高考物理3-3专项练习题含答案

一、选择题1．有关“温度”的概念，下列说法中正确的是( )A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度B．温度是分子平均动能的标志．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高D．温度较高的物体，每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大[答案] B[解析] 温度是分子平均动能的标志，但不能反映每个分子的运动情况，所以A、D错误，由ΔU＝Q＋W可知错，故选项B正确．2．第二类永动机不可能制成，这是因为( )A．违背了能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体．机械能不能全部转变为内能D．内能不能全部转为机械能，同时不引起其他变[答案] D[解析] 第二类永动机的设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转中有些过程是不可逆的规律，所以不可能制成，选项D正确．3．(2011·广州模拟)一定质量的想气体由状态A变到状态B，压强随体积变的关系如图，这个过程( )A．气体的密度一直变小B．气体的温度一直降低．气体一直对外界做功D．气体一直向外界放热[答案] A[解析] 气体从A到B的过程中，体积变大，质量不变，温度升高，所以选项A正确，选项B错误．气体膨胀对外做功，选项正确．根据热力第一定律，气体内能变大，气体对外做功，所以气体一定吸热，选项D错误．4．(2011·西安模拟)下列说法中正确的是( )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．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律．压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D．分子从远处趋近固定不动的分子b，当到达受b的作用力为零处时，的动能一定最大[答案] D[解析] 气体的温度升高时，分子平均动能增大，但气体体积不确定，所以压强不确定，A不正确；第二类永动机不能制成是因为它违反了热力第二定律，所以B不正确；气体内能的改变量由做功和热传递共同决定，在压缩气体对其做功的同时，它可能对外放热，故其内能不一定增大，所以不正确；在趋近b的过程中分子力先表现为引力后表现为斥力，分子势能先减小后增大，当分子力为零时，的动能最大，D正确．5如图所示，两相同的容器装同体积的水和水银，A、B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度，A、B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍升高时，球的体积会明显变大．如果开始时水和水银的温度相同，且两液体同时缓慢地升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多．两球吸收的热量一样多D．无法确定[答案] B[解析] 小球吸热用于小球内能的增加和膨胀对外做功，对外做功等于液体重力势能的增加．因此，由热力第一定律可知，答案B正确．6．(2011·黄冈模拟)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成、b两部分，已知内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变[答案] BD[解析] 本题考查热力第一定律，气体压强的微观解释，气体的内能等知识点．b 室为真空，则气体体积膨胀对外不做功，由热力第一定律ΔU＝W＋Q知，在绝热时，气体的内能不变，A项错，B项对．又气体是稀薄气体，则只有动能，因此气体的温度不变，由错误！未定义书签。

