高考物理分类汇编:12.选修3-3 热学附答案
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选修3-3热学部分高考试题选编第一题:⑴(2017全国I 卷,5分)氧气分子在C 00和C 1000温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。
下列说法正确的是_______A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情景C.图中实线对应于氧气分子在C 1000时的情景D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与C 00相比,C 1000时氧气分子速率出现在s /m 400~0区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ⑴(2019全国III 卷,10分)如图,一粗细均匀的细管开口向上竖直放置,管内有一高度为cm 0.2的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上表面到管口的距离为cm 0.2。
若将细管倒置,水银柱下表面恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同。
已知大气压强为cmHg 76,环境温度为K 296。
⑴求细管的长度;⑵若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的温度。
参考答案与解析1.解析:根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A 正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情景,选项B 正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在C 1000时的情景,选项C 正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D 错误;由分子速率分布图可知,与C 00相比,C 1000时氧气分子速率出现在s /m 400~0区间的分子数占总分子数的百分比较小,选项E 错误。
答案:ABC2.解析:⑴设玻璃管倒置前后密封气体的压强分别为1p 、'1p ,对水银柱受力分析,由共点力平衡条件可得:h p p +=01,h p p -=0'1。
2020年高考物理选修3-3热学真题集锦1.(2020·天津)水枪是孩子们喜爱的玩具,常见的气压式水枪储水罐示意如图。
从储水罐充气口充入气体,达到一定压强后,关闭充气口。
扣动扳机将阀门M打开,水即从枪口喷出。
若在不断喷出的过程中,罐内气体温度始终保持不变,则气体()A. 压强变大B. 对外界做功C. 对外界放热D. 分子平均动能变大2.(2020·山东·新高考Ⅰ)一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。
已知三个状态的坐标分别为a(V0,2p0)、b(2V0,p0)、c(3V0,2p0)以下判断正确的是()A. 气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B. 气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C. 在c→a过程中,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D. 气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量3.(2020·新课标Ⅲ)(1)如图,一开口向上的导热气缸内。
用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与气缸壁间无摩擦。
现用外力作用在活塞上。
使其缓慢下降。
环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。
在活塞下降过程中()A.气体体积逐渐减小,内能增知B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量(2)如图,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管,左管上端封闭,右管上端开口。
右管中有高h0= 4cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。
管底水平段的体积可忽略。
环境温度为T1=283K。
大气压强p0 =76cmHg。
(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。
此时水银柱的高度为多少?(ii)再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度为多少?4.(2020·山东·新高考Ⅰ)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。
高考物理高考专题复习学案《选修3-3》考题一热学的基本知识1.分子动理论知识结构2.两种微观模型(1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积V 0=43π(d 2)3=16πd 3,d 为分子的直径.(2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间V 0=d 3,d 为分子间的距离.3.阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁,计算时要注意抓住与其相关的三个量:摩尔质量、摩尔体积和物质的量.4.固体和液体 (1)晶体和非晶体(2)液晶的性质液晶是一种特殊的物质,既可以流动,又可以表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性. (3)液体的表面张力使液体表面有收缩到球形的趋势,表面张力的方向跟液面相切. (4)饱和气压的特点液体的饱和气压与温度有关,温度越高,饱和气压越大,且饱和气压与饱和汽的体积无关. (5)相对湿度某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和气压的百分比.即:B =pp s×100%.例1 下列说法中正确的是( )A.气体分子的平均速率增大,气体的压强也一定增大B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性D.因为布朗运动的激烈程度与温度有关,所以布朗运动也叫做热运动解析气体压强由气体分子数密度和平均动能决定,气体分子的平均速率增大,则气体分子的平均动能增大,分子数密度可能减小,故气体的压强不一定增大,A错误;叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,B正确;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,C正确;热运动属于分子的运动,而布朗运动是微小颗粒的运动,D错误.答案BC训练1.下列说法正确的是()A.空气中水蒸气的压强越大,人体水分蒸发的越快B.单晶体具有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点C.水龙头中滴下的水滴在空中呈球状是由表面张力引起的D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大答案CD解析空气中水蒸气压强越大,越接近饱和气压,水蒸发越慢;故A错误;单晶体和多晶体都具有固定的熔点,选项B错误;水龙头中滴下的水滴在空中呈球状是由表面张力引起的,选项C正确;当分子间作用力表现为斥力时,分子距离减小,分子力做负功,故分子势能随分子间距离的减小而增大,选项D正确;故选C、D.2.下列说法正确的是()A.分子间距离增大,分子力先减小后增大B.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可算出气体分子的体积C.一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定浓度范围具有液晶态D.从塑料酱油瓶里向外倒酱油时不易外洒,这是因为酱油可以浸润塑料答案 C解析分子间距离从零开始增大时,分子力先减小后增大,再减小,选项A错误;只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可算出气体分子运动占据的空间大小,而不能计算气体分子的体积,选项B错误;当有些物质溶解达到饱和度时,会达到溶解平衡,所以有些物质在适当溶剂中溶解时在一定浓度范围内具有液晶态,故C正确;从塑料酱油瓶里向外倒酱油时不易外洒,这是因为酱油对塑料是不浸润的,选项D错误;故选C.3.