（山西專版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第四篇 選考題 熱點(diǎn)21 選修3-3精練（含解析）

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1、熱點(diǎn)21　選修3-3 熱考題型 　　本部分的命題多集中在分子動理論、估算分子數(shù)目和大小、熱力學(xué)兩大定律的應(yīng)用、氣體狀態(tài)參量的意義及與熱力學(xué)第一定律的綜合,還有氣體實(shí)驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用,表示氣體狀態(tài)變化過程的圖象等知識點(diǎn)上。對前面知識的考查往往在一題中容納較多的知識點(diǎn),把熱學(xué)知識綜合在一起,多以選擇題和填空題的形式出現(xiàn);對后面知識的考查多以計算題的形式出現(xiàn),著重考查理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用。復(fù)習(xí)中抓基礎(chǔ)、重全面,構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),梳理知識要點(diǎn),加強(qiáng)熱點(diǎn)題型的針對性訓(xùn)練。 題型一　對分子動理論的綜合考查 1.(多選) 某氣體的摩爾質(zhì)量為M,分子質(zhì)量為m。若1摩爾該氣體的體積為Vm,密

2、度為ρ,則該氣體單位體積分子數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)為NA)(　　) A.NAVm B.MmVm C.ρNAM D.ρNAm 答案　ABC　因為體積為Vm的氣體含有NA個分子,所以該氣體單位體積分子數(shù)為NAVm,又Mm=NA,代入上式得MmVm,故A、B正確;又有ρM=1Vm,得NAVm=ρNAM,C正確,D錯誤。 題型二　對熱力學(xué)定律的綜合考查 2.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.物體速度增大,則分子動能增大,內(nèi)能也增大 B.一定質(zhì)量氣體的體積增大,但既不吸熱也不放熱,內(nèi)能可能減少 C.相同質(zhì)量的兩種物質(zhì),提高相同的溫度,內(nèi)能的增量一定相同 D.物體的內(nèi)能與物體的溫度和體

3、積都有關(guān)系 E.凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性 答案　BDE　物體的速度增大,不會改變物體內(nèi)分子的動能和物體的內(nèi)能,故A錯誤;質(zhì)量相同的兩種物質(zhì),提高相同的溫度時,內(nèi)能的增量不一定相同,故C錯誤。 題型三　熱學(xué)基礎(chǔ)知識與氣體實(shí)驗定律的組合 3.(1)(多選)有以下幾種說法,其中正確的是　　　　。? A.“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗中油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜的面積 B.一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比 C.氣體分子的平均動能越大,氣體的壓強(qiáng)就越大 D.物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體 E.液體的表面張力是由液體分子間的相互

4、作用引起的 (2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃。求: ①該氣體在狀態(tài)B時的溫度; ②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量。 答案　(1)ABE　(2)見解析 解析　(1)“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗中,油膜經(jīng)充分?jǐn)U散,形成單分子油膜,故純油酸體積除以油酸膜面積即油酸分子直徑,A項正確;由查理定律可知,B項正確;氣體分子平均動能大,說明氣體溫度較高,但氣體體積的變化不確定,由理想氣體狀態(tài)方程可知無法確定氣體壓強(qiáng)的變化,C項錯誤;多晶體也具有各向同性的特點(diǎn),D項錯誤;由液體表

5、面張力的定義知E項正確。 (2)①A→B過程,由查理定律有 pATA=pBTB 解得TB=100K ②B→C過程,由蓋—呂薩克定律有VBTB=VCTC 解得TC=300K 所以tC=27℃ 由于狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同,氣體內(nèi)能相等,而A→B過程是等容變化,氣體對外不做功,B→C過程中氣體體積膨脹對外做功,即從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體對外做功,故氣體應(yīng)從外界吸收熱量。 Q=pΔV=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200J。 題型四　熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗定律的組合 4.(1)(多選)下列敘述正確的是　　　　。(填正確答案標(biāo)號)? A.溫度升高時,物體內(nèi)每個分子的熱運(yùn)動

6、速度都增大 B.布朗運(yùn)動是液體分子對懸浮固體顆粒的碰撞作用不平衡造成的 C.外界對氣體做正功,氣體的內(nèi)能一定增加 D.自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 E.氣體壓強(qiáng)本質(zhì)上就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力 (2)某同學(xué)研究一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化,得出如圖的p-t圖像。已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB=3L,求: ①氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng); ②氣體在狀態(tài)C的體積。 答案　(1)BDE　(2)①0.75atm?、?L 解析　(1)由于大量分子運(yùn)動的無規(guī)則性,溫度升高時,物體內(nèi)大多數(shù)分子的熱運(yùn)動速率增大,并非每個分子的速率都增大,A項錯誤;布朗運(yùn)動是液體

7、分子從各個方向?qū)腋」腆w顆粒的碰撞作用不平衡造成的,B項正確;外界對氣體做正功的同時,若氣體放熱,且釋放的熱量大于外界對氣體做的功,氣體的內(nèi)能將減少,C項錯誤;自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性,D項正確;從微觀上看,氣體壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力,E項正確。 (2)①從圖中可知,pB=1.0atm,TB=(273+91)K=364K TA=273K 由查理定律得pATA=pBTB 即pA273=1364 解得pA=0.75atm ②從圖中可知,pB=1.0atm,VB=3L,pC=1.5atm 由玻意耳定律得pBVB=pCVC 即1.0×

