乙中液体表面层内分子间距离大于分子平衡距离r0，因此表面层内分子间作用力表现为________。(3)在大气中，空气团运动时经过各气层的时间很短，因此，运动过程中空气团与周围空气热量交换极少，可看做绝热过程。潮湿空气团在山的迎风坡上升时，水汽凝结成云，到山顶后变得干燥，然后沿着背风坡下降时升温，气象上称这股干热的气流为焚风。①空气团在山的迎风坡上升时温度降低，试说明其原因？②设空气团的内能U与温度T满足U＝CT(C为一常数)，空气团沿着背风坡下降过程中，外界对空气团做的功为W，求此过程中空气团升高的温度ΔT。解析：(1)蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功，增加分子势能，故A正确。根据pVT＝C可知一定质量的理想气体，体积不变时压强和绝对温度成正比，选项B错误；当液面上方的蒸汽达到饱和状态后，进入液体和从液面飞出的分子数相等，选项C错误；用油膜法测油酸分子直径时，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径，选项D正确。(2)题图甲是岩盐晶体的平面结构，图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同，由此可知，晶体具有各向异性的性质。题图乙中液体表面层内分子间距离大于分子平衡距离r0，因此表面层内分子间作用力表现为引力。(3)①坡上空气压强小，气团绝热膨胀，对外做功，温度降低。②根据U＝CT得ΔU＝CΔT①由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W②Q＝0③联立①②③解得ΔT＝WC。答案：(1)AD(2)各向异性引力(3)①坡上空气压强小，气团绝热膨胀，对外做功，温度降低②WC4．(1)下列说法正确的是________。A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．温度是分子平均动能的标志C．水的饱和汽压随温度的升高而增大D．一定质量的理想气体，吸收热量后温度一定升高(2)一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中a→b是等温过程，气体对外界做功100J；b→c是绝热过程，外界对气体做功150J；c→a是等容过程，则b→c的过程中气体温度________(选填“升高”“降低”或“不变”)，a→b→c→a的过程中气体放出的热量为________J。(3)如图所示为一个防撞气包，包内气体在标准状况下体积为336mL，已知气体在标准状态下的摩尔体积V0＝22.4L/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，求气包内(结果均保留两位有效数字)：①气体的分子个数；②气体在标准状况下每个分子所占的体积。解析：(1)布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，故选项A错误；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，故选项B正确；水的饱和汽压与温度有关，随温度的升高而增大，故选项C正确；一定质量的理想气体从外界吸收热量，若同时对外做功，内能不一定增大，所以温度不一定升高，故选项D错误。(2)b→c过程，因为体积减小，故外界对气体做功W0，根据热力学第一定律有：ΔU＝W＋Q，又因为绝热过程Q＝0，故ΔU0，内能增加，温度升高；a→b是等温过程，则ΔUa→b＝0，气体对外界做功100J，则Wa→b＝－100J，则根据热力学第一定律有：Qa→b＝100J；b→c是绝热过程，则Qb→c＝0，外界对气体做功150J，则Wb→c＝150J，则根据热力学第一定律有：ΔUb→c＝150J；由于c→a是等容过程，外界对气体不做功Wc→a＝0，压强减小，则温度降低，放出热量，由于a→b是等温过程，所以放出的热量等于b→c增加的内能，即Qc→a＝－150J，则根据热力学第一定律有：ΔUc→a＝－150J；综上所述，a→b→c→a的过程中气体放出的热量为Q＝50J。(3)①由题意可知，分子数目为：N＝VV0NA＝9.0×1021个。②由题意可知气体在标准状况下每个分子所占的体积为：V′＝V0NA＝3.7×10－26m3。答案：(1)BC(2)升高50(3)①9.0×1021个②3.7×10－26m35．(2019·江苏七市三模)(1)下列说法中正确的有________。A．只有在温度较高时，香水瓶盖打开后才能闻到香水味B．冷水中的某些分子的速率可能大于热水中的某些分子的速率C．将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于多晶体D．表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的，其方向与液面平行(2)1912年，英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室，结构如图所示，在一个圆筒状容器中加入少量酒精，使云室内充满酒精的饱和蒸汽。迅速向下拉动活塞，室内气体温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)，酒精的饱和汽压________(选填“升高”“不变”或“降低”)。(3)如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置，用截面积为S的轻活塞在气缸内封闭着体积为V0的气体，此时气体密度为ρ0。在活塞上加一竖直向下的推力，使活塞缓慢下降到某位置O，此时推力大小F＝2p0S。已知封闭气体的摩尔质量为M，大气压强为p0，阿伏加德罗常数为NA，环境温度不变。求活塞下降到位置O时：①封闭气体的体积V；②封闭气体单位体积内的分子数n。解析：(1)将香水瓶盖打开，整个房间都能闻到香水味，这属于扩散现象，在任何温度下都会发生扩散现象，温度越高扩散的越快，故A错误；物体的温度高，分子的平均动能大，但由于分子运动是无规则的，冷水中的某些分子的速率可能大于热水中的某些分子的速率，故B正确；将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于单晶体，故C错误；表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行，使液面收缩，故D正确。(2)迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，放出热量温度降低，因为温度降低，所以酒精的饱和汽压将降低。(3)①由玻意耳定律有：p0V0＝p0＋FSV解得：V＝13V0②密闭气体的摩尔数n0＝ρ0V0M单位体积内的分子数n＝n0NAV解得：n＝3ρ0NAM。答案：(1)BD(2)降低降低(3)①13V0②3ρ0NAM