2017_2018学年高考物理二轮复习专题检测(二十九)热学选修3_3

2017 高考物理选修3-3 真题汇总及详细解析全国卷1 33 ．［物理——选修3–3］（15 分）（1）（5 分）氧气分子在0 ℃和 100 ℃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________。

（填正确答案标号。

选对 1 个得 2 分，选对2 个得 4 分，选对3 个得 5 分。

每选错1 个扣 3 分，最低得分为0 分）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形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与 0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】 ABC（2）（10 分）如图，容积均为V的汽缸A、B 下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2 位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。

初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1 给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0 的 3 倍后关闭K1。

已知室温为27 ℃，汽缸导热。

（i ）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii ）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；（iii ）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。

【答案】（ i ）v/2 2p 0 （i i ）顶部（i i i ） 1.6 p 0【解析】（i ）设打开K2 后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。

依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。

由玻意耳定律得p V pV ①0 1 1(3p )V p (2V V)②0 1联立①②式得VV ③1 2p1 2p0 ④（ii ）打开K3 后，由④式知，活塞必定上升。

设在活塞下方气体与 A 中气体的体积之和为V2（V2 2V ）时，活塞下气体压强为p2 由玻意耳定律得2 由玻意耳定律得(3p )V p V ⑤0 2 2 由⑤式得3Vp p2 0V2⑥由⑥式知，打开K3 后活塞上升直到 B 的顶部为止；此时p2 为3 p p 2 02全国卷2 33．(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．图 1A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b.已知空气在 1 个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为 1 个大气压，重力加速度大小为g.(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；(ⅲ)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．33．[答案] (1)ABDT0 (2)(ⅰ) Vgρ0TbTTa (ⅱ)Vgρ0(ⅲ)Vρ0T 0 1－T b1T a－m0[解析] (1)气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A 正确，C 错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因汽缸绝热，故气体内能增大，B 正确；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功， D 正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项 E 错误．(2)(ⅰ)设1 个大气压下质量为m 的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为mρ0＝V0①在温度为T 时的体积为V T，密度为mρ(T)＝V T②由盖—吕萨克定律得V0VT ＝T0 T③联立①②③式得T0ρ(T)＝ρ0T④气球所受到的浮力为f＝ρ(Tb)gV ⑤联立④⑤式得T0f＝Vgρ0Tb⑥(ⅱ)气球内热空气所受的重力为G＝ρ(T a)Vg ⑦联立④⑦式得T0G＝Vgρ0T a⑧(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mg＝f－G－m0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m＝Vρ0T01－Tb1Ta－m0⑩全国卷3 33．［物理——选修 3–3］（15 分）（1）（5 分）如图，一定质量的理想气体从状态 a 出发，经过等容过程ab 到达状态b，再经过等温过程bc 到达状态c，最后经等压过程ca 回到状态a。

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。

专题九 选修3-3 热学一、主干知法必记1.分子动理论与统计观点 (1)物体是由大量分子组成的 ①分子模型:a.球体,直径d=√6V 0π3;b.立方体,边长d=√V 03。

②一般分子大小的数量级为10-10m,分子质量的数量级为10-26kg,1 mol 任何物质含有的分子数为6.02×1023个。

(2)分子永不停息地做无规则运动扩散现象和布朗运动是分子无规则运动的证明。

温度越高,扩散越快;颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈。

(3)分子间存在着相互作用力①分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力。

②引力和斥力都随着距离的增大而减小,但斥力比引力变化得快。

2.气体分子运动速率的统计分布:“中间多,两头少”。

3.温度 内能(1)温度:分子平均动能的标志。

(2)内能:物体所有分子动能和分子势能的总和。

物体的内能与温度、体积及物质的量有关。

4.晶体和非晶体(1)晶体分为单晶体和多晶体。

晶体有确定的熔点。

晶体内原子排列是有规则的。

单晶体物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性。

(2)非晶体无确定的熔点,外形不规则,原子排列不规则。

5.液体(1)表面张力:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。

(2)液晶:具有液体的流动性,具有单晶体的各向异性。

光学性质随所加电压的改变而改变。

6.气体实验定律 (1)气体实验定律①玻意耳定律(等温变化):pV=C 或p 1V 1=p 2V 2。

②查理定律(等容变化):V V =C 或V 1V 1=V2V 2。

③盖—吕萨克定律(等压变化):V V =C 或V 1V 1=V2V 2。

(2)理想气体状态方程:VVV=C 或V 1V 1V 1=V 2V 2V 2。

7.饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 (1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽。

