(京津魯瓊專用)2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 高考題型專項(xiàng)練四 專項(xiàng)練(一)-(四)(含解析)(選修3-3)
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1、專項(xiàng)練(一)-(四) 選修3-3專項(xiàng)練(一) (建議用時(shí):30分鐘) 試卷 1 2 3 考點(diǎn) 熱學(xué)基本規(guī)律和熱學(xué)綜合問題 熱學(xué)圖象、熱力學(xué)定律和充放氣問題 熱學(xué)基本規(guī)律和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 1.(1)下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法中正確的是________. A.物體的內(nèi)能不可能為零 B.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大 C.一定質(zhì)量的某種物質(zhì),即使溫度不變,內(nèi)能也可能發(fā)生變化 D.內(nèi)能不相同的物體,它們的分子平均動(dòng)能可能相同 E.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以兩個(gè)動(dòng)能不同的分子相比,動(dòng)能大的分子溫度高 (2)如圖甲所示,一截面積為S的汽缸豎直倒放,汽缸
2、內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞,將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi),氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng),活塞與汽缸壁無摩擦,氣體處于平衡狀態(tài),現(xiàn)保持溫度不變,把汽缸傾斜,使汽缸側(cè)壁與豎直方向夾角θ=37°,重新達(dá)到平衡后,如圖乙所示,設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0,汽缸導(dǎo)熱良好,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度為g. ①求此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度; ②分析說明汽缸從豎直倒放到傾斜過程,理想氣體吸熱還是放熱. 2.(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài),其V-T 圖象如圖所示.下列判斷正確的是________. A.a(chǎn)b過程中氣體一定放熱
3、 B.a(chǎn)b過程中氣體對(duì)外界做功 C.bc過程中氣體內(nèi)能保持不變 D.bc過程中氣體一定吸熱 E.ca過程中容器壁單位面積受到氣體分子的撞擊力一定減小 (2)如圖所示是生活上常用噴霧器的簡(jiǎn)化圖.已知貯液瓶容積為3 L(不計(jì)貯液瓶中打氣筒和細(xì)管的體積),噴液前,瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)需達(dá)到2.5 atm,方可將液體變成霧狀噴出,打氣筒每次能向貯液瓶?jī)?nèi)打入p0=1.0 atm的空氣ΔV=50 mL.現(xiàn)打開進(jìn)水閥門A和噴霧頭閥門B,裝入2 L的清水后,關(guān)閉閥門A和B.設(shè)周圍大氣壓恒為p0,打氣過程中貯液瓶?jī)?nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變,不計(jì)細(xì)管中水產(chǎn)生的壓強(qiáng),求: ①為確保噴霧器的正常使用,
4、打氣筒至少打氣次數(shù)n; ②當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣壓達(dá)到2.5 atm時(shí)停止打氣,然后打開閥門B,求噴霧器能噴出的水的體積的最大值. 3.(1)下列說法中正確的是__________. A.影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距 B.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程一定是可逆過程 C.用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,把用酒精稀釋過的油酸滴在水面上,待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮的原因是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)以及酒精揮發(fā)后液面收縮 D.液晶既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的各向異性,從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊,但從另一方向看分子的排
