1、第第 1 1 章章 分子动理论与气体实验定律分子动理论与气体实验定律 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题共 10 小题， 每小题 5 分， 共 50 分。 其中 16 题为单项选择题， 710 题为多项选择题) 1.以下说法错误的是( ) A.一般分子直径的数量级为 10 10 m B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.分子间同时存在分子引力和分子斥力 D.扩散现象说明分子做无规则运动 解析 由分子动理论可知选项 C、D 正确；一般分子直径的数量级为 10 10 m，选 项 A 正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，但布朗运动间接反映了液体或气 体分子在永不停息地做无
2、规则运动，选项 B 错误。 答案 B 2.我国已开展空气中 PM2.5 浓度的监测工作。PM2.5 是指空气中直径等于或小于 2.5 m 的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入 后对人体形成危害。矿物燃料燃烧排放的烟尘是形成 PM2.5 的主要原因。下列关 于 PM2.5 的说法中正确的是( ) A.PM2.5 的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当 B.PM2.5 在空气中的运动属于分子热运动 C.PM2.5 的运动轨迹是由气流的运动决定的 D.PM2.5 必然有内能 解析 PM2.5 的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A 错误；PM2.5 在空气中的 运动不属于分
3、子热运动，B 错误；PM2.5 的运动轨迹是由大量空气分子对 PM2.5 无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C 错误；PM2.5 内部的热运动不可能 停止，故 PM2.5 必然有内能，D 正确。 答案 D 3.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离( ) A.阿伏伽德罗常数、气体摩尔质量和质量 B.阿伏伽德罗常数、气体摩尔质量和密度 C.阿伏伽德罗常数、气体质量和体积 D.该气体的密度、体积和摩尔质量 解析 知道阿伏伽德罗常数、气体摩尔质量和质量，可以求出分子质量，但求不 出分子体积，求不出分子间的平均距离，故 A 错误；已知气体的密度，可以求出 单位体积气体的质量，知
4、道气体摩尔质量可以求出单位体积气体物质的量，知道 阿伏伽德罗常数可以求出单位体积分子个数，可以求出分子体积，可以进一步求 出分子间的平均距离，故 B 正确；知道阿伏伽德罗常数、气体质量与体积，可以 求出气体的密度，求不出气体分子体积，求不出气体分子间的平均距离，故 C 错 误；知道该气体的密度、体积和摩尔质量，可以求出该体积气体物质的量，求不 出气体分子体积，求不出分子间的平均距离，故 D 错误。 答案 B 4.如图是一定质量的某种气体的等压线，等压线上的 a、b 两个状态比较，下列说 法正确的是( ) A.在相同时间内撞在单位面积上的分子数，b 状态较多 B.在相同时间内撞在单位面积上的分子
5、数，a 状态较多 C.在相同时间内撞在相同面积上的分子数，两状态一样多 D.单位体积的分子数，两状态一样多 解析 b 状态比 a 状态体积大，故单位体积分子数 b 状态比 a 状态少，D 错误；b 状态比 a 状态温度高，其分子平均动能大，而 a、b 状态压强相等，故相同时间内 撞到单位面积上的分子数 a 状态较多，B 正确，A、C 错误。 答案 B 5.一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如图所示的 三种状态时的温度关系是( ) A.TATBTC B.TATBTC D.TBTATC 解析 由题图可知 VAVBVC， pApCTATC， D 正确。 答案 D 6.对于一定
6、质量的理想气体，下列说法中正确的是( ) A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体温度升高，则气体分子的热运动变得更加剧烈，每个分子的速率都增大 C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D.当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小 解析 气体分子间有较大空隙，气体分子的体积之和远小于气体的体积，所以选 项 A 错误；气体温度升高，分子热运动变得更加剧烈，但不是每个分子的速率都 增大，则选项 B 错误；由压强的定义可知：单位面积上的压力叫压强，器壁内侧 受到的压力就是气体分子对器壁不断碰撞而产生的，所以选项 C 正确；当气体膨 胀时，气体的温度如何变化
7、无法确定，故内能如何变化也无法确定，所以选项 D 错误。 答案 C 7.如图所示， 两端开口的弯管， 左管插入水银槽中， 右管有一段高为 h 的水银柱， 中间封有一段空气，则( ) A.弯管左管内外水银面的高度差为 h B.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升 D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升 解析 对右管中的水银分析知， 管中气体压强比大气压强多 h cmHg， 所以弯管左 管内外水银面的高度差为 h，故 A 正确；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不 变，体积不变，故 B 错误；封闭气体温度和压强不变，体积不变，所以弯管
8、向下 移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升，故 C 正确；环境温度升高，气体压强 不变，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，故 D 正确。 答案 ACD 8.如图所示，甲分子固定在坐标原点 O，乙分子只在分子力作用下沿 x 轴运动， 两分子间的分子势能 Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示， 图中分子势 能的最小值为E0。若两分子所具有的总能量为 0，则下列说法中正确的是( ) A.乙分子在 P 点(xx2)时，加速度最大 B.乙分子在 P 点(xx2)时，其动能为 E0 C.乙分子在 Q 点(xx1)时，处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为 xx1 解析 由题图可知， 乙分子
9、在 P 点(xx2)时， 动能最大， 速度最大， 加速度为零， 由于两分子总能量为零，所以，乙分子在 P 点(xx2)时有 Ek(E0)0，解得 EkE0，A 错误，B 正确；乙分子在 Q 点(xx1)时，动能并非最大，即加速度不 等于零， 不是平衡状态， C 错误； 乙分子在 x1处时， 分子势能为零， 动能亦为零， 因此，乙分子的运动范围为 xx1，选项 D 正确。 答案 BD 9.如图所示表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态， 图中 ad 平行于 横轴，ab 的延长线过原点，以下说法正确的是( ) A.从状态 d 到 c，气体体积减小 B.从状态 c 到 b，气体体积减小 C.