(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽。

(3)饱和汽压:饱和汽所具有的压强。

特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。

专题九 选修3-3 热学一、主干知法必记1.分子动理论与统计观点 (1)物体是由大量分子组成的 ①分子模型:a.球体,直径d=√6V 0π3;b.立方体,边长d=√V 03。

②一般分子大小的数量级为10-10m,分子质量的数量级为10-26kg,1 mol 任何物质含有的分子数为6.02×1023个。

(2)分子永不停息地做无规则运动扩散现象和布朗运动是分子无规则运动的证明。

温度越高,扩散越快;颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈。

(3)分子间存在着相互作用力①分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力。

②引力和斥力都随着距离的增大而减小,但斥力比引力变化得快。

2.气体分子运动速率的统计分布:“中间多,两头少”。

3.温度 内能(1)温度:分子平均动能的标志。

(2)内能:物体所有分子动能和分子势能的总和。

物体的内能与温度、体积及物质的量有关。

4.晶体和非晶体(1)晶体分为单晶体和多晶体。

晶体有确定的熔点。

晶体内原子排列是有规则的。

单晶体物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性。

(2)非晶体无确定的熔点,外形不规则,原子排列不规则。

5.液体(1)表面张力:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。

(2)液晶:具有液体的流动性,具有单晶体的各向异性。

光学性质随所加电压的改变而改变。

6.气体实验定律 (1)气体实验定律①玻意耳定律(等温变化):pV=C 或p 1V 1=p 2V 2。

②查理定律(等容变化):V V =C 或V 1V 1=V2V 2。

③盖—吕萨克定律(等压变化):V V =C 或V 1V 1=V2V 2。

(2)理想气体状态方程:VVV=C 或V 1V 1V 1=V 2V 2V 2。

7.饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 (1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽。

(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽。

(3)饱和汽压:饱和汽所具有的压强。

特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。

2018届高考物理二轮复习第十三章热学夯基保分练（二）气体和热力学定律选修3-3编辑整理:尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2０１8届高考物理二轮复习第十三章热学夯基保分练（二)气体和热力学定律选修３-3)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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夯基保分练(二) 气体和热力学定律[A级错误!保分练]１．（20１5·重庆高考）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,内能增大解析：选D 中午，车胎内气体温度升高,内能增大,车胎体积增大，气体对外做功.选项D 正确。

2.(2０１４·福建高考)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。

图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( )A．曲线①Ｂ．曲线②C.曲线③ D．曲线④解析:选Ｄ某一温度下气体分子的麦克斯韦速率呈“中间多,两头少”的分布，故D项正确。

3.（多选）(２017·巴彦淖尔第一中学模拟)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )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:选ＡDE 一定质量的理想气体，若压强与体积都不变,则其温度也不变,故内部分子的动能不变，势能也不变，所以其内能不变，选项A正确;若气体的内能不变，仅表示其温度不变,而其压强与体积不一定不变，其状态也可能发生变化，选项B错误;若气体的温度随时间不断升高，其压强也可能不变，但其体积会变大,选项C错误;气体温度每升高1 K时所吸收的热量与气体膨胀的程度有关系，膨胀的程度不同,吸收的热量也就不同，故吸收的热量与经历的过程有关，选项D正确；当气体温度升高时，气体的内能一定增大,选项Ｅ正确。

2017高考物理选修3-3真题汇总及详细解析全国卷1 33．［物理——选修3–3］（15分）（1）（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃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________。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）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形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】ABC（2）（10分）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。

初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。

已知室温为27 ℃，汽缸导热。

（i ）打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii ）接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；（iii ）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。

【答案】（i ） v/2 2p 0 （i i ） 顶部 （i i i ） 1.6 p 0【解析】（i ）设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1。

依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。

由玻意耳定律得011p V p V =①01(3)(2)p V p V V =-②联立①②式得12V V =③ 102p p =④（ii ）打开K 3后，由④式知，活塞必定上升。