5、列是雜亂無章的 E.溫度高的物體分子平均動(dòng)能和內(nèi)能一定大 (2)如圖所示,下端封閉上端開口的柱形絕熱汽缸,高為30 cm、截面積為4 cm2,一個(gè)質(zhì)量不計(jì)、厚度忽略的絕熱活塞位于距汽缸底部10 cm處?kù)o止不動(dòng),活塞上下均為一個(gè)大氣壓、27 ℃的理想氣體,活塞與側(cè)壁的摩擦不能忽略,下端汽缸內(nèi)有一段不計(jì)體積的電熱絲.由汽缸上端開口緩慢注入水銀,當(dāng)注入20 mL水銀時(shí),活塞恰好開始下降,停止注入水銀.忽略外界溫度變化,外界大氣壓始終為75 cmHg.最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求: ①假設(shè)不注入水銀,封閉氣體的溫度至少降到多少℃活塞才會(huì)下降? ②現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱封閉氣體,使活塞緩慢
6、上升,直到水銀柱上端與汽缸開口相齊,溫度至少升髙到多少℃? 四、選考題專項(xiàng)練 選修3-3專項(xiàng)練(一) 1.解析:(1)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以內(nèi)能永不為零,故A正確;物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外,還與物質(zhì)的量、物體的體積及物態(tài)有關(guān),溫度高的物體的內(nèi)能可能比溫度低的物體的內(nèi)能大,也可能與溫度低的物體的內(nèi)能相等,也可能比溫度低的物體的內(nèi)能小,故B錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的某種物質(zhì),即使溫度不變,內(nèi)能也可能發(fā)生變化,比如零攝氏度的冰化為零攝氏度的水,內(nèi)能增加,故C正確;內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的量及物態(tài)有關(guān),而分子平均動(dòng)能只
7、與溫度有關(guān),故內(nèi)能不同的物體,它們的分子平均動(dòng)能可能相同,故D正確;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度高平均動(dòng)能大,但不一定每個(gè)分子的動(dòng)能都大,故E錯(cuò)誤. (2)①以活塞為研究對(duì)象,汽缸豎直倒放時(shí),根據(jù)平衡條件有p0S=mg+p1S,得p1=p0- 汽缸傾斜后,根據(jù)平衡條件有p0S=mgcos 37°+p2S,得p2=p0-cos 37°=p0- 根據(jù)玻意耳定律有p1LS=p2xS,解得 x=L. ②由①得出氣體體積減小,大氣壓對(duì)氣體做功,W>0, 氣體等溫變化,ΔU=0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,知Q<0,故氣體放出熱量. 答案:(1)ACD (2)①L ②放熱 2.解析:
8、(1)由題圖可知,ab過程氣體發(fā)生等溫變化,氣體內(nèi)能不變,體積減小,外界對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體放出熱量,故A正確,B錯(cuò)誤;由題圖知,bc過程氣體體積不變而溫度升高,氣體內(nèi)能增大,氣體不做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體吸收熱量,故C錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得=,因Vc
9、n=30次. ②閥門打開噴水過程,瓶?jī)?nèi)封閉氣體做等溫變化,有 p2V1=p3V3 最后瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)p3=p0 代入數(shù)據(jù)解得最后瓶?jī)?nèi)氣體的體積 V3=2.5 L 因此噴霧器能噴出的水的體積的最大值 V水=V3-V1=1.5 L. 答案:(1)ADE (2)①30次 ②1.5 L 3.解析:(1)影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距,差距越大蒸發(fā)越快,人們感覺干燥,差距越小蒸發(fā)越慢,人們感覺空氣潮濕,A正確.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆的,B錯(cuò)誤.由實(shí)驗(yàn)過程知,C正確.液晶的特點(diǎn)就是液晶既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體
10、的各向異性,從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊,但從另一方向看,分子的排列是雜亂無章的,D正確.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,內(nèi)能由平均動(dòng)能、勢(shì)能和分子數(shù)共同決定,E錯(cuò)誤. (2)①活塞恰好下滑時(shí),由平衡條件有:Ffm=p′S 摩擦力產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)p′==5 cmHg 降低封閉氣體的溫度,等容變化有 = 得T2=280 K,即7 ℃. ②封閉氣體緩慢加熱,使活塞緩慢上升直到水銀柱上端與汽缸開口相齊的過程: V1=10S、V3=25S、p3=p0+p′=80 cmHg 由= 得T3=800 K,即527 ℃. 答案:(1)ACD (2)①7 ℃?、?27 ℃ 選修3-3專項(xiàng)
