2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中(　)

A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增加

B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减少

C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增加

D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减少

答案：D

1.下列说法正确的是(　)

A.外界对气体做功，气体的内能一定增大

B.气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

C.气体的温度降低，气体的每个分子无规则运动的速率均减小

D.气体的温度升高，气体分子无规则运动的平均动能增大

答案：D

6.封有理想气体的导热汽缸，开口向下且被竖直悬挂，活塞下系有钩码，整个系统处于静止状态，如图所示.若大气压恒定，系统状态变化得足够缓慢.下列说法正确的是(　)

A.外界温度升高，气体压强一定增大

B.外界温度升高，外界可能对气体做正功

C.保持气体内能不变，增加砝码质量，气体一定吸热

D.保持气体内能不变，增加砝码质量，气体体积一定减小

解析：外界温度升高，气体膨胀，体积增大，气体对外做功，选项B错误；对活塞进行受力分析可知，气体压强不变，仍等于大气压强，选项A错误；若砝码质量增加，则气体体积增大，压强减小，温度降低，要保持气体内能不变，则一定吸热，所以选项C正确、D错误.

答案：C

金典练习二十一　分子动理论　热和功　气体状态和状态参量

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.

5.图示为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外.下列说法正确的是[2006年高考·广东物理卷](　)

A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B.电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律

D.电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律

解析：由热力学第二定律知，热量不能自发地由低温物体传给高温物体，除非施加外界的影响和帮助.电冰箱把热量从低温的冰箱内部传给高温的冰箱外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故选项B、C正确.

答案：BC

4.17世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图所示.在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两个小孔的弯曲轨道.维尔金斯认为：如果在斜坡底部放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功，然后又在磁铁的吸引下回到上端，到P处又漏下……关于这个设计，下列判断正确的是(　)

A.满足能量转化和守恒定律，所以可行

B.不满足热力学第二定律，所以不可行

C.不满足机械能守恒定律，所以不可行

D.不满足能量守恒定律，所以不可行

　解析：这种运动不能往复进行，就算弯曲轨道光滑，若磁场力能把小球从Q吸至P点，则在沿弯曲轨道下滑时，也会受磁场吸引力而停止，不能再回到Q点，这属于第一类永动机.

答案：D

3.对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则[2006年高考·全国理综卷 Ⅱ ](　)

A.当体积减小时，N必定增加

B.当温度升高时，N必定增加

C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化

D.当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变

解析：单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数与气体的密集程度和分子的平均动能有关，即与气体的体积和温度有关.当体积减小时，单位体积内的分子数增加，但温度变化未知，N不一定增加，选项A错误；当温度升高时，分子的平均动能增大，但气体体积可能增大，N不一定增加，选项B错误；当压强不变而体积和温度变化时，即单位时间内器壁单位面积的压力不变，分子的平均动能变化，则N必定变化，选项C正确、D错误.本题考查气体压强的微观解释.

答案：C

2.下列说法正确的是[2006年高考·全国理综卷Ⅰ](　)

A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大

B.气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大

C.压缩一定量的气体，气体的内能一定增加

D.分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大

解析：气体的压强从微观上来看，与分子的平均动能和分子的密集程度有关；从宏观上来看，与气体的温度和体积有关.气体升温时，分子的平均动能增大，但气体体积可能增大，所以气体压强不一定增大，选项A错误；气体体积变小时，单位体积的分子数增多，但气体的温度可能降低，气体压强不一定增大，选项B错误；压缩一定量的气体，外界对气体做功，但气体可能放热，气体内能不一定增加，选项C错误；当分子a从远处趋近固定不动的分子b时，分子间开始表现为引力，分子力做正功，分子a的动能一直增加；当a到达受b的作用力为零处，即平衡位置时，此后分子间表现为斥力，分子力做负功，分子a的动能逐渐减小，所以当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大，故选项D正确.本题考查气体知识、分子动理论、热力学第一定律.

答案：D

1.下列事例中，通过做功改变物体内能的是(　)

A.古人钻木取火

B.用火炉把水烧开

C.将一铁丝反复弯折，铁丝变热

D.瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低

解析：钻木取火是摩擦力做功改变物体的内能，选项A正确；火炉烧水是热传递，选项B错误；弯折铁丝改变铁丝形状对其做功，选项C正确；冲开瓶塞，气体对外做功，内能转化为机械能，选项D正确.

答案：ACD

6.钻石是制作首饰和高强度的钻头、刻刀等工具的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m³)，摩尔质量为M(单位为 g/mol)，阿伏加德罗常数为N_A，请写出a克拉钻石所含有的分子个数和钻石分子直径的表达式.(1克拉＝0.2 g)

解析：a克拉钻石的摩尔数为，所含的分子数为：　

n＝N_A

钻石的摩尔体积为：V＝

每个钻石分子的体积为：V′＝＝

设钻石分子直径为d，则V′＝π()³

所以d＝.

答案：n＝N_A　d＝

第41讲　热和功　气体状态和状态参量

体验成功

5.分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质，据此可判断下列说法中错误的是[2007年高考·江苏物理卷](　)

A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素

解析：显微镜下观察到的墨水中的小炭粒的无规则运动，是布朗运动，反映了液体分子运动的无规则性，故选项A正确；分子间的相互作用力只有在分子间的距离从小于平衡位置的距离r₀增大到远大于平衡位置的距离r₀的过程中，才会先减小后增大，最后又减小，故选项B错误；分子间的距离从小于r₀增大到大于r₀的过程中，分子势能先减小后增大，故选项C正确；在真空、高温条件下，是可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素的，故选项D正确.

答案：B