8、3=1.5VC 解得VC=2L 跟蹤集訓(xùn) 1.(1)(多選)下列說法正確的是(　　) A.外界對封閉氣體做功時,氣體內(nèi)能可能增大 B.晶體熔化時吸收熱量,分子平均動能一定增大 C.空調(diào)既能制熱又能制冷,說明在不自發(fā)的條件下熱傳遞方向可以逆向 D.“油膜法估測分子大小”的實(shí)驗中,估算油酸分子直徑用的是油酸酒精溶液的體積除以油膜的面積 E.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時,需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素,可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來完成 (2)如圖所示,在長為l=57cm的一端封閉、另一端開口向上的豎直玻璃管內(nèi),用4cm高的水銀柱封閉著51cm長的理想氣體,管內(nèi)外氣體的溫度均為33℃。

9、現(xiàn)將水銀徐徐注入管中,直到水銀面與管口相平,此時管中氣體的壓強(qiáng)為多少?接著緩慢對玻璃管加熱升溫至多少時,管中剛好只剩下4cm高的水銀柱?(大氣壓強(qiáng)為p0=76cmHg) 答案　(1)ACE　(2)85cmHg　318K 解析　(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,外界對氣體做功,W>0,由于不知道氣體是吸熱還是放熱,無法確定氣體的內(nèi)能增加還是減小,故A項正確;分子平均動能在理想情況下只與溫度有關(guān),晶體在熔化過程中溫度是不變的,因此分子平均動能不變,故B項錯誤;空調(diào)制冷是因為消耗電能而使壓縮機(jī)工作,由熱力學(xué)第二定律可知,C項正確;“油膜法估測分子大小”的實(shí)驗中,估算油酸分子直徑用的是每滴

10、油酸酒精中所含油酸的體積除以油膜的面積,故D項錯誤;在真空、高溫條件下,可以利用擴(kuò)散現(xiàn)象向半導(dǎo)體材料中摻入其他元素,利用提高溫度來加快擴(kuò)散過程,故E項正確。 (2)設(shè)玻璃管的橫截面積為S, 初態(tài)時,管內(nèi)氣體的溫度為T1=306K,體積為V1=51S(cm3), 壓強(qiáng)為p1=p0+ρgh=80cmHg。 當(dāng)水銀面與管口相平時,設(shè)水銀柱高為H, 則管內(nèi)氣體的體積為V2=(57cm-H)S(cm3), 壓強(qiáng)為p2=p0+ρgH 由玻意耳定律得p1V1=p2V2, 代入數(shù)據(jù),解得H=9cm, 所以p2=85cmHg。 設(shè)溫度升至T時,水銀柱剛好高為4cm,管內(nèi)氣體的體積為V3=53

11、S(cm3), 壓強(qiáng)為p3=p0+ρgh=80cmHg。 由蓋—呂薩克定律得V1T1=V3T, 代入數(shù)據(jù),解得T=318K。 2.(1)(多選)下列說法正確的是(　　) A.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,故液體表面存在張力 B.懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運(yùn)動,這種運(yùn)動是分子熱運(yùn)動 C.把很多小的單晶體放在一起,就變成了非晶體 D.第二類永動機(jī)沒有違反能量守恒定律 E.絕對零度不可達(dá)到 (2)如圖所示,—個絕熱的汽缸(汽缸足夠高)豎直放置,內(nèi)有一個絕熱且光滑的活塞,中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板,隔板將汽缸分成兩部分,分別密封著兩部分理想氣體A

12、和B。活塞的質(zhì)量m=8kg,橫截面積S=10cm2,與隔板相距h=25cm,現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,當(dāng)A氣體吸收熱量Q=200J時,活塞上升了h'=10cm,此時氣體的溫度為t1=27℃,已知大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2。 ①加熱過程中,若A氣體的內(nèi)能增加了ΔU1=55J,求B氣體的內(nèi)能增加量ΔU2; ②現(xiàn)在停止對氣體加熱,同時在活塞上緩慢添加砂粒,當(dāng)活塞恰好回到原來的位置時,A氣體的溫度為t2=30℃,求添加砂粒的總質(zhì)量M。 答案　(1)ADE　(2)①127J?、?.452kg 解析　(1)通常,處于液體表面層的分子較為稀疏,其分子間距較大,液體分

13、子之間的合力表現(xiàn)為平行于液體界面的引力,故A項正確;懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運(yùn)動,這種運(yùn)動是布朗運(yùn)動,故B項錯誤;把很多小的單晶體放在一起,就變成了多晶體,故C項錯誤;第二類永動機(jī)沒有違反能量守恒定律,但是違背了熱力學(xué)第二定律,故D項正確;絕對零度是不可達(dá)到的,故E項正確。 (2)①B氣體對外做功W=(p0S+mg)h'=18J, 由熱力學(xué)第一定律得ΔU1+ΔU2=Q-W,ΔU2=Q-W-ΔU1=127J。 ②B氣體的初狀態(tài)p1=p0+mgS=1.8×105Pa V1=(h+h')S=3.5×10-4m3,T1=(27+273)K=300K B氣體的末狀態(tài)p2=p0+m+MgS,V2=hS=2.5×10-4m3 T2=(30+273)K=303K 由理想氣體狀態(tài)方程得p1V1T1=p2V2T2 代入數(shù)據(jù)得M=7.452kg。 7