11、練(二) (建議用時(shí):30分鐘) 試卷 1 2 3 考點(diǎn) 熱學(xué)基本規(guī)律和玻意耳定律的應(yīng)用 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合問題 p-V圖象、熱力學(xué)定律和熱學(xué)綜合問題 1.(1)下列說法正確的是________. A.松香在熔化過程中溫度不變,分子平均動(dòng)能不變 B.當(dāng)分子間的引力與斥力平衡時(shí),分子勢(shì)能最小 C.液體的飽和汽壓與飽和汽的體積有關(guān) D.若一定質(zhì)量的理想氣體被壓縮且吸收熱量,則壓強(qiáng)一定增大 E.若一定質(zhì)量的理想氣體分子平均動(dòng)能減小,且外界對(duì)氣體做功,則氣體一定放熱 (2)如圖所示,粗細(xì)均勻且內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱細(xì)玻璃管長(zhǎng)L0=65 cm,用長(zhǎng)為h=25 c
12、m的水銀柱封閉一段理想氣體.開始時(shí)玻璃管水平放置,氣柱長(zhǎng)L1=25 cm,大氣壓強(qiáng)為p0=75 cmHg.不考慮環(huán)境溫度的變化. ①若將玻璃管由水平位置緩慢轉(zhuǎn)至豎直位置(管口向上),求此時(shí)氣柱的壓強(qiáng)p2和長(zhǎng)度L2; ②保持玻璃管沿豎直方向放置,向玻璃管中緩慢注入水銀,當(dāng)水銀柱上端與管口相平時(shí)封閉氣柱的長(zhǎng)度L3. 2.(1)空調(diào)在制冷過程中,室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水,經(jīng)排水管排走,空氣中水分越來越少,人會(huì)感覺干燥.某空調(diào)工作一段時(shí)間后,排出液化水的體積V=1.0×103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M=1.8×10-2
13、 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023 mol-1.則該液化水中含有水分子的總數(shù)N=________;一個(gè)水分子的直徑d=________.(所有結(jié)果均保留一位有效數(shù)字) (2)如圖所示,兩水平放置的導(dǎo)熱汽缸其底部由管道連通,輕質(zhì)活塞a、b用鋼性輕桿相連,可在汽缸內(nèi)無摩擦地移動(dòng),兩活塞橫截面積分別為Sa和Sb,且Sb=2Sa.缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體,系統(tǒng)平衡時(shí),活塞a、b到缸底的距離均為L(zhǎng),已知大氣壓強(qiáng)為p0,環(huán)境溫度為T0,忽略管道中的氣體體積.求: ①缸中密閉氣體的壓強(qiáng); ②若活塞在外力作用下向左移動(dòng)L,穩(wěn)定后密閉氣體的壓強(qiáng); ③若環(huán)境溫度升高到T0,活塞移動(dòng)的距
14、離. 3.(1)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c,下列說法正確的是________. A.狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)b的溫度 B.由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程,外界對(duì)氣體做正功 C.由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程,氣體放出熱量 D.狀態(tài)a的溫度低于狀態(tài)c的溫度 E.由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程,氣體分子的平均動(dòng)能減小 (2)如圖所示,可沿缸壁自由滑動(dòng)的活塞把導(dǎo)熱性能良好的圓筒形汽缸分成A、B兩部分,汽缸底部通過閥門K與容器C相連,當(dāng)活塞位于汽缸底部時(shí),彈簧恰好無形變.開始時(shí),B內(nèi)有一定量的理想氣體,A、C內(nèi)為真空,B部分氣體高h(yuǎn)0=0.2 m,此時(shí)C的
15、容積為B的容積的,彈簧對(duì)活塞的作用力恰好等于活塞的重力.現(xiàn)將閥門打開,當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí),求B部分氣體高h(yuǎn)為多少?(整個(gè)系統(tǒng)處于恒溫狀態(tài)) 選修3-3專項(xiàng)練(二) 1.解析:(1)晶體在熔化過程中溫度不變,分子平均動(dòng)能不變,而松香是非晶體,A錯(cuò)誤;當(dāng)分子間的引力與斥力平衡時(shí),分子勢(shì)能最小,B正確;液體的飽和汽壓與溫度有關(guān),與飽和汽的體積無關(guān),C錯(cuò)誤;若一定質(zhì)量的理想氣體被壓縮且吸收熱量,則W>0,Q>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知,ΔU>0,說明氣體的溫度升高,又氣體被壓縮,體積減小,由理想氣體狀態(tài)方程可知,氣體壓強(qiáng)一定增大,D正確;若一定質(zhì)量的理想氣體分子平均動(dòng)能減小
