- 分子势能
- 共49题
右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离的关系曲线。下列说法正确的是
正确答案
解析
分子间距等于r0时分子势能最小,即r0= r2。当r小于r1时分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力;当r大于r2时分子力表现为引力,A错BC对。在r由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功分子势能减小,D错误。
知识点
(1)下列说法正确的是
A,相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大
B,颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体
C,自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因
D,气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关
E,气体在等压膨胀过程中温度一定不变。
(2)图中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面积均为s的容器组成。左侧容器足够高,上端敞开,右侧容器上端由导热材料封闭,两容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气。大气的压强为P0,温度为T0=273k,两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0。1P0。系统平衡时,各气柱的高度如图所示。现将系统底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后氢气柱高度为0。8h,氮气和氢气均可视为理想气体。
求:①第二次平衡时氮气的体积。②水的温度。
正确答案
答案: (1)ACD(6分)
解析
(2) ①考虑氢气的等温过程,该过程的初态压强为,体积为,末态体积为
设末态的压强为p,由玻意耳定律得 (3分)
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程,该过程的初态压强为 ,体积为V:末态压强为,体积为,则
。 (1分) (1分)
由玻意耳定律得 (2分)
②活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程,该过程的初态体积和温度分别 为和,末态体积为,设末态温度为T,由盖·吕萨克定律得
(2分)
知识点
(1)以下说法正确的是
A.当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大
B.某物体温度升高,则该物体分子热运动的总动能一定增大
C.液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的
D.自然界发生的一切过程能量都守恒,符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
(2)某次科学实验中,从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热气缸,把它放在大气压强为P0=1atm、温度为t0=27oC的环境中自然冷却。该气缸内壁光滑,容积为V=1m3,开口端有一厚度可忽略的活塞。开始时,气缸内密封有温度为t=447oC、压强为P=1.2atm的理想气体,将气缸开口向右固定在水平面上,假设气缸内气体的所有变化过程都是缓慢的。求:
①活塞刚要向左移动时,气缸内气体的温度t1;
②最终气缸内气体的体积V1;
③在整个过程中,气缸内气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”),气缸内气体放出的热量________(填“大于”“等于”或“小于”)气体内能的减少量。
正确答案
(1)BC
(2)①t1=327℃ ;②V1=0.5m3;③做负功,大于
解析
(1)略。
(2)①气体做等容变化,由查理定律得:
∴T1=600k
t1=327℃
②由气态方程,得:
∴V1=0.5m3
③略。
知识点
下列分子势能一定减小的情况是( )
正确答案
解析
略
知识点
关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是____。
正确答案
解析
改变内能有热传递和做功,如果吸热比对外做功要少得话,物体的内能会减小,所以答案A错;在引起变化的条件下,热量可以从低温传给高温如空调等所以答案B错;在分子力为排斥力时距离增大分子势能减小,答案C错,正确答案选D.
知识点
(1)(6分)下列叙述中,正确的是________(填入正确选项前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A. 布朗运动是固体小颗粒的运动,是液体分子的热运动的反映
B. 分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能也越小
C. 两个铅块紧压后能连在一起,说明分子间有引力
D. 用打气筒向篮球充气时需用力,说明气体分子间有斥力
2E温度升高,物体的内能却不一定增大
(2)(9分)两个完全相同的钢瓶,甲装有3 L的液体和1 L、6个大气压的高压气体;乙内有1个大气压的4 L气体;现将甲瓶倒置按如图所示连接,将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中(不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强)。
①试分析在压装过程中随着甲瓶内液体减少,甲瓶内部气体压强如何变化,试用分子动理论做出解释。
②甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体?
