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

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1、熱點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、熱力學兩大定律的應用、氣體狀態(tài)參量的意義及與熱力學第一定律的綜合,還有氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應用,表示氣體狀態(tài)變化過程的圖象等知識點上。對前面知識的考查往往在一題中容納較多的知識點,把熱學知識綜合在一起,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)方程的應用。復習中抓基礎、重全面,構建知識網絡,梳理知識要點,加強熱點題型的針對性訓練。 題型一　對分子動理論的綜合考查 1.(多選) 某氣體的摩爾質量為M,分子質量為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,內能也增大 B.一定質量氣體的體積增大,但既不吸熱也不放熱,內能可能減少 C.相同質量的兩種物質,提高相同的溫度,內能的增量一定相同 D.物體的內能與物體的溫度和體

3、積都有關系 E.凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性 答案　BDE　物體的速度增大,不會改變物體內分子的動能和物體的內能,故A錯誤;質量相同的兩種物質,提高相同的溫度時,內能的增量不一定相同,故C錯誤。 題型三　熱學基礎知識與氣體實驗定律的組合 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”實驗中油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應油酸膜的面積 B.一定質量的理想氣體在體積不變的情況下,壓強p與熱力學溫度T成正比 C.氣體分子的平均動能越大,氣體的壓強就越大 D.物理性質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”實驗中,油膜經充分擴散,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的變化,C項錯誤;多晶體也具有各向同性的特點,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　熱力學定律與氣體實驗定律的組合 4.(1)(多選)下列敘述正確的是　　　　。(填正確答案標號)? A.溫度升高時,物體內每個分子的熱運動

6、速度都增大 B.布朗運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,氣體的內能一定增加 D.自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 E.氣體壓強本質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)某同學研究一定質量理想氣體的狀態(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; ②氣體在狀態(tài)C的體積。 答案　(1)BDE　(2)①0.75atm?、?L 解析　(1)由于大量分子運動的無規(guī)則性,溫度升高時,物體內大多數(shù)分子的熱運動速率增大,并非每個分子的速率都增大,A項錯誤;布朗運動是液體

7、分子從各個方向對懸浮固體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,氣體的內能將減少,C項錯誤;自然界中進行的涉及熱現(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 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.生產半導體器件時,需要在純凈的半導體材料中摻入其他元素,可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成 (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,用4cm高的水銀柱封閉著51cm長的理想氣體,管內外氣體的溫度均為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?(大氣壓強為p0=76cmHg) 答案　(1)ACE　(2)85cmHg　318K 解析　(1)根據熱力學第一定律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,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;空調制冷是因為消耗電能而使壓縮機工作,由熱力學第二定律可知,C項正確;“油膜法估測分子大小”的實驗中,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,可以利用擴散現(xiàn)象向半導體材料中摻入其他元素,利用提高溫度來加快擴散過程,故E項正確。 (2)設玻璃管的橫截面積為S, 初態(tài)時,管內氣體的溫度為T1=306K,體積為V1=51S(cm3), 壓強為p1=p0+ρgh=80cmHg。 當水銀面與管口相平時,設水銀柱高為H, 則管內氣體的體積為V2=(57cm-H)S(cm3), 壓強為p2=p0+ρgH 由玻意耳定律得p1V1=p2V2, 代入數(shù)據,解得H=9cm, 所以p2=85cmHg。 設溫度升至T時,水銀柱剛好高為4cm,管內氣體的體積為V3=53

11、S(cm3), 壓強為p3=p0+ρgh=80cmHg。 由蓋—呂薩克定律得V1T1=V3T, 代入數(shù)據,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)則的運動,這種運動是分子熱運動 C.把很多小的單晶體放在一起,就變成了非晶體 D.第二類永動機沒有違反能量守恒定律 E.絕對零度不可達到 (2)如圖所示,—個絕熱的汽缸(汽缸足夠高)豎直放置,內有一個絕熱且光滑的活塞,中間有一個固定的導熱性良好的隔板,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p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2。 ①加熱過程中,若A氣體的內能增加了ΔU1=55J,求B氣體的內能增加量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℃,求添加砂粒的總質量M。 答案　(1)ADE　(2)①127J　②7.452kg 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)則的運動,這種運動是布朗運動,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;第二類永動機沒有違反能量守恒定律,但是違背了熱力學第二定律,故D項正確;絕對零度是不可達到的,故E項正確。 (2)①B氣體對外做功W=(p0S+mg)h'=18J, 由熱力學第一定律得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)據得M=7.452kg。 7