16、,說明溫度降低,內(nèi)能減小,即ΔU<0,又外界對(duì)氣體做功,即W>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知,Q<0,即氣體一定放熱,E正確. (2)①玻璃管水平放置時(shí),氣柱的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng),即 p1=p0=75 cmHg, 當(dāng)玻璃管管口朝上,且豎直放置時(shí),氣柱的壓強(qiáng)為 p2=p0+ρgh=100 cmHg; 設(shè)水銀柱橫截面積為S,由于溫度不變,由玻意耳定律得p1L1S=p2L2S,解得 L2=18.75 cm; ②設(shè)注入的水銀柱長(zhǎng)度為x.當(dāng)水銀柱的上端剛好與管口相平時(shí),氣柱的壓強(qiáng)為 p3=p0+ρg(h+x)=(100+x) cmHg 此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度為 L3=L0-h(huán)-x=(40
17、-x) cm 則由玻意耳定律得p1L1S=p3L3S, 解得x=25 cm或x=-85 cm(舍), 故此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度L3=15 cm. 答案:(1)BDE (2)①100 cmHg 18.75 cm ②15 cm 2.解析:(1)水的摩爾體積為 V0== m3/mol =1.8×10-5 m3/mol 水分子數(shù):N==個(gè)≈3×1025個(gè). 建立水分子的球體模型有=πd3,可得水分子直徑:d= = m=4×10-10 m. (2)①活塞a、b和鋼性輕桿受力平衡,有: p1Sa+p0Sb=p1Sb+p0Sa 所以p1=p0. ②氣體初態(tài):p1=p0,V1=SaL+S
18、bL=3SaL,T1=T0 活塞向左移動(dòng)L,穩(wěn)定后:V2=SaL+SbL=SaL,T2=T0 由玻意耳定律:p1V1=p2V2 所以p2=p0. ③氣體溫度升高到T0時(shí):p3=p1=p0,T3=T0 由蓋-呂薩克定律:= 所以V3=SaL 活塞向左移動(dòng)ΔL,則:V3-V1=ΔL(Sb-Sa) 所以ΔL=L 故活塞向左移動(dòng)L. 答案:(1)3×1025 4×10-10m (2)見解析 3.解析:(1)由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程,壓強(qiáng)不變,體積減小,根據(jù)=C可知溫度降低,故A正確;由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程,體積減小,外界對(duì)氣體做正功,故B正確;由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程,體積不變,外界
19、對(duì)氣體不做功,壓強(qiáng)增大,根據(jù)=C可知溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能增大,內(nèi)能增大,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體吸收熱量,故C、E錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得=,則有Tc>Ta,故D正確. (2)設(shè)活塞質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k,汽缸橫截面積為S,開始時(shí)B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1 mg=kh0 對(duì)活塞受力分析,有p1S=mg+kh0=2kh0 設(shè)閥門打開后,達(dá)到新的平衡時(shí)B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2,由玻意耳定律得: p1h0S=p2(h0+h)S 而又有:p2S=mg+kh 解得:h==0.1 m(另一解不符合題意,舍去). 答案:(1)ABD (2)0.1 m
20、 選修3-3專項(xiàng)練(三) (建議用時(shí):30分鐘) 試卷 1 2 3 考點(diǎn) 熱學(xué)圖象的理解和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(活塞類) 內(nèi)能的理解和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(活塞類) 熱學(xué)基本規(guī)律和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 1.(1)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)M到達(dá)狀態(tài)N,有兩個(gè)過程可以經(jīng)歷,其p-V 圖象如圖所示.在過程1中,氣體始終與外界無熱量交換;在過程2中,氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化.對(duì)于這兩個(gè)過程,下列說法正確的是( ) A.氣體經(jīng)歷過程1,其溫度降低,內(nèi)能減少 B.氣體經(jīng)歷過程1,對(duì)外做功,內(nèi)能不一定減少 C.氣體在過程2中,一直對(duì)外做功 D.氣體在過程2中,先向外
