綜合題(每小題15分，共90分)

　　1.(1)如圖所示，某種自動洗衣機(jī)進(jìn)水時，洗衣機(jī)缸內(nèi)水位升高，與洗衣缸相連的細(xì)管中會封閉一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量.試分析下列問題：

　　(1)洗衣機(jī)進(jìn)水時，洗衣缸內(nèi)水位緩慢升高，設(shè)細(xì)管內(nèi)空氣溫度不變，則關(guān)于封閉的空氣，下列說法正確的是______.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.氣體分子的熱運(yùn)動加劇

　　B.氣體分子的平均動能增大

　　C.空氣體積變小，壓強(qiáng)變大

　　D.空氣的內(nèi)能保持不變

　　E.空氣對外放出熱量

　　(2)若進(jìn)水前細(xì)管內(nèi)空氣的體積為V0，壓強(qiáng)為p0，當(dāng)洗衣缸內(nèi)水位緩慢升高(假設(shè)細(xì)管內(nèi)空氣溫度不變)，被封閉空氣的壓強(qiáng)變?yōu)棣羛0(α>1)時，計(jì)算細(xì)管內(nèi)的進(jìn)水量.

　　答案：(1)CDE　(2)V0

　　解析：(1)空氣溫度不變，所以氣體分子熱運(yùn)動的劇烈程度不變，氣體分子的平均動能不變，由于空氣可視為理想氣體，所以空氣的內(nèi)能不變，選項(xiàng)A、B錯誤，D正確;空氣溫度不變，體積變小，由玻意耳定律可知，空氣壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)C正確;空氣體積變小，外界對空氣做功，而空氣的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，空氣對外放出熱量，選項(xiàng)E正確.

　　(2)設(shè)細(xì)管內(nèi)的進(jìn)水量為V，則由玻意耳定律得：p0V0=αp0(V0-V)

　　解得V=V0.

　　2.(1)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快

　　B.擴(kuò)散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)

　　C.擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的

　　D.擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生

　　E.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的

　　(2)如圖，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉;A側(cè)空氣柱的長度l=10.0 cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)=3.0 cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1=10.0 cm 時將開關(guān)K關(guān)閉.已知大氣壓強(qiáng)p0=75.0 cmHg.

　　求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長度;

　　此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長度.

　　答案：(1)ACD　(2)12.0 cm　13.2 cm

　　解析：(1)擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，選項(xiàng)A正確.擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動引起的，不是一種化學(xué)反應(yīng)，選項(xiàng)B、E錯誤，C正確.擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，選項(xiàng)D正確.

　　(2)以cmHg為壓強(qiáng)單位.設(shè)A側(cè)空氣柱長度l=10.0 cm 時的壓強(qiáng)為p;當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1=10.0 cm 時，空氣柱的長度為l1，壓強(qiáng)為p1.由玻意耳定律得

　　pl=p1l1

　　由力學(xué)平衡條件得

　　p=p0+h

　　打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長度的增加逐漸減小，B、A兩側(cè)水銀面的高度差也隨之減小，直至B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止.由力學(xué)平衡條件有

　　p1=p0-h1

　　聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得

　　l1=12.0 cm.

　　②當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時，設(shè)A側(cè)空氣柱的長度為l2，壓強(qiáng)為p2.由玻意耳定律得

　　pl=p2l2

　　由力學(xué)平衡條件有

　　p2=p0

　　聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得

　　l2=10.4 cm

　　設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長度為Δh，依題意得

　　Δh=2(l1-l2)+h1

　　聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得

　　Δh=13.2 cm.

　　3.(2015·鄭州名校聯(lián)考)(1)以下說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.在較暗的房間里，從射進(jìn)來的陽光中，可以看到懸浮在空氣中的微粒在不停地運(yùn)動，這些微粒的運(yùn)動不是布朗運(yùn)動

　　B.在裝有水的密閉容器中，液體水與水蒸氣達(dá)到動態(tài)平衡后，液體水中不再有水分子逸出液體表面，也沒有水蒸氣分子回到液體水中

　　C.給農(nóng)田松土的目的是破壞土壤里的毛細(xì)管，使地下的水分不會被快速引上來而蒸發(fā)掉

　　D.液晶具有光學(xué)各向異性

　　E.一定質(zhì)量的物質(zhì)，汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等

　　(2)夏天，小明騎自行車出門時發(fā)現(xiàn)自行車輪胎氣不足了，于是用打氣筒為自行車充氣，到達(dá)目的地后，由于自行車一直受到太陽光暴曬發(fā)生車胎爆裂.已知打氣筒的容積為V0，輪胎容積為打氣筒容積的20倍，輪胎內(nèi)原有氣體壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，小明通過充氣讓輪胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到2p0，輪胎能夠承受的最高氣壓為2.5p0，設(shè)充氣過程和爆胎過程氣體溫度不變，則：

　　小明給自行車充了多少次氣?