10、从状态 a 到 d，气体体积增大 D.从状态 b 到 a，气体温度升高 解析 气体从状态 d 到状态 c，温度不变，但是由于压强减小，所以体积增大， 故选项 A 错误；气体从状态 c 到状态 b 是一个降压、降温过程，同时体积减小， 故选项 B 正确； 气体从状态 a 到状态 d 是一个等压、 升温的过程， 同时体积增大， 故选项 C 正确； 根据图像， 气体从状态 b 到状态 a 气体温度升高， 故选项 D 正确。 答案 BCD 10.如图所示，在一个圆柱形的导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，活塞与气 缸壁间是密封而光滑的，一弹簧秤挂在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上，当 外界气温升高(大
11、气压不变)时( ) A.弹簧秤示数变大 B.弹簧秤示数变小 C.弹簧秤示数不变 D.气缸的底部下降 解析 对活塞受力分析，可知 Fmgp0SpS 以气缸为研究对象受力分析如图所示，则有 p0SMgpS 解得 pp0Mg S 因为 M、S、p0均为不变量，在气体温度变化时，气体的压强不变，故气体在此 过程中做等压膨胀。由此可知，弹簧秤的示数不变，活塞位置不变，气缸的底部 下降，故正确选项为 C、D。 答案 CD 二、非选择题(共 5 个题，共 50 分) 11.(6 分)如图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化 的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管 A 臂插入烧瓶
12、中，B 臂与玻 璃管 C 下部用橡胶管连接， C 管开口向上， 一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。 开始时，B、C 内的水银面等高。 (1)若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将 C 管_(填“向上” 或“向下”)移动，直至_。 (2)实验中多次改变气体温度，用 t 表示气体升高的摄氏温度，用 h 表示 B 管内 水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是( ) 解析 (1)瓶内气体压强等于外界大气压，当温度升高时，瓶内气体压强增大，B 管中液面下降，要想使瓶内气体压强保持不变，必须使 B、C 管中水银面再次等 高，故应将 C 管向下移动，直至水银面持平。 (2)设B管的横截面积为S，
13、 根据盖吕萨克定律， V T V T hS t 常量， 即ht， 所以应选 A。 答案 (1)向下 B、C 两管内水银面等高 (2)A 12.(8 分)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为 每 2 000 mL 溶液中有纯油酸 1 mL。 用注射器测得 1 mL 上述溶液有 200 滴， 把一 滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近 似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为 1 cm，则每一滴油酸酒精溶液中含 有纯油酸的体积是_ mL，油酸膜的面积是_ cm2。据上述数据，估 测出油酸分子的直径是_ m。 解析 每一滴油酸酒精溶液中含有
14、纯油酸的体积为 V 1 2 000 1 200 mL2.510 6mL。 由题图可知油酸膜的面积是 41 cm2， 由公式 dV S得 d6.110 10 m。 答案 2.510 6 41 6.11010 13.(10 分)如图所示，一密闭容器内贮有一定质量的气体，不导热的光滑活塞将容 器分隔成左右两部分。开始时，两部分气体的体积、温度和压强都相同，均为 V0 15 L， T0300 K 和 p01.0105 Pa。 将右侧气体加热， 而左侧仍保持原来温度， 平衡时测得左侧气体的压强为 p1.5105 Pa，求： (1)左侧气体的体积； (2)右侧气体的温度。 解析 (1)对左侧气体，由玻意耳
15、定律得：p0V0pV 所以左侧气体体积 V10 L。 (2)对右侧气体，体积为 V2V0V20 L 压强与左侧相同，均为 p 由理想气体状态方程，得：p0V0 T0 pV T 解得 T600 K。 答案 (1)10 L (2)600 K 14.(12 分)如图所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明 玻璃板，集热器容积为 V0，开始时内部封闭气体的压强为 p0，经过太阳曝晒，气 体温度由 T0300 K 升至 T1350 K。 (1)求此时气体的压强； (2)保持 T1350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到 p0。求集热器 内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
16、 解析 (1)由题意知，气体体积不变，由查理定律得 p0 T0 p1 T1 所以此时气体的压强 p1T1 T0p0 350 300p0 7 6p0。 (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为 V2，由玻意耳定律 可得 p1V0p0V2 可得 V2p1V0 p0 7 6V0 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为 V0 7 6V0 6 7。 答案 (1)7 6p0 (2) 6 7 15.(14 分)如图所示，有两个不计质量的活塞 M、N 将两部分理想气体封闭在绝热 气缸内，温度均是 27 。M 活塞是导热的，N 活塞是绝热的，均可沿气缸无摩擦 地滑动，已知活塞的横截面积
17、均为 S2 cm2，初始时 M 活塞相对于底部的高度为 H27 cm，N 活塞相对于底部的高度为 h18 cm。现将一质量为 m400 g 的小 物体放在 M 活塞的上表面上，活塞下降。已知大气压强为 p01.0105 Pa，g 10 m/s2。 (1)求下部气体的压强为多大； (2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为 127 ， 求稳定后活塞 M、N 距离底部的高度。 解析 (1)将两个活塞和重物作为整体进行受力分析得 pSmgp0S 解得 p1.2105 Pa。 (2)对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得 p0hS T1 ph2S T2 得 h220 cm 对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得 p0(Hh)SpLS 得 L7.5 cm 故此时活塞 M 距离底端的距离为 H2h2L20 cm7.5 cm27.5 cm。 答案 (1)1.2105 Pa (2)27.5 cm 20 cm