21、放熱后吸熱 E.氣體在過程2中,一直向外放熱 (2)如圖所示,一開口向上的汽缸固定在水平地面上,質(zhì)量均為m、厚度不計(jì)、橫截面積均為S的活塞A、B將缸內(nèi)氣體分成Ⅰ、Ⅱ兩部分,在活塞A的上方放置一質(zhì)量也為m的物塊,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)Ⅰ、Ⅱ兩部分氣體的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)0.已知大氣壓強(qiáng)p0=,氣體可視為理想氣體且溫度始終保持不變,不計(jì)一切摩擦,汽缸足夠高.當(dāng)把活塞A上面的物塊取走時(shí),活塞A將向上移動(dòng),求系統(tǒng)重新達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),活塞A上升的高度. 2.(1)下列說法正確的是( ) A.零攝氏度的物體的內(nèi)能為零 B.氣體如果失去了容器的約束會(huì)散開,這是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的
22、結(jié)果 C.溫度相同的氧氣和臭氧氣體,分子平均動(dòng)能相同 D.理想氣體,分子之間的引力、斥力依然同時(shí)存在,且分子力表現(xiàn)為斥力 E.浸潤(rùn)現(xiàn)象是分子間作用力引起的 (2)某物理社團(tuán)受“蛟龍?zhí)枴钡膯l(fā),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定水深的深度計(jì).如圖,導(dǎo)熱性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ內(nèi)徑相同,長(zhǎng)度均為L(zhǎng),內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B,活塞密封性良好且可無摩擦左右滑動(dòng),汽缸Ⅰ左端開口.外界大氣壓強(qiáng)為p0,汽缸Ⅰ內(nèi)通過A封有壓強(qiáng)為p0的氣體,汽缸Ⅱ內(nèi)通過B封有壓強(qiáng)為2p0的氣體,一細(xì)管連通兩汽缸,初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端.該裝置放入水下后,通過A向右移動(dòng)的距離可測(cè)定水的深度.已知p0相當(dāng)于10 m高的水產(chǎn)生的壓
23、強(qiáng),不計(jì)水溫變化,被封閉氣體視為理想氣體,求: ①當(dāng)A向右移動(dòng)時(shí),水的深度h; ②該深度計(jì)能測(cè)量的最大水深hm. 3.(1)以下說法正確的是________. A.已知阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾質(zhì)量和密度,可算出該氣體分子的直徑 B.為了保存玉米地的水分,可以鋤松地面,破壞土壤里的毛細(xì)管 C.隨著分子間距離的增大,分子間的引力和斥力都減小,斥力減小得快,但合力表現(xiàn)仍可能為斥力 D.物質(zhì)是晶體還是非晶體,比較可靠的辦法是從各向異性或各向同性來判斷 E.能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性 (2)如圖甲所示,一圓柱形導(dǎo)熱汽缸水平放置,通過絕熱活
24、塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,此時(shí)封閉氣體的絕對(duì)溫度為T(活塞與汽缸底部相距L),現(xiàn)將汽缸逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至汽缸處于豎直位置,如圖乙所示,此時(shí)活塞與汽缸底部相距L;現(xiàn)給汽缸外部套上絕熱泡沫材料(未畫出)且通過電熱絲緩慢加熱封閉氣體,當(dāng)封閉氣體吸收熱量Q時(shí),氣體的絕對(duì)溫度上升到T.已知活塞的橫截面積為S,外界環(huán)境的絕對(duì)溫度恒為T,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度大小為g,不計(jì)活塞與汽缸的摩擦.求: ①活塞的質(zhì)量m; ②加熱過程中氣體內(nèi)能的增加量. 選修3-3專項(xiàng)練(三) 1.解析:(1)氣體經(jīng)歷過程1,壓強(qiáng)減小,體積變大,氣體膨脹對(duì)外做功,因氣體始終與外界無熱量交換,則內(nèi)能減少,故溫度降