关于能量和能源,下列说法正确的是()A.在能源利用的过程中,能量在数量上并未减少B.由于自然界中总的能量守恒,所以不需要节约能源C.能量耗散说明在转化过程中能量不断减少D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造答案 A解析根据能量守恒定律可知,在能源使用过程中,能量在数量上并未减少,故A正确,C错误;虽然总能量不会减小,但是由于能源的品质降低,无法再应用,故还需要节约能源,故B错误;根据能量守恒可知,能量不会被创造,也不会消失,故D错误.4.下列说法中正确的是()A.能的转化和守恒定律是普遍规律,能量耗散不违反能量守恒定律B.扩散现象可以在液体、气体中进行,不能在固体中发生C.有规则外形的物体是晶体,没有确定的几何外形的物体是非晶体D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,所以存在表面张力答案AD解析能的转化和守恒定律是普遍规律,能量耗散不违反能量守恒定律,选项A 正确;扩散现象可以在液体、气体中进行,也能在固体中发生,选项B错误;有规则外形的物体是单晶体,没有确定的几何外形的物体是多晶体或者非晶体,选项C错误;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,所以存在表面张力,选项D正确;故选A、D.考题二气体实验定律的应用1.热力学定律与气体实验定律知识结构2.应用气体实验定律的三个重点环节(1)正确选择研究对象:对于变质量问题要保证研究质量不变的部分;对于多部分气体问题,要各部分独立研究,各部分之间一般通过压强找联系.(2)列出各状态的参量:气体在初、末状态,往往会有两个(或三个)参量发生变化,把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速的找到规律.(3)认清变化过程:准确分析变化过程以便正确选用气体实验定律.例2如图1所示,用销钉固定的活塞把导热汽缸分隔成两部分,A部分气体压强p A=6.0×105 Pa,体积V A=1 L;B部分气体压强p B=2.0×105 Pa,体积V B=3 L.现拔去销钉,外界温度保持不变,活塞与汽缸间摩擦可忽略不计,整个过程无漏气,A、B两部分气体均为理想气体.求活塞稳定后A部分气体的压强.图1解析拔去销钉,待活塞稳定后,p A′=p B′①根据玻意耳定律,对A部分气体,p A V A=p A′(V A+ΔV) ②对B部分气体,p B V B=p B′(V B-ΔV) ③由①②③联立:p A′=3.0×105 Pa答案 3.0×105 Pa变式训练5.如图2甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V -T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105 Pa.图2(1)说出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值.(2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p -T 图象,并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.答案 (1)200 K (2)见解析解析 (1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A=V B T B,所以T A =V A V BT B =0.40.6×300 K =200 K(2)由题图甲可知,由B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B=p CT C所以p C =T C T Bp B =400300×1.5×105 Pa =2.0×105 Pa则可画出由状态A →B →C 的p -T 图象如图所示.6.某次测量中在地面释放一体积为8升的氢气球,发现当气球升高到1 600 m 时破裂.实验表明氢气球内外压强近似相等,当氢气球体积膨胀到8.4升时即破裂.已知地面附近大气的温度为27 ℃,常温下当地大气压随高度的变化如图3所示.求:高度为1 600 m 处大气的摄氏温度.图3答案 17 ℃解析 由题图得:在地面球内压强: p 1=76 cmHg1 600 m 处球内气体压强: p 2=70 cmHg由气态方程得:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2T 2=p 2V 2p 1V 1T 1=70×8.476×8×300 K ≈290 Kt 2=(290-273) ℃=17 ℃7.如图4所示,竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量为m ,横截面积为S ,缸内气体高度为2h .现在活塞上缓慢添加砂粒,直至缸内气体的高度变为h .然后再对汽缸缓慢加热,让活塞恰好回到原来位置.已知大气压强为p 0,大气温度为T 0,重力加速度为g ,不计活塞与汽缸壁间摩擦.求:图4(1)所添加砂粒的总质量;(2)活塞返回至原来位置时缸内气体的温度. 答案 (1)m +p 0Sg (2)2T 0解析 (1)设添加砂粒的总质量为m 0,最初气体压强为p 1=p 0+mgS 添加砂粒后气体压强为p 2=p 0+(m +m 0)gS该过程为等温变化, 有p 1S ·2h =p 2S ·h 解得m 0=m +p 0S g(2)设活塞回到原来位置时气体温度为T 1,该过程为等压变化,有V 1T 0=V 2T 1解得T 1=2T 08.如图5所示,一竖直放置的、长为L 的细管下端封闭,上端与大气(视为理想气体)相通,初始时管内气体温度为T 1.现用一段水银柱从管口开始注入管内将气柱封闭,该过程中气体温度保持不变且没有气体漏出,平衡后管内上下两部分气柱长度比为1∶3.若将管内下部气体温度降至T 2,在保持温度不变的条件下将管倒置,平衡后水银柱下端与管下端刚好平齐(没有水银漏出).已知T 1=52T 2,大气压强为p 0,重力加速度为g .求水银柱的长度h 和水银的密度ρ.图5答案 215L 105p 026gL解析 设管内截面面积为S ,初始时气体压强为p 0,体积为V 0=LS 注入水银后下部气体压强为p 1=p 0+ρgh 体积为V 1=34(L -h )S由玻意耳定律有:p 0LS =(p 0+ρgh )×34(L -h )S 将管倒置后,管内气体压强为p 2=p 0-ρgh 体积为V 2=(L -h )S由理想气体状态方程有:p0LST1=(p0-ρgh)(L-h)ST2解得:h=215L,ρ=105p026gL考题三热力学第一定律与气体实验定律的组合1.应用气体实验定律的解题思路(1)选择对象——即某一定质量的理想气体;(2)找出参量——气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2;(3)认识过程——认清变化过程是正确选用物理规律的前提;(4)列出方程——选用某一实验定律或气态方程,代入具体数值求解,并讨论结果的合理性.2.牢记以下几个结论(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体;(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的,压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密集程度有关;(3)做功和热传递都可以改变物体的内能,理想气体的内能只与温度有关;(4)温度变化时,意味着物体内分子的平均动能随之变化,并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化.3.对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式(1)定性判断.利用题中的条件和符号法则对W、Q、ΔU中的其中两个量做出准确的符号判断,然后利用ΔU=W+Q对第三个量做出判断.(2)定量计算.一般计算等压变化过程的功,即W=p·ΔV,然后结合其他条件,利用ΔU=W+Q进行相关计算.(3)注意符号正负的规定.若研究对象为气体,对气体做功的正负由气体体积的变化决定.气体体积增大,气体对外界做功,W<0;气体的体积减小,外界对气体做功,W>0.例3如图6所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2.已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸的摩擦,求:图6(1)活塞上升的高度;(2)加热过程中气体的内能增加量.