　　爆胎瞬間輪胎內(nèi)氣體的溫度是多少?

　　爆胎過程中氣體是吸熱還是放熱?

　　答案：(1)ACD　(2)20次　1.25T0　吸熱

　　解析：(1)能用肉眼直接看到的微粒是很大的顆粒，微粒的運(yùn)動是空氣對流和重力作用的結(jié)果，不是布朗運(yùn)動，A選項(xiàng)正確;在裝有水的密閉容器中，液體水與水蒸氣達(dá)到動態(tài)平衡后，液體水中仍然有水分子逸出液體表面，也有水蒸氣分子回到液體水中，逸出水面的水分子和回到液體水中的水蒸氣分子數(shù)目相等，B選項(xiàng)錯誤;液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，D選項(xiàng)正確;一定質(zhì)量的物質(zhì)，在一定的溫度和壓強(qiáng)下，汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等，E選項(xiàng)錯誤.

　　(2)充氣過程是等溫變化，設(shè)小明給自行車充了n次氣

　　p0(n+20)V0=2p0×20V0

　　代入數(shù)據(jù)解得n=20.

　　爆胎前溫度升高時，氣體做等容變化

　　=

　　代入數(shù)據(jù)解得T=1.25T0.

　　爆胎過程中溫度不變，氣體內(nèi)能不變，氣體體積增大，對外做功，由ΔU=W+Q知，氣體吸熱.

　　4.(1)在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1 g水在沸騰時吸收了2 260 J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對外做了170 J的功.已知阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1，水的摩爾質(zhì)量M=18 g/mol.下列說法中正確的是________.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.分子間的平均距離增大

　　B.水分子的熱運(yùn)動變得更劇烈了

　　C.水分子總勢能的變化量為2 090 J

　　D.在整個過程中能量是不守恒的

　　E.1 g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個

　　(2)用傳統(tǒng)的打氣筒給自行車打氣時，不好判斷是否已經(jīng)打足了氣.某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們經(jīng)過思考，解決了這一問題.他們在傳統(tǒng)打氣筒基礎(chǔ)上進(jìn)行了如圖所示的改裝：圓柱形打氣筒高H，內(nèi)部橫截面積為S，底部有一單向閥門K，厚度不計(jì)的活塞上提時外界大氣可從活塞四周進(jìn)入，活塞下壓時可將打氣筒內(nèi)氣體推入容器B中，B的容積VB=3HS，向B中打氣前A、B中氣體初始壓強(qiáng)均為p0，該組同學(xué)設(shè)想在打氣筒內(nèi)壁焊接一卡環(huán)C(體積不計(jì))，C距氣筒頂部高度為h=H，這樣就可以自動控制容器B中的最終壓強(qiáng).求：

　　假設(shè)氣體溫度不變，則第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時，容器B內(nèi)的壓強(qiáng)是多少?

　　要使容器B內(nèi)壓強(qiáng)不超過5p0，h與H之比應(yīng)為多少?

　　答案：(1)ACE　(2)1.2p0

　　解析：(1)液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項(xiàng)A正確;溫度是分子熱運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運(yùn)動的劇烈程度是相同的，選項(xiàng)B錯誤;水發(fā)生等溫變化，分子平均動能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，可得水的內(nèi)能的變化量為ΔU=2 260 J-170 J=2 090 J，即水的內(nèi)能增大2 090 J，則水分子的總勢能增大了2 090 J，選項(xiàng)C正確;在整個過程中能量是守恒的，選項(xiàng)D錯誤;1 g水所含的分子數(shù)為n=NA=×6.0×1023=3.3×1022(個)，選項(xiàng)E正確.

　　(2)第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時，設(shè)容器B內(nèi)的壓強(qiáng)為pB，C距底部H-h=，由玻意耳定律得

　　p0(VB+HS)=pB

　　解得pB=1.2p0.

　　對打氣筒內(nèi)的氣體，要使容器B內(nèi)壓強(qiáng)不超過5p0，意味著活塞從頂端下壓至C處時，打氣筒C處以下的壓強(qiáng)不能超過5p0，由玻意耳定律得p0HS=5p0(H-h)S

　　解得=.