25、低,故A正確,B錯(cuò)誤;氣體在過程2中,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,剛開始時(shí),體積不變,對(duì)外不做功,壓強(qiáng)減小,則溫度降低,對(duì)外放熱,然后壓強(qiáng)不變,體積變大,膨脹對(duì)外做功,則溫度升高,吸熱,故C、E錯(cuò)誤,D正確. (2)對(duì)氣體 Ⅰ,其初態(tài)壓強(qiáng)p1=p0+=2p0 末態(tài)壓強(qiáng)為p′1=p0+=p0,設(shè)末態(tài)時(shí)氣體Ⅰ的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1 根據(jù)玻意耳定律得:p1L0S=p′1L1S 解得L1=L0 對(duì)氣體Ⅱ,其初態(tài)壓強(qiáng)為p2=p1+=p0 末態(tài)壓強(qiáng)為p′2=p′1+=2p0 設(shè)末狀態(tài)時(shí)氣體Ⅱ的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2 根據(jù)玻意耳定律得:p2L0S=p′2L2S 解得:L2=L0 故活塞A上升的高度為 Δh=L
26、1+L2-2L0=L0. 答案:(1)AD (2)L0 2.解析:(1)一切物體都有內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;氣體如果失去了容器的約束會(huì)散開,這是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,故B正確;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以溫度相同的氧氣和臭氧氣體,分子平均動(dòng)能相同,故C正確;理想氣體,分子間引力和斥力同時(shí)存在,當(dāng)分子間距離增大時(shí)引力和斥力同時(shí)減小,只是斥力減小得更快,當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí),分子間表現(xiàn)為引力,當(dāng)分子間距離減小時(shí),引力和斥力同時(shí)增大,只是斥力增大得更快,當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí),分子間表現(xiàn)為斥力,所以分子間作用力是引力和斥力的合力表現(xiàn),故D錯(cuò)誤;浸潤(rùn)現(xiàn)象是分子間作用力引起的,故E正確. (2
27、)①當(dāng)A向右移動(dòng)時(shí),設(shè)B不移動(dòng) 對(duì)汽缸Ⅰ內(nèi)氣體,由玻意耳定律得: p0SL=p1SL 解得:p1=p0 而此時(shí)B中氣體的壓強(qiáng)為2p0>p1, 故B不動(dòng) 由p1=p0+ph 解得:水的深度ph=p1-p0=p0, 故h≈3.33 m. ②該裝置放入水下后,由于水的壓力A向右移動(dòng),汽缸Ⅰ內(nèi)氣體壓強(qiáng)逐漸增大,當(dāng)壓強(qiáng)增大到大于2p0后B開始向右移動(dòng),當(dāng)A恰好移動(dòng)到缸底時(shí)所測(cè)深度最大,此時(shí)原汽缸Ⅰ內(nèi)氣體全部進(jìn)入汽缸Ⅱ內(nèi),設(shè)B向右移動(dòng)x距離,兩部分氣體壓強(qiáng)為p2,活塞橫截面積為S 對(duì)原 Ⅰ 內(nèi)氣體,由玻意耳定律得:p0SL=p2Sx 對(duì)原Ⅱ內(nèi)氣體,由玻意耳定律得:2p0SL=p2S(
28、L-x) 又p2=p0+phm 聯(lián)立解得phm=2p0,故hm=20 m. 答案:(1)BCE (2)①3.33 m?、?0 m 3.解析:(1)已知阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾質(zhì)量和密度,可算出氣體分子間的平均距離,但由于氣體分子中間有較大空隙,無法求出該氣體分子的直徑,故A錯(cuò)誤;鋤松地面,可以破壞土壤里的毛細(xì)管,減少水分的流失,故B正確;隨著分子間距離的增大,分子間的引力和斥力都減小,斥力減小得快,但合力表現(xiàn)仍可能為斥力,如分子間距離小于r0時(shí),故C正確;非晶體和多晶體都表現(xiàn)為各向同性,所以從各向異性或各向同性無法判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體,故D錯(cuò)誤;自然界的宏觀過程都具有方向性,能量耗
29、散從能量角度反映出自然界的宏觀過程的方向性,故E正確. (2)①汽缸水平放置時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓,即p1=p0 汽缸處于豎直位置時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng) p2=p0+ 根據(jù)玻意耳定律有p1LS=p2·LS 聯(lián)立解得m=. ②設(shè)氣體的絕對(duì)溫度上升到T時(shí)活塞到汽缸底部的距離為L(zhǎng)′ 對(duì)于加熱過程,由蓋-呂薩克定律得 = 解得L′=L 所以氣體對(duì)外做功為 W=p2·S 根據(jù)熱力學(xué)第一定律得:ΔU=Q-W 由①有p2=p0 解得:ΔU=Q-p0LS. 答案:(1)BCE (2)①?、赒-p0LS 選修3-3專項(xiàng)練(四) (建議用時(shí):30分鐘) 試卷 1