设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2（22V V ≤）时，活塞下气体压强为p 2由玻意耳定律得022(3)p V p V =⑤由⑤式得2023V p p V =⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为2032p p '=全国卷2 33． (1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．图1A ．气体自发扩散前后内能相同B ．气体在被压缩的过程中内能增大C ．在自发扩散过程中，气体对外界做功D ．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E ．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；(ⅲ)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．33．[答案] (1)ABD(2)(ⅰ)Vgρ0T 0T b (ⅱ)Vgρ0T 0T a(ⅲ)Vρ0T 0⎝⎛⎭⎫1T b －1T a－m 0 [解析] (1)气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A 正确，C 错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因汽缸绝热，故气体内能增大，B 正确；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D 正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项E 错误．(2)(ⅰ)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝mV 0 ① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρ(T )＝mV T ② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V T T③ 联立①②③式得ρ(T )＝ρ0T 0T ④气球所受到的浮力为f ＝ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f ＝Vgρ0T 0T b⑥ (ⅱ)气球内热空气所受的重力为G ＝ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G ＝Vgρ0T 0T a⑧ (ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得mg ＝f －G －m 0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m ＝Vρ0T 0⎝⎛⎭⎫1T b －1T a －m 0 ⑩ 全国卷3 33．［物理——选修3–3］（15分）（1）（5分）如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到状态a 。

对题纠错练十九选修3-4对题练波的产生与传播光的波动性1.(多选)(2017·河北张家口二模)下列说法中正确的是。

A.一列士兵过桥时使用便步,是为了防止桥发生共振现象B.机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响D.假设火车以接近光速通过站台时,站台上旅客观察到车上乘客在变矮E.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在(导学号88094687)【答案】ACE一列士兵过桥时使用便步,防止行走的频率与桥的频率相同,桥发生共振现象,故A正确;机械波在介质中的传播速度由介质决定,与波的频率无关,电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关,故B错误;加偏振片的作用是减弱反射光的强度,从而增大透射光的强度,故C正确;根据尺缩效应,沿物体运动的方向上的长度将变短,火车以接近光束通过站台时,车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦,而不是变矮,故D错误;麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故E正确。

故选ACE。

2.(多选)(2017·广东肇庆二模)如图所示为一列简谐横波在t0时刻的波形,已知波速为0.2 m/s,以下说法正确的是。

A.波源的振动周期为0.6 sB.经过0.1 s,质点a通过的路程为10 cmC.在t0时刻,质点a的加速度比质点b的加速度小D.若质点a比质点b先回到平衡位置,则波沿x轴负方向传播E.若该波沿x轴正方向传播,在t0时刻c点的运动方向垂直x轴向上(导学号88094688) 【答案】CDE由图可知,波长为8 cm,又因为波速v=0.2 m/s,故波源的周期T==0.4 s,选项A错误;经过0.1 s,即周期,质点a若向上运动,则通过的路程将大于10 cm,若向下运动,则通过的路程将小于10 cm,故选项B错误;在t0时刻,质点a距平衡位置的距离小,故它受到的回复力小,故这产生的加速度小于质点b产生的加速度,选项C 正确;若质点a比质点b先回到平衡位置,说明质点a向上振动,根据振动与波传播的规律可知,波沿x轴负方向传播,选项D正确;若该波沿x轴正方向传播,在t0时刻c点的运动方向垂直x轴向上,选项E正确。

