《》2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1講分子動理論 熱力學(xué)定律與能量守恒 新人教版選修3-3

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1、選考部分 選修3-3 第1講 (本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．(2020·四川理綜)下列現(xiàn)象中不能說明分子間存在分子力的是(　　) A．兩鉛塊能被壓合在一起　　　 B．鋼繩不易被拉斷 C．水不容易被壓縮 D．空氣容易被壓縮 解析：　A、B選項(xiàng)說明分子間存在引力，C選項(xiàng)說明分子間存在斥力，D項(xiàng)說明氣體分子間距大，故答案為D. 答案：　D 2．下列說法中正確的有(　　) A．第二類永動機(jī)和第一類永動機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律 B．熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)100% C．因?yàn)槟芰渴睾悖浴澳茉次C(jī)”是不可能的 D．自然界中

2、的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 解析：　第二類永動機(jī)是指從單一熱源吸收，全部用來對外做功而不引起其他變化的機(jī)器，它并不違背能量守恒定律，卻違背了熱力學(xué)第二定律；第一類永動機(jī)是不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機(jī)器，它違背能量守恒定律，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤．從熱力學(xué)第二定律的表述可知，任何熱機(jī)的效率都達(dá)不到100%，因此B錯(cuò)．關(guān)于“能源危機(jī)”必須明確以下幾點(diǎn)：(1)能源是提供能量的資源，如煤、石油等．(2)人們在消耗能源時(shí)，放出熱量，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但最終基本上都轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，人們無法把這些內(nèi)能全部收集起來重新利用(能量耗散)，而可供利用的能

3、源是有限的．因此，“能源危機(jī)”并非說明能量不守恒．故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確． 答案：　D 3．(2020·北京卷)做布朗運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測記錄如右圖．圖中記錄的是(　　) A．分子無規(guī)則運(yùn)動的情況 B．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動的軌跡 C．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動的速度—時(shí)間圖線 D．按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動微粒位置的連線 解析：　布朗運(yùn)動是小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，圖中是每隔相等的時(shí)間間隔內(nèi)顆粒的位置連線圖，不是運(yùn)動軌跡，從一個(gè)位置到另外的位置是怎樣運(yùn)動的，無從得知． 答案：　D 4.右圖為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽

4、化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外． 下列說法正確的是(　　) A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔? C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 解析：　熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯(cuò)誤； 由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫助．電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故應(yīng)選B、C.

5、 答案：　BC 5.如右圖所示，縱坐標(biāo)表示兩個(gè)分子間引力、斥力的大小，橫坐標(biāo)表示兩個(gè)分子間的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e為兩曲線的交點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)b為斥力曲線，cd為引力曲線，e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級為10－10 m B．a(chǎn)b為引力曲線，cd為斥力曲線，e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級為10－10 m C．若兩個(gè)分子間距離大于e點(diǎn)的橫坐標(biāo)，則分子間作用力的合力表現(xiàn)為斥力 D．若兩個(gè)分子間距離越來越大，則分子勢能亦越來越大 解析：　e點(diǎn)橫坐標(biāo)等于分子平衡距離r0，其數(shù)量級應(yīng)為10－10 m，因平衡距離之內(nèi)，分子斥力大于分子引力，分子

6、力表現(xiàn)為斥力．則ab為引力曲線，cd為斥力曲線．B對．兩分子間距離大于e點(diǎn)的橫坐標(biāo)，即r＞r0時(shí)，作用力的合力表現(xiàn)為引力，C錯(cuò)．若r＜r0時(shí)，當(dāng)兩分子間距離增大時(shí)，合力做正功，分子勢能減小，D錯(cuò)．答案為B. 答案：　B 二、非選擇題 6.小剛同學(xué)為了表演“輕功”，用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，然后將它們放置在水平木板上，再在氣球的上方平放一塊輕質(zhì)塑料板，如右圖所示．小剛同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中，氣球一直沒有破裂，球內(nèi)氣體溫度可視為不變． (1)下列說法正確的是________(填選項(xiàng)前字母)． A．氣體內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的

7、 B．由于小剛同學(xué)壓迫氣體，球內(nèi)氣體分子間表現(xiàn)為斥力 C．氣球內(nèi)氣體分子平均動能不變 D．氣體內(nèi)氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 (2)表演過程中，對球內(nèi)氣體共做了4 J的功，此過程中氣球________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J．若小強(qiáng)同學(xué)代替小剛表演時(shí)，某氣球突然爆炸，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能________(填“增加”或“減少”)，溫度________(填“升高”或“降低”)． (3)一只氣球內(nèi)氣體的體積為2 L，密度為3 kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為30g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，試估算這個(gè)氣球內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)． 解析：　

8、(3)氣球內(nèi)氣體的質(zhì)量m＝ρV 分子個(gè)數(shù)N＝NA 代入數(shù)據(jù)得N＝1.204×1023個(gè) 答案：　(1)C　(2)放出，4 J，減少，降低　(3)1.204×1023個(gè) 7．某學(xué)習(xí)小組做了如下實(shí)驗(yàn)：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并迅速把一個(gè)氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖． (1)在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是________． A．該密閉氣體分子間的作用力增大 B．該密閉氣體的內(nèi)能增加 C．該密閉氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的 D．該密閉氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 (2)若某時(shí)刻該密閉氣體的