高中物理《选修3-3》全册基础过关题(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)1．奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成．当稳压阀打开以后，燃气以气态从气罐里出来，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧．则()A．燃气由液态变为气态的过程中不一定对外做功B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程D．燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用2．关于永动机不可能制成的下列说法中正确的是()A．第一类永动机违反了能量守恒定律B．第二类永动机违反了能量守恒定律C．第一类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．第二类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性3．下列关于分子间引力和斥力的说法中，错误的是()A．两张纸潮湿后很难分开说明分子间存在引力B．只有同种物质的分子间才存在分子力的作用C．当分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力减小D．表面平滑的太空船很容易“黏合”灰尘是因为分子力的作用4．被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来．这一过程乒乓球内的气体()A．吸热，对外做功，内能不变B．吸热，对外做功，内能增加C．温度升高，体积增大，压强不变D．压强增大，单位体积内分子数增多5．以下说法正确的是()A．热量自发地从甲物体传到乙物体，甲的内能不一定比乙大B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100%D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的6．如图所示，对于液体在器壁附近发生的弯曲现象，下列说法中正确的是()A．表面层1内分子的分布比液体内部疏B．表面层2内分子的分布比液体内部密C．附着层1内分子的分布比液体内部疏D．附着层2内分子的分布比液体内部密7．在某一容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是() A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的C．容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强为零D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强不一定相等8．一定质量的理想气体，经历了如图所示的状态变化1→2→3过程，则三个状态的温度之比是()A．1∶3∶5 B．3∶6∶5C．3∶2∶1 D．5∶6∶39．如图所示，活塞将汽缸分成两个气室，汽缸壁、活塞、拉杆是绝热的，且都不漏气，U A和U B分别表示A、B气室中气体的内能．则将拉杆向外拉动的过程中()A．U A不变，U B变小B．U A增大，U B不变C．U A增大，U B变小D．U A不变，U B增大10.如图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11.如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是()A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热12.如图所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则()A．A管内空气柱将变长B．A管内空气柱将变短C．两管内水银柱高度差将增大D．两管内水银柱高度差将减小明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(9分)体积为1.2×10－3cm3的油滴在静止的水面上扩展为4 m2的单分子油膜，假设分子间是紧密排列的，则可估算出这种油分子的直径为____________m，1 mol这种油的体积为____________m3，油分子质量为____________．(油的密度为0.8×103kg/m3) 14．(9分) 若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.15．(10分)一高压气体钢瓶，容积为V0，用绝热材料制成，开始时封闭的气体压强为p0，温度为T0＝300 K，内部气体经加热后温度升至T1＝350 K，求：(1)温度升高至T1时气体的压强；(2)若气体温度保持T1＝350 K不变，缓慢地放出一部分气体，使气体压强再回到p0，此时钢瓶内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值为多少？16．(12分)如图所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S.在t时间内集热箱里气体膨胀对外做的功数值为W，其内能增加了ΔU，已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收，求：(1)这段时间内集热箱内气体共吸收的热量；(2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率．参考答案与解析1．164] C2．165]解析：选AD.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热传递的方向性．因此，正确选项为A、D.3．166]解析：选BC.两张潮湿的纸靠得很近，使分子间的距离变得很小，进入了分子力的作用范围，分子力表现为引力，A正确；不同物质的分子间也存在相互作用力，B错误；当分子间的距离减小时，分子斥力和引力都增大，斥力增大得快，C错误；当表面平滑的太空船在太空中与灰尘相互摩擦时，可以使飞船表面与灰尘的距离达到分子力的作用范围而发生“黏合”，因此是分子力的作用，D正确．所以选B、C.4．167]解析：选B.乒乓球内的气体吸收热量后，温度升高，内能增加，体积变大，对外做功，A错误，B正确．乒乓球能鼓起来，说明内部气体的压强一定增大，单位体积内分子数减少，C、D均错误．5．168]解析：选A.热量自发地从甲传到乙，说明甲的温度高于乙的温度，但物体的内能除与温度有关外，还与物体体积及物质的量等因素有关，甲的内能不一定大于乙的内能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水能虽然是可再生能源，由热力学第二定律可知，效率不可能达到100%，C错；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错．6．169]解析：选A.表面层1、2内的分子分布都比液体内部疏，分子引力起主要作用，出现表面张力．而附着层1内分子的分布比液体内部密，出现浸润现象，附着层2内分子的分布比液体内部疏，出现不浸润现象，所以B、C、D都错．7．170]解析：选B.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的平均动能和单位体积内的分子数决定，故A、C、D错误，B正确．8．171]解析：选B.根据理想气体状态方程计算可得B项正确．9．172]解析：选C.该题中的汽缸壁、活塞、拉杆是绝热的，说明汽缸中的气体与外界不发生热交换．对A气室中的气体，若以ΔU A表示其内能的增量，则由热力学第一定律有ΔU A＝Q A＋W A，因为Q A＝0，则ΔU A＝W A.在题述过程中，因A气室中气体的体积减小，外界(活塞)对气体做功，W A>0，所以ΔU A>0，即U A增大．同理，B气室中气体的体积增大，气体对外界(活塞)做功，W B<0，所以ΔU B<0，即U B 减小．故选C.10．173]解析：选AB.空气体积不变，故做功为0，即W＝0.又因为外壁隔热，而内壁由于水的升温会吸收热量，故Q>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得ΔU>0，内能增加，A正确；空气体积不变，分子数密度不变，气体内能增加，温度升高，分子热运动变剧烈，对器壁撞击加强，故压强变大，B 正确；分子间距离不变，故作用力大小不变，C 错误；气体温度升高，分子的平均热运动速率加快，不代表每一个分子运动都加快，D 错误．11．174] 解析：选BCD.从状态d 到c ，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故选项A 错；气体从状态c 到状态b 是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)，就一定要伴随放热的过程，故选项B 对；气体从状态a 到状态d 是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，选项C 对；气体从状态b 到状态a 是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故选项D 对．12．175] 解析：选BC.将B 管慢慢地提起，可以认为气体温度不变．封闭气体的压强增大，体积减小，所以空气柱将变短，而p A ＝p 0＋p h ，所以高度差将增大．13．176] 解析：油分子的直径d ＝V S ＝1.2×10－3×10－64m ＝3×10－10m 一个油分子的体积V ＝16πd 3 1 mol 油的体积V 0＝V ·N A ＝16×3.14×(3×10－10)3×6.02×1023m 3≈8.5×10－6m 3 1 mol 油的质量M 0＝ρV 0一个油分子的质量m ＝M 0N A ＝ρVN A N A ＝ρ·16πd 3≈1.1×10－26kg. 答案：3×10－10 8.5×10－6 1.1×10－26kg14．177] 解析：热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，温度不变ΔU ＝0，W ＝－0.6 J ，则Q ＝0.6 J ，所以吸热．W ′＝－0.1 J ，Q ′＝0.3 J ，ΔU ′＝0.2 J ，内能增加．答案：吸收 0.6 0.215．178] 解析：(1)由查理定律可得：p 0T 0＝p 1T 1，解得：p 1＝T 1T 0p 0＝76p 0. (2)由玻意耳定律可得：p 1V 0＝p 0V ，解得：V 0V ＝67，因此剩余气体的质量与原来质量的比值为6∶7.答案：(1)76p 0 (2)6∶7 16．179] 解析：(1)设吸收的热量为Q ，根据热力学第一定律得：ΔU ＝－W ＋Q ，Q ＝ΔU ＋W .(2)在垂直集热板单位面积上的辐射功率：P ＝Q Stη＝ΔU ＋W St ×50%＝2（ΔU ＋W ）St.2（ΔU＋W）答案：(1)ΔU＋W(2)St。

