高考物理复习知识点：热力学定律能量守恒

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高考物理复习知识点：热力学定律能量守恒

一、选择题(本题共6小题，共48分)

1.已知某气体的摩尔体积为VA，摩尔质量为MA，阿伏加德罗常数为NA，则根据以上数据可以估算出的物理量是()

A.分子质量B.分子体积

C.分子密度D.分子间平均距离

解析：根据m=MANA可知选项A正确;由于气体分子间距很大，故无法求出分子的体积和密度，选项B、C错误;由V=VANA=d3可知选项D正确.

答案：AD

2.如图1-13所示为两分子间距离与分子势能之间的关系图象，则下列

说法中正确的是()

A.当两分子间距离r=r1时，分子势能为零，分子间相互作用的引力

和斥力也均为零

B.当两分子间距离r=r2时，分子势能最小，分子间相互作用的引力

和斥力也最小

C.当两分子间距离r

斥力也增大

D.当两分子间距离r>r2时，随着r的增大，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大

解析：当两分子间距离r=r1时，分子势能为零，但rr2时，由图象可以看出分子势能随着r的增大而增大，而分子间相互作用的引力和斥力逐渐减小，选项D错误.

答案：C

3.下列说法中正确的是()

A.给轮胎打气的过程中，轮胎内气体内能不断增大

B.洒水车在不断洒水的过程中，轮胎内气体的内能不断增大

C.太阳下暴晒的轮胎爆破，轮胎内气体内能减小

D.拔火罐过程中，火罐能吸附在身体上，说明火罐内气体内能减小

解析：给轮胎打气的过程中，轮胎内气体质量增加，体积几乎不变，压强增加，温度升高，内能增加，选项A正确;洒水车内水逐渐减小，轮胎内气体压强逐渐减小，体积增大，对外做功，气体内能减小，选项B错误;轮胎爆破的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，选项C正确;火罐内气体温度逐渐降低时，内能减小，选项D正确.

答案：ACD

4.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是()

A.可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化

B.理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小

C.布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈

D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的

解析：根据热力学第二定律知机械能可以完全转化为内能，而内能向机械能的转化是有条件的，A项错.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，而气体压强大小宏观上取决于气体的温度与体积，温度升高，若体积增大，气体的压强可能减小，B项正确.布朗运动是布朗颗粒的运动而非液体分子的运动，但它反映了液体分子运动的无规则性，温度越高，布朗运动越显著，C项错误.利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，理论上满足热力学第一、第二定律，这在原理上是可行的，D项正确.

答案：BD

5.下面关于分子力的说法中正确的有()

A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力

B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力

C.将打气管的出口端封住，向下压活赛，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力

D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力

解析：逐项分析如下

选项诊断结论

A原来分子间距r等于r0，拉长时r>r0，表现为引力√

B压缩时r

C压缩到一定程度后，空气很难再压缩，是气体分子频繁撞击活塞产生的气体压强增大的结果×

D磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用×

答案：AB

6.电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是()

A.打开冰箱门让压缩机一直工作，可使室内温度逐渐降低

B.在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量

C.在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量

D.电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律

解析：电冰箱工作过程中，消耗电能的同时部分电能转化为内能，故室内温度不可能降低，选项A错误;制冷剂在内管道膨胀吸热，在外管道被压缩放热，选项B、C正确;电冰箱的工作原理并不违背热力学第二定律，选项D错误.

答案：BC

二、非选择题(本题共6小题，共52分)

7.某同学学到分子动理论后，想估算一瓶纯净水所包含的水分子数目，已知一瓶纯净水的体积是600mL，则所含水分子的个数约为________个.(结果保留1位有效数字，已知水的摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数取6.0×1023mol-1)

解析：根据m=ρV及n=mM×NA解得：n=2×1025个.

答案：2×1025

8.将下列实验事实与产生的原因对应起来

A.水与酒精混合体积变小

B.固体很难被压缩

C.细绳不易拉断

D.糖在热水中溶解得快

E.冰冻食品也会变干

a.固体分子也在不停地运动

b.分子运动的剧烈程度与温度有关

c.分子间存在引力

d.分子间存在斥力

e.分子间存在着空隙

它们的对应关系分别是：A-________;B-________;C-________;D-________;E-________(在横线上填上与实验事实产生原因前后对应的符号).

答案：edcba

9.用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：

①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2;

②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0;

③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水;

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;

⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;

⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格.

上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是____________________;错误的步骤是____________________(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式d=________.

解析：本题考查的是用油膜法测分子直径，意在考查学生对单分子油膜的理解和粗略估算能力.本实验中为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度为V1/V2，一滴油酸溶液的体积为V0/n，一滴油酸溶液中含纯油酸体积为V1V0nV2，一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na2，所以油膜厚度即分子直径d=V1V0NV2a2n.

答案：将痱子粉均匀撒在水面上错误的步骤是⑥，应该是不足半个格的舍去，多于半个格的算一格V1V0NV2a2n

10.(1)下列说法正确的是________.

A.空中下落的雨滴呈球形是因为液体有表面张力

B.布朗运动表明了分子越小，分子运动越剧烈

C.由能的转化和守恒定律知道，能源是不会减少的

D.液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性

(2)如图1-14所示，一个绝热活塞将绝热容器分成A、B两部分，用控制阀K固定活塞，保持A体积不变，给电热丝通电，则此过程中气体A的内能________，温度________;拔出控制阀K，活塞将向右移动压缩气体B，则气体B的内能________.

解析：(1)布朗运动表明了固体颗粒越小，液体温度越高，液体分子运动越剧烈，B错误;由能的转化和守恒定律知道，能量是守恒的，但能源是会不断减少的，能量与能源的意义不同，C错误.

(2)给电热丝通电，A容器温度升高，气体内能增加;拔出控制阀K，活塞将向右移动压缩气体B，对B做正功，气体B的内能增加.

答案：(1)AD(2)增加升高增加

11.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7×105J，气体内能减少

1.3×105J，则此过程中气体________(填"吸收"或"放出")的热量是________J.此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0×105J的功，同时吸收了

6.0×105J的热量，则此过程中，气体内能增加了________J.

解析：根据热力学第一定律得：W=1.7×105J，ΔU=-1.3×105J，代入ΔU=W+Q可得，Q=-3.0×105J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105J;同理W=-5×105J，Q=6×105J，ΔU=W+Q=1.0×105J，即内能增加了1.0×105J.

答案：放出3.0×1051.0×105

12.某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，

并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将

烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图1-15所

示.

(1)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是________.

A.该密闭气体分子间的作用力增大

B.该密闭气体组成的系统熵增加

C.该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的

D.该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和

(2)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为________.

(3)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了________J;若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度________(填"升高"、"降低"或"不变").

解析：(1)一切自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，B正确;气球膨胀分子间的距离增大，分子间的作用力减小，A错误;气体的压强是由于气体分子频繁的撞击容器壁产生的，C错误;因气体分子之间存在间隙，所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和，D错误.

(2)该密闭气体的分子个数为n=ρVMNA.

(3)根据热力学第一定律ΔU=W+Q得：ΔU=-0.6J+0.9J=0.3J;气球在膨胀过程中对外界做功，气球内气体的温度必降低.

答案：(1)B(2)ρVMNA(3)0.3降低

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