（山西專(zhuān)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）

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(dòng)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(yàn)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(guò)程的圖象等知識(shí)點(diǎn)上。對(duì)前面知識(shí)的考查往往在一題中容納較多的知識(shí)點(diǎn),把熱學(xué)知識(shí)綜合在一起,多以選擇題和填空題的形式出現(xiàn);對(duì)后面知識(shí)的考查多以計(jì)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(shí)網(wǎng)絡(luò),梳理知識(shí)要點(diǎn),加強(qiáng)熱點(diǎn)題型的針對(duì)性訓(xùn)練。題型一對(duì)分子動(dòng)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,密度為,則該氣體單位體積分子數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)為NA)()A.NAVmB.MmVmC.NAMD.NAm答案ABC因?yàn)轶w積為Vm的氣體含有NA個(gè)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M=1Vm,得NAVm=NAM,C正確,D錯(cuò)誤。題型二對(duì)熱力學(xué)定律的綜合考查2.(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.物體速度增大,則分子動(dòng)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積都有關(guān)系E.凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性答案BDE物體的速度增大,不會(huì)改變物體內(nèi)分子的動(dòng)能和物體的內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;質(zhì)量相同的兩種物質(zhì),提高相同的溫度時(shí),內(nèi)能的增量不一定相同,故C錯(cuò)誤。題型三熱學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合3.(1)(多選)有以下幾種說(shuō)法,其中正確的是。 A.“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(guò)程的p-V圖像如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27。求:該氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度;該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中與外界交換的熱量。答案(1)ABE(2)見(jiàn)解析解析(1)“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)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(xiàng)正確;由查理定律可知,B項(xiàng)正確;氣體分子平均動(dòng)能大,說(shuō)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(wú)法確定氣體壓強(qiáng)的變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤;多晶體也具有各向同性的特點(diǎn),D項(xiàng)錯(cuò)誤;由液體表面張力的定義知E項(xiàng)正確。(2)AB過(guò)程,由查理定律有pATA=pBTB解得TB=100KBC過(guò)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AB過(guò)程是等容變化,氣體對(duì)外不做功,BC過(guò)程中氣體體積膨脹對(duì)外做功,即從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體對(duì)外做功,故氣體應(yīng)從外界吸收熱量。Q=pV=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(yàn)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(hào)) A.溫度升高時(shí),物體內(nèi)每個(gè)分子的熱運(yùn)動(dòng)速度都增大B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)懸浮固體顆粒的碰撞作用不平衡造成的C.外界對(duì)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(guò)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(shí)氣體的體積VB=3L,求:氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng);氣體在狀態(tài)C的體積。答案(1)BDE(2)0.75atm2L解析(1)由于大量分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性,溫度升高時(shí),物體內(nèi)大多數(shù)分子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大,并非每個(gè)分子的速率都增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子從各個(gè)方向?qū)腋」腆w顆粒的碰撞作用不平衡造成的,B項(xiàng)正確;外界對(duì)氣體做正功的同時(shí),若氣體放熱,且釋放的熱量大于外界對(duì)氣體做的功,氣體的內(nèi)能將減少,C項(xiàng)錯(cuò)誤;自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性,D項(xiàng)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(xiàng)正確。(2)從圖中可知,pB=1.0atm,TB=(273+91)K=364KTA=273K由查理定律得pATA=pBTB即pA273=1364解得pA=0.75atm從圖中可知,pB=1.0atm,VB=3L,pC=1.5atm由玻意耳定律得pBVB=pCVC即1.0×3=1.5VC解得VC=2L跟蹤集訓(xùn)1.(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.外界對(duì)封閉氣體做功時(shí),氣體內(nèi)能可能增大B.晶體熔化時(shí)吸收熱量,分子平均動(dòng)能一定增大C.空調(diào)既能制熱又能制冷,說(shuō)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(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)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(shí),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(lái)完成(2)如圖所示,在長(zhǎng)為l=57cm的一端封閉、另一端開(kāi)口向上的豎直玻璃管內(nèi),用4cm高的水銀柱封閉著51cm長(zhǎng)的理想氣體,管內(nèi)外氣體的溫度均為33?，F(xiàn)將水銀徐徐注入管中,直到水銀面與管口相平,此時(shí)管中氣體的壓強(qiáng)為多少?接著緩慢對(duì)玻璃管加熱升溫至多少時(shí),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)85cmHg318K解析(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q,外界對(duì)氣體做功,W>0,由于不知道氣體是吸熱還是放熱,無(wú)法確定氣體的內(nèi)能增加還是減小,故A項(xiàng)正確;分子平均動(dòng)能在理想情況下只與溫度有關(guān),晶體在熔化過(guò)程中溫度是不變的,因此分子平均動(dòng)能不變,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;空調(diào)制冷是因?yàn)橄碾娔芏箟嚎s機(jī)工作,由熱力學(xué)第二定律可知,C項(xiàng)正確;“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中,估算油酸分子直徑用的是每滴油酸酒精中所含油酸的體積除以油膜的面積,故D項(xiàng)錯(cuò)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(lái)加快擴(kuò)散過(guò)程,故E項(xiàng)正確。(2)設(shè)玻璃管的橫截面積為S,初態(tài)時(shí),管內(nèi)氣體的溫度為T(mén)1=306K,體積為V1=51S(cm3),壓強(qiáng)為p1=p0+gh=80cmHg。當(dāng)水銀面與管口相平時(shí),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+gH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(shí),水銀柱剛好高為4cm,管內(nèi)氣體的體積為V3=53S(cm3),壓強(qiáng)為p3=p0+gh=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(shuō)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(huì)不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)C.把很多小的單晶體放在一起,就變成了非晶體D.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律E.絕對(duì)零度不可達(dá)到(2)如圖所示,個(gè)絕熱的汽缸(汽缸足夠高)豎直放置,內(nèi)有一個(gè)絕熱且光滑的活塞,中間有一個(gè)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和B?；钊馁|(zhì)量m=8kg,橫截面積S=10cm2,與隔板相距h=25cm,現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體,當(dāng)A氣體吸收熱量Q=200J時(shí),活塞上升了h'=10cm,此時(shí)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。加熱過(guò)程中,若A氣體的內(nèi)能增加了U1=55J,求B氣體的內(nèi)能增加量U2;現(xiàn)在停止對(duì)氣體加熱,同時(shí)在活塞上緩慢添加砂粒,當(dāng)活塞恰好回到原來(lái)的位置時(shí),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)127J7.452kg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,液體分子之間的合力表現(xiàn)為平行于液體界面的引力,故A項(xiàng)正確;懸浮在液體中的固體小顆粒會(huì)不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;把很多小的單晶體放在一起,就變成了多晶體,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)沒(méi)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(xiàng)正確;絕對(duì)零度是不可達(dá)到的,故E項(xiàng)正確。(2)B氣體對(duì)外做功W=(p0S+mg)h'=18J,由熱力學(xué)第一定律得U1+U2=Q-W,U2=Q-W-U1=127J。B氣體的初狀態(tài)p1=p0+mgS=1.8×105PaV1=(h+h')S=3.5×10-4m3,T1=(27+273)K=300KB氣體的末狀態(tài)p2=p0+m+MgS,V2=hS=2.5×10-4m3T2=(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