选考题专练卷[选修3－3]1．(1)以下说法正确的是________。

A．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征B．液体的分子势能与液体的体积有关C．水的饱和汽压不随温度变化D．组成固体、液体、气体的物质分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”(2)如图1所示，在内径均匀两端开口、竖直放置的细U形管中，两边都灌有水银，底部封闭一段空气柱，长度如图所示，左右两侧管长均为h＝50 cm，现在大气压强为p0＝75 cmHg，气体温度是t1＝27 ℃，现给空气柱缓慢加热到t2＝237 ℃，求此时空气柱的长度。

图12．(1)下列有关热学知识的论述正确的是________。

A．两个温度不同的物体相互接触时，热量既能自发地从高温物体传给低温物体，也可以自发地从低温物体传给高温物体B．无论用什么方式都不可能使热量从低温物体向高温物体传递C．第一类永动机违背能量的转化和守恒定律，第二类永动机不违背能量的转化和守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，但大量分子的运动却是有规律的(2)如图2所示，可自由滑动的活塞将圆筒形汽缸分成A和B两部分，汽缸底部通过阀门K与另一密封容器C相连，活塞与汽缸顶部间连一弹簧，当A、B两部分真空，活塞位于汽缸底部时，弹簧恰无形变。

现将阀门K关闭，B内充入一定质量的理想气体，A、C内均为真空，B部分的高度L1＝0.10 m，此时B与C的体积正好相等，弹簧对活塞的作用力恰等于活塞的重力。

若把阀门K打开，平衡后将整个装置倒置，当达到新的平衡时，B部分的高度L2是多少？(设温度保持不变)图2[选修3－4]1．(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图3甲所示，波此时恰好传播到M点。