30、 2 3 考點(diǎn) 熱力學(xué)定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 氣體的狀態(tài)參量和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(活塞類) 油膜法測(cè)分子大小和氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(玻璃管類) 1.(1)如圖是密閉的汽缸,外力推動(dòng)活塞壓縮氣體,對(duì)缸內(nèi)氣體做功200 J,同時(shí)氣體向外界放熱100 J,則缸內(nèi)氣體的溫度將________(選填“升高”“降低”或“不變”)、內(nèi)能將________(選填“增加”或“減少”)________J. (2)如圖所示,絕熱汽缸倒扣放置,質(zhì)量為M的絕熱活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與汽缸間摩擦可忽略不計(jì),活塞下部空間與外界連通,汽缸底部連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣
31、體的體積忽略不計(jì)).初始時(shí),封閉氣體溫度為T,活塞距離汽缸底部為h0,細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差.已知水銀密度為ρ,大氣壓強(qiáng)為p0,汽缸橫截面積為S,重力加速度為g,求: ①U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差; ②通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh0,求此時(shí)的溫度;此加熱過程中,若氣體吸收的熱量為Q,求氣體內(nèi)能的變化. 2.(1)下列說法正確的是________. A.布朗運(yùn)動(dòng)反映了懸浮小顆粒內(nèi)部分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.氣體的溫度升高,個(gè)別氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率可能減小 C.對(duì)于一定種類的大量氣體分子,在一定溫度時(shí),處于一定速率范圍內(nèi)的分
32、子數(shù)所占百分比是確定的 D.若不計(jì)氣體分子間相互作用,一定質(zhì)量氣體溫度升高、壓強(qiáng)降低過程中,一定從外界吸收熱量 E.密閉容器中有一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)其在完全失重狀態(tài)下,氣體的壓強(qiáng)為零 (2)如圖甲所示,地面上放置有一內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸,汽缸的橫截面積S=2.5×10-3 m2.汽缸內(nèi)部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞,活塞上固定一個(gè)力傳感器,傳感器通過一根細(xì)桿與天花板固定好.汽缸內(nèi)密封有溫度t0=27 ℃,壓強(qiáng)為p0的理想氣體,此時(shí)力傳感器的讀數(shù)恰好為0.若外界大氣的壓強(qiáng)p0不變,當(dāng)密封氣體溫度t升高時(shí)力傳感器的讀數(shù)F也變化,描繪出F-t圖象如圖乙所示,求: ①力傳感器的讀數(shù)為
33、5 N時(shí),密封氣體的溫度t; ②外界大氣的壓強(qiáng)p0. 3.(1)在“用單分子油膜估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是( ) A.該實(shí)驗(yàn)是通過建立理想模型的方法進(jìn)行測(cè)量的 B.油酸酒精溶液濃度越低越好,使之鋪滿整個(gè)水槽 C.使用痱子粉是為了清晰地顯示油膜邊界 D.計(jì)算油膜面積時(shí)舍去所有不足一格的方格,會(huì)使計(jì)算結(jié)果偏大 E.重新實(shí)驗(yàn)時(shí),不需要再清洗水槽 (2)玻璃細(xì)管豎直放置,水平細(xì)管與左、右兩豎直細(xì)管相連通,各部分細(xì)管內(nèi)徑相同,左側(cè)豎直細(xì)管足夠長(zhǎng),下端開口并與大氣相通,右側(cè)豎直細(xì)管上端封有長(zhǎng)為20 cm的理想氣體B,此時(shí)左右豎直細(xì)管中
34、水銀面距水平細(xì)管均為25 cm,水平細(xì)管內(nèi)用小活塞C封有長(zhǎng)為10 cm的理想氣體A,已知外界大氣壓強(qiáng)為75 cmHg,豎直管中水銀柱長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于細(xì)管直徑,忽略環(huán)境溫度變化,現(xiàn)緩慢移動(dòng)活塞C,使B中氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?5 cm.求: ①左右豎直細(xì)管中水銀面高度差; ②活塞C應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng),移動(dòng)距離是多少? 選修3-3專項(xiàng)練(四) 1.解析:(1)外界做功200 J,氣體放熱100 J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,ΔU=W+Q=200 J-100 J=100 J. 理想氣體內(nèi)能由溫度決定,內(nèi)能越多,溫度越高,則缸內(nèi)氣體的溫度將升高,內(nèi)能將增加100 J. (2)①設(shè)封