[思维规范流程](1)气体发生等压变化,有hS(h+Δh)S=T1T2(1分)解得Δh=T2-T1T1h(1分)(2)加热过程中气体对外做功为W=pS·Δh=(p0S+mg)h T2-T1T1(1分)由热力学第一定律知内能的增加量为ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)h T2-T1T1(1分)答案(1)T2-T1T1h(2)Q-(p0S+mg)hT2-T1T1训练9.一定质量理想气体由状态A经过A→B→C→A的循环过程的p-V图象如图7所示(A→B为双曲线).其中状态___________(选填A、B或C)温度最高,A→B→C 过程是_______的.(选填“吸热”或“放热”)图7答案C吸热解析 根据公式pV T =C ,可得从A 到B 为等温变化,温度应不变,从B 到C 为等容变化,压强增大,温度升高,从外界吸热,从C 到A 为等压变化,体积减小,温度降低,所以C 温度最高,从A 到B 到C 需要从外界吸热.10.一只篮球的体积为V 0,球内气体的压强为p 0,温度为T 0.现用打气筒对篮球充入压强为p 0、温度为T 0的气体,使球内气体压强变为3p 0,同时温度升至2T 0.已知气体内能U 与温度的关系为U =aT (a 为正常数),充气过程中气体向外放出Q 的热量,篮球体积不变.求:(1)充入气体的体积;(2)充气过程中打气筒对气体做的功.答案 (1)0.5V 0 (2)Q +aT 0解析 (1)设充入气体体积为ΔV ,由理想气体状态方程可知:p 0(V 0+ΔV )T 0=3p 0V 02T 0则ΔV =0.5V 0(2)由题意ΔU =a (2T 0-T 0)=aT 0由热力学第一定律ΔU =W +(-Q )可得:W =Q +aT 011.如图8所示,一轻活塞将体积为V 、温度为2T 0的理想气体,密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内.已知大气压强为p 0,大气的温度为T 0,气体内能U 与温度的关系为U =aT (a 为正常数).在汽缸内气体温度缓慢降为T 0的过程中,求:图8(1)气体内能减少量ΔU ;(2)气体放出的热量Q .答案 (1)aT 0 (2)aT 0-12P 0V解析 (1)由题意可知ΔU =a (2T 0-T 0)=aT 0(2)设温度降低后的体积为V ′,则V 2T 0=V ′T 0外界对气体做功W =p 0·(V -V ′)热力学第一定律ΔU =W +Q解得Q =aT 0-12P 0V《选修3-3》考前针对训练1.(1)下列说法中正确的是( )A.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点C.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液体分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势(2)若一条鱼儿正在水下10 m 处戏水,吐出的一个体积为1 cm 3的气泡.气泡内的气体视为理想气体,且气体质量保持不变,大气压强为p 0=1.0×105 Pa ,g =10 m/s 2,湖水温度保持不变,气泡在上升的过程中,气体________(填“吸热”或者“放热”);气泡到达湖面时的体积为________cm 3.(3)利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数.把密度ρ=0.8×103 kg/m 3的某种油,用滴管滴一滴在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V =0.5×10-3 cm 3,形成的油膜面积为S =0.7 m 2,油的摩尔质量M =9×10-2 kg/mol ,若把油膜看成单分子层,每个油分子看成球形,那么:①油分子的直径是多少?②由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数N A 是多少?(以上结果均保留一位有效数字)答案 (1)BD (2)吸热 2(3)①7×10-10 m ②6×1023 mol -1解析 (1)水的沸点和气压有关,高原地区水的沸点较低,是因为高原地区大气压较低,A 错误;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性,彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,故B 正确;布朗运动显示的是悬浮微粒的运动,反应了液体分子的无规则运动,C错误;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液体分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势,D正确.(2)气泡上升的过程中体积增大,对外做功,由于保持温度不变,故内能不变,由热力学第一定律可得,气泡需要吸热;气泡初始时的压强p1=p0+ρgh=2.0×105 Pa气泡浮到水面上的气压p2=p0=1.0×105 Pa由气体的等温变化可知,p1V1=p2V2带入数据可得:V2=2 cm3(3)①油分子的直径d=VS=0.5×10-3×10-60.7m≈7×10-10 m②油的摩尔体积为V mol=M ρ,每个油分子的体积为V0=4πR33=πd36,阿伏加德罗常数可表示为N A=V mol V0,联立以上各式得N A=6Mπd3ρ,代入数值计算得N A≈6×1023 mol-1.2.(1)关于饱和汽和相对湿度,下列说法中错误的是()A.使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法B.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和气压C.密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽,若温度升高,同时增大容器的容积,饱和气压可能会减小D.相对湿度过小时,人会感觉空气干燥(2)如图1所示,一定质量的理想气体发生如图1所示的状态变化,从状态A到状态B,在相同时间内撞在单位面积上的分子数____________(选填“增大”“不变”或“减小”),从状态A经B、C再回到状态A,气体吸收的热量________放出的热量(选填“大于”“小于”或“等于”).图1(3)已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1,在标准状态(压强p0=1 atm、温度t0=0 ℃)下任何气体的摩尔体积都为22.4 L,已知上一题中理想气体在状态C时的温度为27 ℃,求该气体的分子数.(计算结果取两位有效数字)答案(1)C(2)减小大于(3)2.4×1022解析(1)饱和气压是物质的一个重要性质,它的大小取决于物质的本性和温度,温度越高,饱和气压越大,则使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法,故A正确;根据相对湿度的特点可知,空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和气压,故B正确;温度升高,饱和气压增大.故C错误;相对湿度过小时,人会感觉空气干燥.故D正确.(2)理想气体从状态A到状态B,压强不变,体积变大,分子的密集程度减小,所以在相同时间内撞在单位面积上的分子数减小,从状态A经B、C再回到状态A,内能不变,一个循环过程中,A到B外界对气体做功W1=-2×3=-6 J,B到C过程中外界对气体做功W2=12×()1+3×2=4 J,C到A体积不变不做功,所以外界对气体做功W=W1+W2=-2 J,根据ΔU=W+Q,Q=2 J,即一个循环气体吸热2 J,所以一个循环中气体吸收的热量大于放出的热量.(3)根据盖-吕萨克定律:V0T0=V1T1,代入数据:1273+27=V1 273,解得标准状态下气体的体积为V1=0.91 L,N=V1V mol N A=0.9122.4×6×1023个≈2.4×1022个.3.某学习小组做了如下实验,先把空的烧瓶放入冰箱冷冻,取出烧瓶,并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上,封闭了一部分气体,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图2.图2(1)在气球膨胀过程中,下列说法正确的是________A.该密闭气体分子间的作用力增大B.该密闭气体组成的系统熵增加C.该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的D.