2019高考物理二轮复习选修专题3-3《热学》计算题精选一、计算题(共30小题)1.如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸内有一不计质量的活塞，可在汽缸内作无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的气体．已知活塞截面积为100 cm2，大气压强为 1.0×105Pa，汽缸内气体温度为27 ℃，试求：(1)若保持温度不变，在活塞上放一重物，使汽缸内气体的体积减小一半，求这时气体的压强和所加重物的重力．(2)在加压重物的情况下，要使汽缸内的气体恢复原来体积，应对气体加热，使温度升高到多少摄氏度．【答案】(1)2×105Pa 1 000 N(2)327 ℃【解析】(1)若保持温度不变，在活塞上放一重物，使汽缸内气体的体积减小一半，根据理想气体的等温变化：p1V1＝p2V2，p1＝1×105Pa，V1＝V，p2＝p2，V2＝，解得：p2＝2×105Pa.活塞面积：S ＝100×10－4m2＝10－2m2，因为p2＝p0＋；解得：所加重物的重力G＝1 000 N.(2)在加压重物的情况下，保持汽缸内压强不变，要使汽缸内的气体恢复原来体积，应对气体加热，已知p3＝2×105Pa，V3＝V，T3＝T3；根据理想气体状态方程：＝；解得：T3＝600 K，所以t ＝T－273 ℃＝327 ℃.2.（1）下列各种说法中正确的是（）A．物体吸收热量，内能一定增加B．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引C．判断物质是晶体还是非晶体，可以从该物质是否有规则的几何外形来判断D．气体的压强与单位体积内的分子数和温度有关（2）如图所示，有两个不计质量的活塞M，N将两部分理想气体封闭在绝热气缸内，温度均是270C．M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿气缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S=2cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为Ｈ=27cm，N活塞相对于底部的高度为h=18cm．现将一质量为m=400g的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降．已知大气压强为p0=1.0×105Pa,①求下部分气体的压强多大；②现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为1270C，求稳定后活塞M，N距离底部的高度．【答案】（1）BD （2）①②27.5cm 20cm【解析】（1）BD（2）①对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得：，；③对下部分气体进行分析，由理想气体状态方程可得：得：h2=20cm对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律定律可得：得：L= 7.5cm故此时活塞M距离底端的距离为H2= 20+7.5=27.5cm3.如图所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在圆柱形汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦，先将汽缸放在0 ℃的冰水混合物中气体达到平衡状态a，测得气体的体积为V，然后将汽缸从冰水混合物中移出后，在室温(27 ℃)中达到平衡状态b，外界大气压强保持不变．求：(1)汽缸内气体在平衡状态b的体积；(2)汽缸内气体从状态a到状态b过程是从外界吸热还是向外界放热？【答案】(1)V(2)气体从外界吸热【解析】(1)设汽缸内气体在平衡状态b的体积为Vb，对一定质量的理想气体等压变化得：＝解得：Vb＝V(2)气体从状态a到状态b，由热力学第一定律：ΔU＝Q＋W其中温度升高，则内能增加(ΔU>0)；气体体积增大，对外作功(W<0)可得Q>0，即气体从外界吸热．4.如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105Pa为大气压强)，温度为300 K．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm.g＝10 m/s2.求：(1)活塞的质量；(2)物体A的体积．【答案】(1)4 kg(2)640 cm3【解析】(1)设物体A的体积为ΔV.T1＝300 K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40－ΔVT2＝330 K，p2＝(1.0×105＋) Pa，V2＝V1T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV由状态1到状态2为等容过程：＝代入数据得：m＝4 kg(2)由状态2到状态3为等压过程：＝代入数据得：ΔV＝640 cm3.5.图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成．左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭．两个容器的下端由可忽略容积的细管连通．容器内两个绝热的活塞A、B 下方封有氮气，B上方封有氢气．大气的压强p0，温度为T0＝273 K，连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气体柱的高度如图所示．现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度．用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h．氮气和氢气均可视为理想气体．求(1)第二次平衡时氮气的体积；(2)水的温度．【答案】(1)2.7hS；(2)368.55 K；【解析】(1)以氢气为研究对象，初态压强为p0，体积为hS，末态体积为0.8hS.气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p0V1＝p2V2，即：p0hS＝p×0.8hS，解得：p＝1.25p0①活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程．该过程的初态压强为1.1p0，体积为V；末态的压强为p′，体积为V′，则p′＝p＋0.1p0＝1.35p0②V′＝2.2hS③由玻意耳定律得：1.1p0×V＝1.35p0×2.2hS，解得：V＝2.7hS④(2)活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程．该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0＝273 K，末态体积为2.7hS.设末态温度为T，由盖－吕萨克定律得：＝，解得：T＝368.55 K.6.(1)如图1所示，内壁光滑，导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体（）．(双选，填正确答案标号)a．内能增加b．对外做功c．压强增大 d．