35、閉氣體的壓強(qiáng)為p,對(duì)活塞分析有:p0S=pS+Mg 用水銀柱表達(dá)氣體的壓強(qiáng)p=p0-ρgΔh 解得:Δh=. ②加熱過程是等壓變化= T=T0 氣體對(duì)外做功為 W=pSΔh0=(p0S-Mg)Δh0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律:ΔU=Q+W 可得ΔU=Q-(p0-Mg)Δh0. 答案:(1)升高 增加 100 J (2)① ②T0 Q-(p0-Mg)Δh0 2.解析:(1)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體顆粒所做的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),反映了液體分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤.氣體的溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,由于氣體分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的,所以個(gè)別氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率可能減小,故B正
36、確.對(duì)于一定種類的大量氣體分子存在統(tǒng)計(jì)規(guī)律:分子運(yùn)動(dòng)的速率很大或很小的分子數(shù),處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占百分比是確定的,故C正確.若不計(jì)氣體分子間相互作用,分子勢(shì)能不計(jì),一定質(zhì)量氣體溫度升高、壓強(qiáng)降低過程中,根據(jù)氣態(tài)方程=C可知?dú)怏w的體積一定增大,氣體對(duì)外做功,內(nèi)能增大,根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析得知?dú)怏w一定從外界吸收熱量,故D正確.氣體的壓強(qiáng)不是由于氣體的重力產(chǎn)生的,而是由于大量氣體分子頻繁碰撞容器壁產(chǎn)生的,所以在完全失重狀態(tài)下,氣體的壓強(qiáng)不變,故E錯(cuò)誤. (2)①由題圖乙可以知道F=t-27 得:t=(27+5) ℃=32 ℃. ②溫度t1=327 ℃時(shí),密封氣體的壓強(qiáng) p1=p0
37、+=p0+1.2×105 Pa 密封氣體發(fā)生等容變化,則= 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出 p0=1.2×105 Pa. 答案:(1)BCD (2)①32 ℃?、?.2×105 Pa 3.解析:(1)利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,將油酸分子看做球形,測(cè)出一定體積的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積,用d=計(jì)算出油膜的厚度,其中V為一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積,S為油膜面積,這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑,即該實(shí)驗(yàn)是通過建立理想模型的方法進(jìn)行測(cè)量的,選項(xiàng)A正確;計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格,使S偏小,則算出來的直徑d偏大,選項(xiàng)D正確;油酸酒精溶液濃度越低
38、,油酸分子占的面積越大,油膜厚度越接近油酸分子直徑,但是實(shí)驗(yàn)中不可讓油酸鋪滿整個(gè)水槽,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;使用痱子粉是為了清晰地顯示油膜邊界,選項(xiàng)C正確;重新實(shí)驗(yàn)時(shí),需要用少量酒精清洗水槽,并用脫脂棉擦去,再用清水沖洗,保持清潔,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. (2)①對(duì)B氣體有:pBlBS=p′Bl′BS pB=p0-50 cmHg=25 cmHg p′B=·pB=×25 cmHg=20 cmHg Δh=75 cm-20 cm=55 cm. ②對(duì)A氣體有:pAlAS=p′Al′AS pA=75 cmHg-25 cmHg=50 cmHg p′A=75 cmHg-(55-20) cmHg=40 cmHg l′A=lA=×10 cm=12.5 cm 水平管中液面向右移動(dòng) Δl=55 cm-25 cm-25 cm=5 cm 活塞右移 Δh1=lA+Δl-l′A=10 cm+5 cm-12.5 cm=2.5 cm. 答案:(1)ACD (2)①55 cm ②右移 2.5 cm 20
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