该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和(2)若某时刻该密闭气体的体积为V,密度为ρ,平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,则该密闭气体的分子个数为________;(3)若将该密闭气体视为理想气体,气球逐渐膨胀起来的过程中,气体对外做了0.6 J的功,同时吸收了0.9 J的热量,则该气体内能变化了________ J;若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈,则该气球内气体的温度________.(填“升高”或“降低”)答案(1)B(2)ρVM N A(3)0.3降低解析(1)气体膨胀,分子间距变大,分子间的引力和斥力同时变小,故A错误;根据热力学第二定律,一切宏观热现象过程总是朝着熵增加的方向进行,故该密闭气体组成的系统熵增加,故B正确;气体压强是由气体分子对容器壁的碰撞产生的,故C错误;气体分子间隙很大,该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和,故D错误.(2)气体的量为:n=ρVM;该密闭气体的分子个数为:N=nN A=ρVM N A;(3)气体对外做了0.6 J的功,同时吸收了0.9 J的热量,根据热力学第一定律,有:ΔU=W+Q=-0.6 J+0.9 J=0.3 J;若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈,气压气体迅速碰撞,对外做功,内能减小,温度降低.4.(1)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图3所示,图中f(v)表示v 处单位速率区间内的分子数百分率,由图可知()图3A.气体的所有分子,其速率都在某个数值附近B.某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等C.高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率D.高温状态下分子速率的分布范围相对较小(2)如图4所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,已知在此过程中,气体内能增加100 J,则该过程中气体________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.图4(3)已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3,平均摩尔质量为0.29 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,取气体分子的平均直径为2×10-10 m,若气泡内的气体能完全变为液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值.(结果保留一位有效数字)答案(1)BC(2)放出100(3)1×10-5解析(1)由不同温度下的分子速率分布曲线可知,在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,不是所有,故A错误;高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率,不是所有,有个别分子的速率会更大或更小,故B正确;温度是分子平均动能的标志,温度高则分子速率大的占多数,即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大,故C正确,故D错误.(2)根据公式:ΔU=W+Q和外界对气体做功W=pΔV=200 J,可以得到:Q=-100 J,所以放出100 J热量.(3)设气体体积为V1,完全变为液体后体积为V2气体质量:m=ρV1含分子个数:n =m M N A每个分子的体积:V 0=43π(D 2)3=16πD 3液体体积为:V 2=nV 0液体与气体体积之比:V 2V 1=πρN A D 36M =3.14×1.29×6×1023×(2×10-10)36×0.29≈1×10-5. 5.(1)下列说法正确的是( )A.饱和气压随温度升高而增大B.露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最大D.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点(2)图5所示为一定质量的理想气体等压变化的p -T 图象.从A 到B 的过程,该气体内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)、________(选填“吸收”或“放出”)热量.图5(3)石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料.已知1 g 石墨烯展开后面积可以达到2 600 m 2,试计算每1 m 2的石墨烯所含碳原子的个数.阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1,碳的摩尔质量M =12 g/mol.(计算结果保留两位有效数字)答案 (1)AB (2)增大 吸收 (3)1.9×1019个解析 (1)与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和蒸汽;饱和蒸汽压强与饱和蒸汽体积无关;在一定温度下,饱和蒸汽的分子数密度是一定的,因而其压强也是一定的,这个压强叫做饱和气压;故饱和气压随温度升高而增大,故A 正确;液体表面张力使液体具有收缩的趋势,露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故B 正确;分子力做功等于分子势能的减小量;当分子间的引力和斥力平衡时,分子力的合力为零;此后不管是增加分子间距还是减小分子间距,分子力都是做负功,故分子势能增加;故C 错误;液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点,故D 错误.(2)理想气体的分子势能可以忽略不计,气体等压升温,温度升高则气体的内能一定增大;根据热力学第一定律ΔU =Q +W ,温度升高,内能增大,即ΔU 为正值;同时气体的体积增大,对外做功,则W 为负值,故Q 必定为正值,即气体一定从外界吸收热量.(3)由题意可知,已知1 g 石墨烯展开后面积可以达到2 600 m 2,1 m 2石墨烯的质量:m =12600 g ,而1 m 2石墨烯所含原子个数:n =m M N A =1260012×6×1023 个≈1.9×1019个.6.如图6所示,某种自动洗衣机进水时,洗衣机内水位升高,与洗衣机相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.图6(1)当洗衣缸内水位缓慢升高时,设细管内空气温度不变.则被封闭的空气( )A.分子间的引力和斥力都增大B.分子的热运动加剧C.分子的平均动能增大D.体积变小,压强变大(2)若密闭的空气可视为理想气体,在上述(1)中空气体积变化的过程中,外界对空气做0.6 J 的功,则空气________(选填“吸收”或“放出”)了________J 的热量;当洗完衣服缸内水位迅速降低时,则空气的内能________(选填“增加”或“减小”).(3)若密闭的空气体积V =1 L ,密度ρ=1.29 kg/m 3,平均摩尔质量M =0.029 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1,试估算该气体分子的总个数(结果保留一位有效数字).答案(1)AD(2)放出0.6减小(3)3×1022个解析(1)水位升高,压强增大,被封闭气体做等温变化,根据理想气体状态方程可知,气体体积减小,分子之间距离减小,因此引力和斥力都增大,故A、D正确;气体温度不变,因此分子的热运动情况不变,分子平均动能不变,故B、C 错误.(2)在(1)中空气体积变化的过程中,气体温度不变,内能不变,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量;若水位迅速降低,压强则迅速减小,体积迅速膨胀,气体对外做功,由于过程迅速,没有来得及吸放热,因此内能减小.(3)物质的量为:n=ρV M分子总数:N=nN A=ρVM N A代入数据得:N≈3×1022个故该气体分子的总个数为3×1022个.。
12.选修3-3热学1.(2014北京)13.下列说法中正确的是A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变13.【答案】B【考点】热力学第一定律【解析】温度是分子平均动能的标志,温度降低分子热运动的平均动能减小,反之增大,A项错误;B项正确;物体的内能包括所有分子的动能和势能之和,温度降低,分子动能减小但是分子势能不能确定,所以内能不能确定,CD项错误。