分子间的引力和斥力都增大(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图7所示．将一质量M＝3×103kg，体积V0＝0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上．向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40 m，筒内气体体积V1＝1 m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时筒内气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮．求V2和h2.(已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略．)【答案】(1)ab(2)2.5 m310 m【解析】(2)当F＝0时，由平衡条件得Mg＝ρg(V0＋V2)①代入数据得V2＝2.5 m3②设筒内气体初态，末态的压强分别为p1，p2，由题意得p1＝p0＋ρgh1③p2＝p0＋ρgh2④在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤联立②③④⑤式，代入数据得h2＝10 m7.(1)(多选)下列关于热现象的说法正确的是()A．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，系统的内能保持不变B．对某物体做功，可能会使该物体的内能增加C．气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积D．一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同E．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功(2)如图所示，水平放置一个长方体汽缸，总体积为V，用无摩擦活塞(活塞绝热、体积不计)将内部封闭的理想气体分为完全相同的A、B两部分．初始时两部分气体压强均为p，温度均为．若使A 气体的温度升高ΔT，B气体的温度保持不变，求：①A气体的体积变为多少？②B气体在该过程中是放热还是吸热？【答案】(1)BCD(2)①②放热【解析】(1)BCD(2)①设末状态两部分气体压强均为p末，选择A气体为研究对象，升高温度后体积变为VA.＝；对B部分气体，升高温度后体积为VB，由波意耳定律p＝p末VB；又VA＋VB＝V；可得VA＝.②B部分气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对B做正功，根据热力学第一定律，B部分气体对外放热8.(1)根据分子动理论，对下列现象解释正确的是()A．花香袭人，说明分子永不停息地做无规则运动B．海绵容易压缩，说明分子间存在引力C．滴进水中的红墨水迅速散开，说明分子间存在斥力D．浑浊液静置后变澄清，说明分子间既有引力又有斥力(2)①一定质量的理想气体经历如图所示的状态变化，变化顺序为a→b→c→d，图中坐标轴上的符号p指气体压强，V指气体体积，ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直．气体在此状态变化过程中属于等温变化过程的是________，在b→c的变化过程中气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)．②现在轿车已进入普通家庭，为保证驾乘人员人身安全，汽车增设了安全气囊，它会在汽车发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸时产生气体(假设都是N2)充入气囊，以保护驾乘人员．若已知爆炸瞬间气囊容量为70 L，氮气的密度ρ＝1.25×102kg/m3，氮气的平均摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023mol－1，试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N.(结果保留一位有效数字)【答案】(1)A(2)①a→b增大②2×1026【解析】(1)花香袭人是分子做无规则运动的结果，选项A正确；海绵容易压缩是因为海绵有许多小孔，选项B错；滴进水中的红墨水迅速散开说明分子永不停息地做无规则运动，选项C错；浑浊液静置后变澄清是因为颗粒受重力作用下沉，选项D错．(2)①根据理想气体状态变化方程＝C得p＝T，可知当温度不变时p－是一条过原点的倾斜直线，所以a→b是等温变化．由p＝T可知图线的斜率表示温度的高低，所以b→c的过程中气体温度升高，又因为理想气体的内能只跟温度有关，所以内能增大．②设N2气体物质的量为n，则n＝气体分子数N＝N A代入数据得N≈2×1026.9.一定质量理想气体经历如图所示的A→B，B→C，C→A三个变化过程，T A=300 K，气体从C→A的过程中做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与温度成正比．求：（1）气体处于C状态时的温度T C；（2）气体处于C状态时内能E C．【答案】（1）150K （2）150J【解析】（1）由图知C到A，是等压变化，根据理想气体状态方程：得：；（2）根据热力学定律：且解得：；10.铁的密度ρ＝7.8×103kg/m3、摩尔质量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1.铁原子视为球体，估算铁原子的直径大小．(保留一位有效数字)【答案】3×10－10m【解析】铁的摩尔体积：V＝把铁分子看作一个挨一个紧密排列的小球，则每个分子的体积为：V0＝而根据球体积的计算公式，用d表示铁分子的直径，R表示铁分子的半径，有：V0＝πR3＝解得：d≈3×10－10m.11.如图所示，在左端封闭右端开口的U形管中用水银柱封闭一段空气柱L，当空气柱的温度为14 ℃时，左臂水银柱的长度h1＝10 cm，右臂水银柱长度h2＝7 cm，气柱长度L＝15 cm；将U形管左臂放入100 ℃水中且状态稳定时，左臂水银柱的长度变为7 cm.求出当时的大气压强(单位用cmHg)．【答案】75.25 cmHg【解析】对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)初态：p1＝p0＋h2－h1＝(p0－3)cmHg；V1＝LS＝15S(cm)3，T1＝287 K末态：h1′＝7 cm，h2′＝10 cm，故压强p2＝p0＋h2′－h1′＝(p0＋3)cmHgV2＝(L＋3)S＝18S cm3，T2＝373 K由理想气体的状态方程得：＝，解得：大气压强p0＝75.25 cmHg.12.已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为 1.3 kg/m3和 2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023mol－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1位有效数字)【答案】3×1022【解析】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＝N A，代入数据得Δn＝3×1022.13.为了保证车内人员的安全，一般小车都装了安全气囊，利用N a N3爆炸产生的气体充入气囊。