图乙是质点N(x＝3 m)的振动图像，则Q点(x＝10 m)开始振动时，振动方向为________，从t＝0开始，终过________s，Q点第一次到达波峰。

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一、单选题洪10小题,每小题4.0分，共40分）1.下列各现象中解释正确的是（）A •用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有间隙B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸，这是食盐分子的扩散现象C.把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，这是两种金属分别做布朗运动的结果D .把碳素墨水滴入清水中，稀释后，借助显微镜能够观察到布朗运动现象，这是由碳分子的无规则运动引起的2.—定质量的理想气体，经历一膨胀过程，此过程可以用图中的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为（）A . T B=T A=T CB.T A>T B>T CC.T B>T A=T CD.T B<T A=T C3.某物质的密度为p摩尔质量为□，阿伏加德罗常数为N A,则单位体积中所含分子个数为（）4•关于物体的内能，下列说法中正确的是（）A .机械能可以为零，但内能永远不为零B .温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高，物体的内能越大D . 0 C的冰的内能与等质量的0 C的水的内能相等5•关于熔化及熔化热，下列说法正确的是（）A .熔化热在数值上等于熔化单位质量晶体所需的能量B .熔化过程吸收的热量等于该物质凝固过程放出的热量C.熔化时，物质的分子动能一定保持不变D .熔化时，物质的分子势能一定保持不变6•如图所示，D^A T B T C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（）A.D T A是一个等温过程B. A T B是一个等温过程C. A与B的状态参量相同D . B T C体积减小，压强减小，温度不变7•在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是因为（）A .两物体没有接触B .两物体的温度相同C.真空容器不能发生热对流D .两物体具有相同的内能8•温度为27 C的一定质量的气体保持压强不变，把体积减为原来的一半时，其温度变为（）A.127 KB.150 KC.13. 5 CD . 23. 5 C9.下列说法中正确的是（）A .当分子间引力大于斥力时，随着分子间距离的增大，分子间作用力的合力一定减小B .单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中C.液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性D .密闭容器中水的饱和汽压随温度和体积的变化而变化10.液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在（）A .液体不浸润固体的附着层B .表面张力较大的液体的附着层C.所有液体的附着层D .液体浸润固体的附着层二、多选题（共4小题,每小题5.0分，共20分）11.（多选）两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是（）A .分子间的引力和斥力都在减小B .分子间的斥力在减小，引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D .分子间相互作用的合力先减小后增大，再减小到零12.（多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是（）A .热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的B .热力学温度的零度等于—273.15 CC.热力学温度的零度是不可能达到的D .气体温度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零13.（多选）如图所示，在柱形容器中装有部分水，容器上方有一可自由移动的活塞.容器水面浮有一个木块和一个一端封闭、开口向下的玻璃管，玻璃管中有部分空气，系统稳定时，玻璃管内空气柱在管外水面上方的长度为a,空气柱在管外水面下方的长度为b，水面上方木块的高度为c,水面下方木块的高度为d.现在活塞上方施加竖直向下且缓缓增大的力F,使活塞下降一小段距离（未碰及玻璃管和木块），下列说法中正确的是（）A . d和b者E不变B .只有b减小C.只有a减小D.a和c都减小14.（多选）关于液晶分子的排列，下列说法正确的是（）A .液晶分子在特定方向排列整齐B .液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化C.液晶分子的排列整齐而稳定D .液晶的物理性质稳定三、实验题洪1小题,每小题10.0分，共10分）15.在用油膜法估测分子的大小”实验中，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm，该油酸膜的面积是___________ m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4X10_6mL,则油酸分子的直径是_____________ m .（上述结果均保留1位有效数字）四、计算题（共3小题每小题10.0分，共30分）16.如图表示一个氯化钠（NaCI）晶体的晶胞，其形状是一个立方体，其空间结构是每个立方体的8个角上分别排有一个离子，钠离子和氯离子是交错排列的•图中以•表示钠离子，以O表示氯离子.若已知氯化钠的摩尔质量为M = 5. 85X10 2kg/mol，密度为p= 2 . 22 xi03kg/m3,试估算相邻最近的两个钠离子间的距离.17.如图所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S,在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为W，其内能增加了AU,已知照射到集热板上太阳光的能量的50%被箱内气体吸收，求：(1)这段时间内集热箱内的气体共吸收的热量;(2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率18.如图所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 C，求：(1)气体在状态B的温度TB；⑵气体从A T C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.答案解析1.【答案】B【解析】手捏面包，面包体积变小，是说明面包颗粒之间有间隙，而不是分子间有间隙，故 A错.B 、C 都是扩散现象.D 中做布朗运动的是碳颗粒（即多个碳分子的集结体）而不是碳分子3. 【答案】D4. 【答案】A【解析】机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在 永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零， A 项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关， B 、C 、D 三项错误，故选 A .5. 【答案】A【解析】只有晶体熔化过程吸收的热量等于凝固过程放出的热量，并且温度保持不变，分子动能 不变.熔化吸热，对于晶体而言，只增加分子势能.对非晶体上述关系都不成立.6. 【答案】A【解析】D T A 是一个等温过程，A 正确；A 、B 两状态温度不同，A T B 是一个等容过程（体积不变）, B 、C 错误；B T C 是一个等温过程，V 增大，p 减小，D 错误.7. 【答案】B【解析】发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触及周围的环境（是否真空）2.【答案】C【解析】由题图中各状态的压强和体积的P A V A = p c V c <p B V B,因为； =C,可知 T A = T X T B .【解析】已知物质的摩尔质量为卩，密度为 P,则物质的摩尔体积为 U-，则单位体积中所含分子的无关，故选项B 正确，A 、C 、D 错误.8. 【答案】B9. 【答案】C【解析】 当分子间引力大于斥力时，分子间距离 r>r o ，分子间作用力表现为引力，因此随着分子 间距离的增大，分子间作用力可能先增大后减小，故A 错误；单晶硅中原子排列成空间点阵结构，但分子之间仍然存在间隙，其他物质分子能扩散到单晶硅中，故 B 错误；液晶是一种特殊的物质, 液晶像液体一样具有流动性，其光学性质具有各向异性，故 C 正确；水的饱和汽压仅与温度有关，与体积无关，故D 错误。