2.(2014年大纲卷)16.对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( )A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小16.【答案】BD【考点】分子动理论、影响压强的原因【解析】一定质量的稀薄气体可以看做理想气体,分子运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动的越剧烈;压强变大可能是的原因是体积变小或温度升高,所以压强变大,分子热运动不一定剧烈,AC项错误,B项正确;压强变小时,也可能体积不变,可能变大,也可能变小;温度可能降低,可能不变,可能升高,所以分子间距离不能确定,D项正确。
3.(2014福建卷)29.[物理-选修3-3](本题共有两小题,每小题6分,共12分。
每小题只有一个选项符合题意)(1)如图,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。
途中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是。
(填选项前的字母)A.曲线① B.曲线② C.曲线③ D.曲线④4. (2014福建卷)(2)图为一定质量理想气体的压强p 与体积V关系图像,它由状态A经等容过程到状态B,再经等压过程到状态C设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC,则下列关系式中正确的是。
(填选项前的字母)A.TA<TB,TB<TCB. TA>TB,TB=TCC. TA>TB,TB<TCD. TA=TB,TB>TC29【答案】(1)D(2)C【考点】气体分子的麦克斯韦速率分布规律、理想气体状态方程【解析】(1)气体分子速率分布是有规律的,其分布特征是“中间多两头少,即随着速率增加分子数目逐渐增大,再增加又逐渐减少,故应选曲线④,D项错误。
2021年高考物理真题分类汇编——选修3-3 热学(2021新课标I-33(1)).【物理—选修3-3】(15分)(5分)下列说法正确的是 (填正确答案标号,选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错一个扣3分,最低得分为0分 ) A .将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B .固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C .由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D .在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体E .在熔化过程中,晶体要吸取热量,但温度保持不变,内能也保持不变 【答案】(1)BCD (选对1 个给2分,选对2个给4分,选对3个给5分;每选错1 个扣3分,最低得分为0分)【考点】固体的微观结构、晶体和非晶体【解析】解析:晶体有固定的熔点,并不会由于颗粒的大小而转变,即使敲碎为小颗粒,照旧是晶体,选项A 错。
依据是否有固定的熔点,可以把固体分为晶体和非晶体两类,晶体有各向异性,选项B 对。
同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨。
选项C 对。
晶体的分子排列结构假如遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,选项D 对。
熔化过程中,晶体要吸热,温度不变,但是内能增大,选项E 错。
(2021新课标I-33(2))【物理—选修3-3】(10分)如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m 1=2.50kg ,横截面积为s 1=80.0cm 2,小活塞的质量为m 2=1.50kg ,横截面积为s 2=40.0cm 2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l =40.0cm ,气缸外大气压强为p=1.00×105Pa ,温度为T=303K 。
初始时大活塞与大圆筒底部相距l2,两活塞间封闭气体的温度为T 1=495K ,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽视两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g 取10m/s 2,求(i )在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度(ii )缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强 【答案】(i )330K (ii) 1.01×105 Pa【考点】气体试验定律;抱负气体;共点力的平衡【解析】(i) 设初始时气体体积为V 1 ,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V 2 ,温度为T 2 ,由题给条件得:V 1 = s 2(l - l 2) + s 1(l2) ·······○1 V2 = s 2 l ·······○2 在活塞缓慢下移的过程中,用P 1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得:s 1(P 1 – P) = m 1g + m 2g + s 2(P 1 – P)······○3 故缸内的气体的压强不变 ,由盖·吕萨克定律有: V 1T 1= V2T 2······○4 联立○1○2○4式并代入题给数据得:T 2 = 330K ······○5 (ii)在大活塞与大圆筒底面刚接触时,被封闭气体的压强为P 1 ,在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变,没达到热平衡时被封闭气体的压强为P /,由查理定律有:P /T = P1T2······○6 (2分) 联立○3○5○6式并代入题给数据得: P / = 1.01×105 Pa ······○7 (2分) 【2021新课标II-33】33. [物理选修3-3](15分)(1)(5分)关于集中现象,下列说法正确的是 (填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分) A.温度越高,集中进行得越快B.集中现象是不同物质间的一种化学反应C.集中现象是由物质分子无规章运动产生的D.集中现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的集中现象是由于液体的对流形成的 【答案】ACD考点:分子动理论【2021新课标II-33】(2)(10分)如图,一粗细均匀的U 形管竖直放置,A 侧上端封闭,B 侧上侧与大气相通,下端开口处开关K 关闭,A 侧空气柱的长度为l =10.0cm ,B 侧水银面比A 侧的高h =3.0cm ,现将开关K 打开,从U 形管中放出部分水银,当两侧的高度差为h 1=10.0cm 时,将开关K 关闭,已知大气压强P 0=75.0cmHg 。
选修3-3 热学考点一 分子动理论、内能1.(2013·福建理综,6分)下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是________。
(填选图下方的字母)解析:本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化关系,意在考查考生对该部分知识的了解情况。
当r =r 0时,分子间作用力f =0,分子势能E p 最小,排除A 、C 、D ,选B 。
答案:B2.(2012·山东理综,3分)以下说法正确的是________。
A .水的饱和汽压随温度的升高而增大B .扩散现象表明,分子在永不停息地运动C .当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D .一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小解析:分子间距离增大时,分子间引力和斥力同时减小,选项C 错误;由于气体压强不变,根据V T=C 可知,当气体膨胀时气体温度升高,分子平均动能增加,选项D 错误。