9、體積為V，密度為ρ，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該密閉氣體的分子個(gè)數(shù)為________． (3)若將該密閉氣體視為理想氣體，氣球逐漸膨脹起來的過程中，氣體對外做了0.6 J的功，同時(shí)吸收了0.9 J的熱量，則該氣體內(nèi)能變化了________J；若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內(nèi)氣體的溫度________(填“升高”、“降低”或“不變”)． 解析：　(1)該密閉氣體吸熱，內(nèi)能增加，B正確；氣球膨脹分子間的距離增大，分子間的作用力減小，A錯(cuò)誤；氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁的撞擊容器壁產(chǎn)生的，C錯(cuò)誤；因氣體分子之間存在間隙，所以密閉氣體的體積，大于所有氣體分子的體積之和，D

10、錯(cuò)誤． (2)NA　該密閉氣體的分子個(gè)數(shù)為n＝NA. (3)0.3　降低　根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得：ΔU＝－0.6＋0.9＝0.3 (J)；氣球在膨脹過程中對外界做功，氣球內(nèi)氣體的溫度必降低． 答案：　(1)B　(2)NA　(3)0.3　降低 8．(1)下列說法中正確的是________． A．懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多，布朗運(yùn)動越明顯 B．在使兩個(gè)分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大 C．溫度升高，分子熱運(yùn)動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 D．一定質(zhì)量的理想氣體

11、經(jīng)等溫壓縮后，其壓強(qiáng)一定增大 E．內(nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化是有條件的，即環(huán)境中必須存在溫度差，通過科技創(chuàng)新，我們能夠研制出將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響的熱機(jī) (2)已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2 kg，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1.一滴露水的體積大約是6.0×10－5 cm3，它含有________個(gè)水分子．如果一只極小的蟲子來喝水，每分鐘喝進(jìn)6.0×107個(gè)水分子，那么它每分鐘喝進(jìn)水的質(zhì)量是________kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 解析：　(1)懸浮微粒越大，單位時(shí)間內(nèi)撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動越不明顯，A錯(cuò)．分子

12、從很遠(yuǎn)靠近時(shí)，分子間作用力先增大后減小再增大，B錯(cuò)．根據(jù)熱力學(xué)第二定律我們無法研制出那樣的熱機(jī)，E錯(cuò)． (2)水分子個(gè)數(shù)為N＝·NA＝×6.0×1023＝2.0×1018個(gè)， 喝進(jìn)水的質(zhì)量為m＝·M＝1.8×10－18 kg 答案：　(1)CD　 (2)2.0×1018個(gè)　1.8×10－18 kg 9．(1)下列關(guān)于熱現(xiàn)象和熱現(xiàn)象的規(guī)律的說法正確的是________(填選項(xiàng)前字母) A．布朗運(yùn)動就是液體分子的熱運(yùn)動 B．氣體如果失去容器的約束就會散開，這是因?yàn)闅怏w分子存在斥力的緣故 C．隨著制冷技術(shù)的不斷發(fā)展，不遠(yuǎn)的將來可以使溫度降低到－274 ℃ D．熱機(jī)中燃?xì)獾臒崮懿豢赡?/p>

13、全部變成機(jī)械能 (2)清晨，湖中荷葉上有一滴約為0.1 cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2 kg/mol，試估算： ①這滴水珠中約含有多少水分子； ②一個(gè)水分子的直徑多大．(以上計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：　(1)布朗運(yùn)動并不是液體分子的運(yùn)動，而是懸浮微粒的運(yùn)動，它反映了分子的無規(guī)則運(yùn)動，A錯(cuò)；氣體失去了容器的約束會散開，是分子擴(kuò)散引起的，B錯(cuò)；由熱力學(xué)第三定律可知，絕對零度，即－273 ℃，只能接近而永遠(yuǎn)不能達(dá)到，C錯(cuò)；根據(jù)熱機(jī)的工作原理可判斷D正確． (2)①n＝NA＝NA＝×6×1023＝3.3×1021(個(gè)) ②

14、建立水分子的球模型，有π3＝ 則水分子的直徑d＝＝ m ＝3.9×10－10 m 答案：　(1)D　(2)①3.3×1021個(gè)?、?.9×10－10 m 10．(1)空氣壓縮機(jī)在一次壓縮過程中，活塞對汽缸中的氣體做功為2.0×105 J，同時(shí)氣體的內(nèi)能增加了1.5×105 J．試問：此壓縮過程中，氣體________(填“吸收”或“放出”)的熱量等于________ J. (2)若一定質(zhì)量的理想氣體分別按下圖所示的三種不同過程變化，其中表示等壓變化的是________(填“A”“B”或“C”)，該過程中氣體的內(nèi)能________(填“增加”“減少”或“不變”)． (3)設(shè)想將1 g水均勻分布在地球表面上，估算1 cm2的表面上有多少個(gè)水分子？(已知1 mol水的質(zhì)量為18 g，地球的表面積約為5×1014 m2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 解析：　(1)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，代入數(shù)據(jù)得： 1.5×105 J＝2.0×105 J＋Q，解得Q＝－5×104 J； (2)由pV/T＝恒量，壓強(qiáng)不變時(shí)，V隨溫度T的變化是一次函數(shù)關(guān)系，故選擇C圖； (3)1 g水的分子數(shù)N＝NA,1 cm2的分子數(shù)n＝N≈7×103(6×103～7×103都算對)． 答案：　(1)放出　5×104　(2)C　增加　(3)7×103(6×103～7×103也可)