正确答案
(1)ACE
(2)①压强变小,理由见解析;②2L
解析
(1)布朗运动不是液体分子的运动,而是悬浮在液体中的小颗粒的运动,它反映了液体分子的运动,A正确;若取两分子相距无穷远时的分子势能为零,则当两分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,分子势能随间距的减小而减小(此时分子力做正功),当分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,分子势能随间距的减小而增大(此时分子力做负功),故B错误;用打气筒向篮球充气时需用力,是由于篮球内气体压强在增大,不能说明分子间有斥力,D也不正确,物体的内能取决于温度、体积及物体的质量,温度升高,内能不一定增大,E正确。
(2)①缓慢压装过程中甲瓶内气体膨胀,单位体积内的分子数减少,温度不变,分子的平均动能不变,单位时间内撞击到器壁单位面积上的分子数减少,压强变小,(3分)
②设甲瓶内最多有体积为x的液体进入乙瓶,乙瓶中灌装液体前,气体压强为p乙=1 atm,体积为V乙=4 L;灌装后体积最小变为=4 L-x,此时乙瓶中气体压强与甲瓶内气体压强相等为p,由等温变化得:p乙V乙=p (2分)
甲瓶中气体开始时气压为p甲=6 atm,体积为V甲=1 L,结束后压强为p,体积为=1 L+x
由等温变化得p甲V甲=p (2分)
联立并代入数据解得x=2L(2分)
知识点
(1)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为,相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近,若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是_____________(填入正确选项前的字母)。
A在>阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小
B在<阶段,F做负功,分子动能减小,势能减小
C在=时,分子势能最小,动能最大
D在=时,分子势能为零
E分子动能和势能之和在整个过程中不变
(2)如图,一气缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内,平衡时活塞与气缸底相距L,现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d,已知大气压强为,不计气缸和活塞间的摩擦;且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为;整个过程中温度保持不变,求小车加速度的大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)在>阶段,分子力为引力,相互靠近时分子力做正功,分子动能增加,势能减小,A项正确;同理,在<阶段,F做负功,分子动能减小,势能增大,B错;在=时,分子力做正功最多,所以分子势能最小且为负值,动能最大,C项正确D错误;分子力做功,分子势能和动能相互转化,总和不变,E项正确。
(2)设小车加速度大小为,稳定时气缸内气体的压强为,活塞受到气缸内外气体的压力分别为
①
. ②
由牛顿第二定律得
③
小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强为,由玻意耳定律得
④
式中 ⑤
⑥
联立①②③④⑤⑥式得
⑦
知识点
(1)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的是_______。
a. 液体的分子势能与体积有关
b. 晶体的物理性质都是各向异性的
c. 温度升高,每个分子的动能都增大
d. 露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
(2)气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14cm。后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44cm。(已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76cmHg)
①求恒温槽的温度。
②此过程A内气体内能_______填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将_______(填“吸热”或“放热”)。
正确答案
(1)a、d
(2)①364K ②增大;吸热
解析
(1)物体体积变化时,分子间的距离将发生改变,分子势能随之改变,所以分子势能与体积有关,a正确。晶体分为单晶体和多晶体,单晶体的物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性,b错误。温度是分子平均动能的标志,具有统计的意义,c错误。液体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势,d正确。
(2)①设恒温槽的温度为,由题意知A内气体发生等容变化
由查理定律得①
②
③
联立①②③式解得 ④
②理想气体的内能只由温度决定,A气体的温度升高,所以内能增大。
由热力学第一定律知,气体不对外做功,气体将吸热。
知识点
分子具有与分子间距离有关的势能,这种势能叫做分子势能。则分子势能一定减小的情况是( )
正确答案
解析
略
知识点
(1)如图所示为两分子势能与两分子间距离的关系曲线,下列说法正确的是:__________(填入正确选项前的字母。选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A、当等于时,分子间作用力为零
B、在区间,分子作用力表现为引力
C、当等于时,分子间作用力为零
D、在由增大到过程中分子作用力做正功
E、在由减小到过程分子引力和分子斥力都增加,但分子斥力增加的快
(2)如图所示粗细均匀的U形管左端封闭,O处由橡皮软管连接,左右两端竖直管内有高为19cm的水银柱封住两部分理想气体A和B,右端水银柱上方和大气相通。大气压强等于76cm汞柱,初始平衡时B部分气体总长度为96cm,现将U形管右边倾斜角,同时改变环境温度,重新达到平衡时发现左边水银柱恰好在原位置,且右边水银柱没有进入水平管内。 试求:
(1)U形管倾斜前后的环境的热力学温度之比为多少
(2)右管内水银柱沿管移动的距离
正确答案
见解析
解析
(1)CDE
(2)
1、由题意可知,A部分气体等容变化,而其始末状态压强、分别为:
根据查里定律:
2、对B部分气体其始末状态压强、分别为:
设U形管的横截面积为S,倾斜后气体的总长度为,由理想气体状态方程:
所以
解得:,即水银柱沿管向下移动了1cm
知识点
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