答案:AB3.(2011·新课标全国,6分)对于一定量的理想气体,下列说法正确的是____________.(选对一个给3分,选对两个给4分,选对3个给6分.每选错一个扣3分,最低得分为0分)A .若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变B .若气体的内能不变,其状态也一定不变C .若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大D .气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关E .当气体温度升高时,气体的内能一定增大解析:(1)一定质量的理想气体,pV T=常量,p 、V 不变,则T 不变,分子平均动能不变,又理想气体分子势能为零,故气体内能不变,A 项正确;理想气体内能不变,则温度T 不变,由pV T=常量知,p 及V 可以变化,故状态可以变化,B 错误;等压变化过程,温度升高、体积增大,故C 错误;由热力学第一定律ΔU =Q +W 知,温度升高1 K ,内能增量ΔU 一定,而外界对气体做的功W 与经历的过程可能有关(如体积变化时),因此吸收的热量与气体经历的过程也有关,D项正确;温度升高,平均动能增大,分子势能不变,内能一定增大,E项正确.答案:ADE4.(2011·广东理综,4分)如图所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是()A.铅分子做无规则热运动B.铅柱受到大气压力作用C.铅柱间存在万有引力作用D.铅柱间存在分子引力作用解析:下面的铅柱不脱落,说明铅柱受到一个向上的力的作用,A项错误;大气对铅柱有向上的压力,但是远远不足以抵消铅柱的重力,因此B项错误;铅柱间的万有引力太小,远小于铅柱的重力,C项错误;由于铅柱间存在着分子引力的作用,故下面的铅柱才不脱落,D项正确.答案:D5.(2010·全国Ⅰ,6分)右图为两分子系统的势能E与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是()A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功解析:本题考查分子力做功与分子势能的关系、功的正负的判断.意在考查考生对基本概念和基本规律的理解能力.对两分子组成的系统,分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.结合图象可知,分子距离由非常近到r1时,E p减小,分子力做正功;当分子由r1到r2时,E p减少,分子力做正功,故分子力为斥力,A错,B对,D错;分子间距离由r2继续增大时,分子势能增加,说明分子力做负功,即分子间表现为引力,故分子间距离为r2时,分子间作用力为零,C项正确.答案:BC6.(2012·北京理综,3分)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图.图中记录的是()A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度-时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析:微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹;而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则,也能充分反映微粒布朗运动的无规则,所以记录描绘的是位置的连线,故选D答案:D7.(2010·江苏,4分)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m 3和2.1 kg/m 3,空气的摩尔质量为0.029 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1.若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字)解析:(1)本题主要考查理想气体状态变化方程,意在考查考生利用图象描述物理过程的能力.根据气体等温变化方程pV =C ,所以p =C V ,因此p -1V的图象是一条过原点的直线,选项B 正确.解析:本题主要考查分子动理论,意在考查考生的计算能力.设空气的摩尔质量为M ,在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸入空气的体积为V ,则有Δn =(ρ海-ρ岸)V MN A ,代入数据得Δn =3×1022个.答案:3×1022个考点二 固体、液体、气体8.(2009辽宁、宁夏理综,6分)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有________。
高中物理选项3--3《热学》综合能力测试卷命制:______________测试时间:_________________考生注意:1.本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷.第Ⅰ卷为选择题,第Ⅱ卷为非选择题。
2.本试卷满分100分,考试时间90分钟。
3.第Ⅰ卷答在答题卡上,第Ⅱ卷答在试卷上.第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、本题包括10小题.每小题4分,共40分。
第1---7题只有一个选项正确,8----9题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2 分,有选错的得0 分.1、下列物理现象及其原理的叙述正确的是( )A.纤细小虫能停在平静的液面上,是由于受到浮力的作用B.墨水滴入水中出现扩散现象,这是分子无规则运动的结果C.“破镜不能重圆”,是因为再接触部位的分子间斥力大于引力D.用热针尖接触金属表面的石蜡,熔解区域呈圆形,这是晶体各向异性的表现2、下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( )3、如图所示为一种减震垫,上面布满了圆柱状薄膜气泡,每个气泡内充满体积为V 0,压强为p 0的气体,当平板状物品平放在气泡上时,气泡被压缩.若气泡内气体可视为理想气体,其温度保持不变,当体积压缩到V 时气泡与物品接触面的面积为S ,求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力是( )A .p 0S B.p 0V 0V SC.p 0V V 0S D.V p 0V 0S 4、如图所示为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是( )A .热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B .在封闭的房间里打开冰箱一段时间后,房间温度会降低C .电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D .电冰箱的工作原理违反热力学第一定律5、某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v 处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别为T Ⅰ、T Ⅱ、T Ⅲ,则( )A .T Ⅰ>T Ⅱ>T ⅢB .T Ⅲ>T Ⅱ>T ⅠC .T Ⅱ>T Ⅰ,T Ⅱ>T ⅢD .T Ⅰ=T Ⅱ=T Ⅲ6、某自行车轮胎的容积为V ,里面已有压强为p 0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p ,设充气过程为等温过程,空气可视为理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p 0、体积为________的空气.( ) A.p 0pV B .p p 0V C.⎝ ⎛⎭⎪⎫p p 0-1V D .⎝ ⎛⎭⎪⎫p p 0+1V 7、如图甲所示,一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭,上端足够长,下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体.现对气体缓慢加热,气体温度不断升高,水银柱上升,则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近图乙中的( )8、墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是( )A .混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B .混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C .使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D .墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的9、如图所示为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气( )A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大10、图中A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态,当气体自状态A沿直线变化到状态B时( )A.