　　5.(1)下列說法正確的是________.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨著分子之間的距離的減小而增大

　　B.溫度升高時，物體內(nèi)所有分子的動能都增大，所以物體的平均動能增大

　　C.一切與熱現(xiàn)象相聯(lián)系的自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行

　　D.懸浮在水中的花粉顆粒越大，在某一瞬間撞擊它的水分子數(shù)就越多，布朗運(yùn)動也就越明顯

　　E.理想氣體可以無限壓縮，其內(nèi)能僅由分子熱運(yùn)動的能量組成

　　(2)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體的p­V圖象，氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，再由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，其中的狀態(tài)c到狀態(tài)a為等溫過程.已知?dú)怏w在狀態(tài)a時的絕對溫度Ta=300 K，在狀態(tài)b時的體積Vb=22.4 L，求：

　　氣體在狀態(tài)c時的體積Vc;

　　比較氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c過程從外界吸收的熱量Q與它對外做的功W的大小關(guān)系，并簡要說明理由.

　　答案：(1)ACE　(2)見解析

　　解析：(1)當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，隨著分子間距離的減小，分子力和分子勢能是增大的，A正確;溫度升高時，物體的分子平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大，B錯誤;一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行，這是熱力學(xué)第二定律的物理意義，C正確;懸浮在水中的花粉顆粒越大，在某一瞬間撞擊它的水分子數(shù)就越多，受力越容易趨于平衡，布朗運(yùn)動越不明顯，D錯誤;理想氣體是一種理想化模型，略去分子的大小而視為質(zhì)點(diǎn)，可以無限壓縮，分子間無相互作用力，因而其內(nèi)能僅由分子熱運(yùn)動能量組成，E正確.

　　(2)氣體從c→a為等溫過程，pa=3 atm，pb=1 atm，Ta=300 K

　　根據(jù)玻意耳定律得：paVa=pcVc

　　由題圖可知從a→b為等容過程，有：Va=Vb=22.4 L

　　而pa=3 atm，pb=pc=1 atm

　　結(jié)合得：Vc=67.2 L.

　　氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c是等壓膨脹過程，氣體體積增大，氣體對外做正功，也就是外界對的氣體做負(fù)功.

　　根據(jù)蓋—呂薩克定律可知，氣體體積增大時，溫度升高，氣體的內(nèi)能增大;根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知：

　　ΔU=Q+(-W)

　　即Q=ΔU+W，則氣體從外界吸收的熱量Q大于氣體對外所做的功.

　　6.(2015·湖北八校一聯(lián))

　　(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其V­T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列判斷正確的是________.(填正確答案標(biāo)號)

　　A.過程ab中氣體一定吸熱

　　B.pc=pb>pa

　　C.過程bc中分子勢能不斷增大

　　D.過程bc中每一個分子的速率都減小

　　E.過程ca中氣體吸收的熱量等于對外做的功

　　(2)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在圓筒形的缸內(nèi).缸壁不可導(dǎo)熱，缸底導(dǎo)熱，缸底到開口處高h(yuǎn).輕質(zhì)活塞不可導(dǎo)熱，厚度可忽略，橫截面積S=100 cm2，剛開始處于汽缸頂部.若在活塞上緩慢傾倒一定質(zhì)量的沙子，活塞下移時再次平衡.已知室溫為t0=27 ℃，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa，不計(jì)一切摩擦，取g=10 m/s2.

　　求傾倒的沙子的質(zhì)量m;

　　若對缸底緩慢加熱，當(dāng)活塞回到缸頂時被封閉氣體的溫度t2為多大?

　　答案：(1)ABE　(2)12.5 kg　64.5 ℃

　　解析：(1)由題圖知，過程ab中氣體體積不變，溫度升高，內(nèi)能增加，氣體對外界不做功，由熱力學(xué)第一定律知，氣體一定吸熱，A正確;由=C知，過程bc為等壓過程，而氣體由a到b，體積不變，溫度升高，則壓強(qiáng)增大，故B正確;由于是理想氣體，則過程bc中分子勢能不變，而溫度不斷降低，則氣體分子的平均動能減小，但并非每一個分子的速率都減小，C、D錯誤;氣體由c到a，溫度不變，體積增大，氣體內(nèi)能不變，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律知，氣體吸收熱量且吸收的熱量等于對外做的功，E正確.

　　(2)由玻意耳定律有p0Sh=S×

　　代入數(shù)據(jù)有m=12.5 kg.

　　由蓋—呂薩克定律有=

　　解得t2=64.5 ℃.