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.。

热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解和应用【典例1】一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【通型通法】1.题型特征：热力学第一定律的应用。

2.思维导引：气体的内能仅与状态有关，气体返回到原状态，整个过程中气体内能变化为零。

【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J，气体的内能增加了160J。

(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，如此从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′=-160J，又Q′=-240J，根据热力学第一定律得：ΔU′=W′+Q′，所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J，即外界对气体做功80J。

答案：(1)增加了160J (2)外界对气体做功80J1.热力学第一定律ΔU=Q+W：(1)符号法如此。

符号W Q ΔU(2)三种特殊情况。

2.做功和热传递的区别与联系：看能的性质能的性质发生了变化能的性质不变变化情况联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是一样的【加固训练】(多项选择)如下列图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。

a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。

抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。

在此过程中( )A.气体对外界做功，内能减少B.气体不对外界做功，内能不变C.气体压强变小，温度降低D.气体压强变小，温度不变E.单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少【解析】选B、D、E。

a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q=0，由热力学第一定律知，ΔU=0，故B正确；稀薄气体可看作理想气体，内能不变，如此温度不变，由玻意耳定律知压强减小，故C错误，D、E正确。

人教版高中物理选修3-3（2018-2022）高考物理真题专项汇编卷 (全国卷)1.【2022全国甲】[物理——选修3-3]（1）一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p T -图上从a 到b 的线段所示。

在此过程中________。

A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量（2）如图，容积均为0V 、缸壁可导热的A B 、两汽缸放置在压强为0P 、温度为0T 的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A 汽缸的顶部通过开口C 与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为018V 和014V 。

环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。

（i ）将环境温度缓慢升高，求B 汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；（ii ）将环境温度缓慢改变至02T ，然后用气泵从开口C 向汽缸内缓慢注入气体，求A 汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B 汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。

2.【2022全国乙】[物理——选修3-3]（1）一定量的理想气体从状态a 经状态b 变化到状态c ，其过程如T V -图上的两条线段所示，则气体在________。

A.状态a 处的压强大于状态c 处的压强B.由a 变化到b 的过程中，气体对外做功C.由b 变化到c 的过程中，气体的压强不变D.由a 变化到b 的过程中，气体从外界吸热E.由a 变化到b 的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能（2）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞I 和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。

活塞I 、Ⅱ的质量分别为2m m 、，面积分别为2S S 、，弹簧原长为l 。

初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l ，活塞I 、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为0T 。

人教版高中物理选修3-3测试题及答案解析全册课时跟踪检测（一） 物体是由大量分子组成的1．(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )A ．油酸未完全散开B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格D ．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴解析：选AC 油酸分子直径d ＝V S ，计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了。

油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量酒精，不影响测量结果，B 错；若计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格，使S 偏小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错。

2．在用油膜法估测分子大小的实验中，体积为V 的某种油，形成一圆形油膜，直径为d ，则油分子的直径近似为( )A.2V πd 2B.πd 22V C.πd 24V D.4V πd 2 解析：选D 油膜的面积为π⎝⎛⎭⎫d 22，油膜的油分子的直径为V π⎝⎛⎭⎫d 22＝4V πd 2，故D 对。

3．根据下列物理量(一组)，就可以估算出气体分子间的平均距离的是( )A ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B ．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积C ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度D ．该气体的密度、体积和摩尔质量解析：选C 由气体的立方体模型可知，每个分子平均占有的活动空间为V 0＝r 3，r 是气体分子间的平均距离，摩尔体积V ＝N A V 0＝M ρ。

因此，要计算气体分子间的平均距离r ，需要知道阿伏加德罗常数N A 、摩尔质量M 和该气体的密度ρ。

4．最近发现的纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景，棱长为1 nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的数量最接近于( )A ．102个B ．103个C ．106个D ．109个解析：选B 把氢原子看做是小立方体，那么氢原子的体积为：V 0＝d 3＝10－30 m 3边长为1 nm 的立方体体积为：V ＝L 3＝(10－9)3 m 3＝10－27 m 3可容纳的氢分子个数：n ＝V V 0＝103 个。