气体内能一定增大B.有可能经过体积减小的过程C.外界对气体做正功D.气体一定从外界吸热第Ⅱ卷(非选择题共60分)二.本题包括2小题,共16分.解答时只需把答案填在答题卡上对应位置,不必写出演算步骤.11、(8分) (1)(多选)下列说法中正确的是________.A.空气中PM2.5的运动属于分子热运动B.露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的D.分子间相互作用力随着分子间距离的增大而减小(2)如图所示,一定质量的理想气体被活塞密封在一容器中,活塞与容器壁间无摩擦,外界大气压强保持不变.当气体的温度升高时,气体体积________(选填“增大”“减小”或“不变”),从微观角度看,产生这种现象的原因是___________________________________________________________________.12、(8分)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N A,地面大气压强为P0,重力加速度大小为g.由此可以估算出,地球大气层空气分子总数为________,空气分子之间的平均距离为________.三.本题包括4小题,共44分.解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
选修 3-3(2012上海)28.(6分)右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下,体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图。
粗细均匀的弯曲玻璃管A 臂插入烧瓶,B 臂与玻璃管C 下部用橡胶管连接,C 管开口向上,一定质量的气体被封闭于烧瓶内。
开始时,B 、C 内的水银面等高。
(1)若气体温度升高,为使瓶内气体的压强不变,应将C 管_______(填“向上”或“向下”)移动,直至_____________。
(2)(单选)实验中多次改变气体温度,用∆t 表示气体升高的温度,用∆h 表示B 管内水银面高度的改变量。
根据测量数据作出的图线是( )28.【考点】本题考查“研究一定质量气体在压强不变的条件下,体积变化与温度变化关系”的实验【解析】(1)气体温度升高,封闭气体压强变大,为使封闭气体压强不变,应将C 管向下移动,直至B 、C 两管内水银面等高。
(2由于气体压强不变,则V k T =,故有v h s T t ∆∆=∆∆为定值,故选项A 正确。
【答案】(1)向下,B 、C 两管内水银面等高;(2)A(2012上海)31.(12分)如图,长L =100cm ,粗细均匀的玻璃管一端封闭。
水平放置时,长L0=50cm 的空气柱被水银柱封住,水银柱长h =30cm 。
将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置,然后竖直插入水银槽,插入后有∆h =15cm 的水银柱进入玻璃管。
设整个过程中温度始终保持不变,大气压强p0=75cmHg 。
求:(1)插入水银槽后管内气体的压强p ;(2)管口距水银槽液面的距离H 。
【答案】(1)设当转到竖直位置时,水银恰好未流出,由玻意耳定律p =p0L/l =53.6cmHg ,由于p +ρgh =83.6cmHg ,大于p0,水银必有流出,设管内此时水银柱长为x ,由玻意耳定律p0SL0=(p0-ρgh )S (L -x ),解得x =25cm ,设插入槽内后管内柱长为L ’,L ’=L -(x +∆h )=60cm ,插入后压强p =p0L0/L ’=62.5cmHg ,(2)设管内外水银面高度差为h ’,h ’=75-62.5=12.5cm ,管口距槽内水银面距离距离H =L -L ’-h ’=27.5cm ,(2012新课标) 33 (1)6分)关于热力学定律,下列说法正确的是 ____(填入正确选项前的字母。
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高中物理选修3—3热学(复习)试题一、单项选择题1、在测定分子大小的油膜实验中,下面的假设与该实验无关的是( )A.油膜的体积等于总的分子体积之和B.油膜为单层分子且都是球形C.分子是一个挨一个排列,它们间的间隙可忽略D.油膜中分子沿直线排列2、关于分子的热运动,下述正确的是()A.分子的热运动就是布朗运动B.布朗运动是悬浮在液体中微粒的分子的无规则运动,它反映微粒分子的无规则运动C.温度越高,悬浮微粒越小,布朗运动越激烈D.物体的速度越大,内部分子的热运动越激烈3、右图为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线。
下列说法正确的是()A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r1时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功4、气体的温度升高了30℃,在热力学温标中,温度升高了()A。
30K B。
273+30K C。
243K D. 303K5、下列关于内能的说法中,正确的是()A.不同的物体,若温度相等,则内能也相等B.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大C.对物体做功或向物体传热,都可能改变物体的内能D.冰熔解成水,温度不变,则内能也不变6、某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成.开箱时,密闭于气缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。
高考物理真题分类汇编——选修3-3 热学(2015新课标I-33(1)).【物理—选修3-3】(15分)(5分)下列说法正确的是 (填正确答案标号,选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错一个扣3分,最低得分为0分 )A .将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B .固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C .由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D .在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体E .在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变【答案】(1)BCD (选对1 个给2分,选对2个给4分,选对3个给5分;每选错1 个扣3分,最低得分为0分)【考点】固体的微观结构、晶体和非晶体【解析】解析:晶体有固定的熔点,并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍旧是晶体,选项A 错。
根据是否有固定的熔点,可以把固体分为晶体和非晶体两类,晶体有各向异性,选项B 对。
同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨。
选项C 对。
晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,选项D 对。
熔化过程中,晶体要吸热,温度不变,但是内能增大,选项E 错。
(2015新课标I-33(2))【物理—选修3-3】(10分)如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m 1=2.50kg ,横截面积为s1=80.0cm 2,小活塞的质量为m 2=1.50kg ,横截面积为s 2=40.0cm 2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l =40.0cm ,气缸外大气压强为p=1.00×105Pa ,温度为T=303K 。
初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T 1=495K ,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g 取10m/s 2,求(i )在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度(ii )缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强【答案】(i )330K (ii) 1.01105 Pa【考点】气体实验定律;理想气体;共点力的平衡【解析】(i) 设初始时气体体积为V 1 ,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V 2 ,温度为T 2 ,由题给条件得:V 1 = s 2( - ) + s 1() ·······○1 V2 = s 2 ·······○2 在活塞缓慢下移的过程中,用P 1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得:s 1(P 1 – P) = m 1g + m 2g + s 2(P 1 – P)······○3 故缸内的气体的压强不变 ,由盖·吕萨克定律有:= ······○4联立○1○2○4式并代入题给数据得:T2 = 330K ······○5(ii)在大活塞与大圆筒底面刚接触时,被封闭气体的压强为P1 ,在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变,没达到热平衡时被封闭气体的压强为P/ ,由查理定律有:= ······○6(2分)联立○3○5○6式并代入题给数据得:P/ = 1.01105 Pa ······○7(2分)【2015新课标II-33】33. [物理选修3-3](15分)(1)(5分)关于扩散现象,下列说法正确的是(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分)A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的【答案】ACD考点:分子动理论【2015新课标II-33】(2)(10分)如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B 侧上侧与大气相通,下端开口处开关K关闭,A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0cm,现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧的高度差为h1=10.0cm 时,将开关K关闭,已知大气压强P0=75.0cmHg。
(ⅰ)求放出部分水银后A侧空气柱的长度(ⅱ)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银达到同一高度,求注入水银在管内的长度【答案】(1)12.0cm;(2)13.2cm【解析】试题分析:(1)以cmHg为压强单位,设A侧空气长度l=10.0cm时压强为P;当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时,空气柱的长度为l1,压强为P1,由玻意耳定律得考点:玻意耳定律【2015重庆-10(1)】.[选修3-3](6分)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么A.外界对胎内气体做功,气体内能减小B.外界对胎内气体做功,气体内能增大C.胎内气体对外界做功,内能减小D.胎内气体对外界做功,内能增大【答案】D【解析】试题分析:对车胎内的理想气体分析知,体积增大为气体为外做功,内能只有动能,而动能的标志为温度,故中午温度升高,内能增大,故选D 。
考点:本题考查理想气体的性质、功和内能、热力学第一定律。
【2015重庆-10(2)】(6分)北方某地的冬天室外气温很低,吹出的肥皂泡会很快冻结.若刚吹出时肥皂泡内气体温度为1T ,压强为1P ,肥皂泡冻结后泡内气体温度降为2T .整个过程中泡内气体视为理想气体,不计体积和质量变化,大气压强为0P .求冻结后肥皂膜内外气体的压强差. 【答案】2101T P P P T ∆=-考点:本题考查理想气体状态方程。
【2015山东-37(1)】【物理-物理3-3】墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。
关于该现象的分析正确的是_____。
(双选,填正确答案标号)a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用b.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动c.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的【答案】bc考点:分子动理论.【2015山东-37(2)】扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象;如图,截面积为S 的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K ,压强为大气压强P 0。
当封闭气体温度上升至303K 时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部压强立即减为P 0,温度仍为303K 。
再经过一段时间,内部气体温度恢复到300K 。
整个过程中封闭气体均可视为理想气体。
求: (ⅰ)当温度上升到303K 且尚未放气时,封闭气体的压强;(ⅱ)当温度恢复到300K 时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
【答案】(ⅰ)1.01P 0;(ⅱ)0.02P 0S【解析】试题分析:(ⅰ)气体进行等容变化,开始时,压强P 0,温度T 0=300K ;当温度上升到303K 且尚未放气时,压强为P 1,温度T 1=303K ;根据0101P P T T =可得:110000303 1.01300T P P P P T === (ⅱ)当内部气体温度恢复到300K 时,由等容变化方程可得:0210P P T T =, 解得002001300303 1.01T P P P P T === 当杯盖恰被顶起时有:10PS mg P S =+若将杯盖提起时所需的最小力满足:min 20F P S P S mg +=+, 解得:min 002010.0210100F P S P S =≈ 考点:理想气体的状态方程;等容变化.【2015广东-17】17.图6为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水,在水加热升温的过程中,被封闭的空气A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大【答案】AB【考点】气体实验定律;温度所分子平均动能的标志、内能;分子动理论的基本观点【解析】本题考查了热学基础知识,题目中器材包含了金属内筒和隔热外筒,水加热升温,封闭空气温度升高,而外筒隔热,不会有能量损失,则当加热水时,热量通过金属筒传给气体,气体内能增加,温度升高,选项A正确;气体体积不变,温度升高,由理想气体状态方程右知压强增加,选项B正确;分子间的引力和斥力与分子间的距离有关,气体体积不变,分子间距不变,分子间的引力和斥力不变,选项C错误;温度只是与气体分子平均动能有关,温度增加并不是所有分子速率增加,选项D错误。
【2015北京-13】.下列说法正确的是()A.物体放出热量,其内能一定减小B.物体对外做功,其内能一定减小C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变【答案】C【难度】★【考点】热力学第一定律【解析】物体内能的改变方式有两种:做功和热传递,只说某一种方式我们无法判断内能是否变化,故A、B 选项错误;物体放出热量又同时对外做功内能一定减小,故D 选项错误。
物体吸收热量同时对外做功,内能可能增大、减小或不变,故C 选项正确。
【2015江苏-12】12A、【选修3-3】(12分)(1)对下列几种固体物质的认识,正确的有________A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐时晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡时晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同(2)在装有食品的包装袋中充入氮气,然后密封进行加压测试,测试时,对包装袋缓慢地施加压力,将袋内的氮气视为理想气体,则加压测试过程中,包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_________(选填“增大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能_________(选填“增大”、“减小”或“不变”)(3)给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。
将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,气体的体积变为0.45L。