选修3-3 热学.doc

选修33 热学考点一分子动理论、内能1(2013福建理综，6分)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是_。(填选图下方的字母)解析：本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化关系，意在考查考生对该部分知识的了解情况。当rr0时，分子间作用力f0，分子势能Ep最小，排除A、C、D，选B。答案：B2(2012山东理综，3分)以下说法正确的是_。A水的饱和汽压随温度的升高而增大B扩散现象表明，分子在永不停息地运动C当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小D一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小解析：分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时减小，选项C错误；由于气体压强不变，根据C可知，当气体膨胀时气体温度升高，分子平均动能增加，选项D错误。答案：AB3(2011新课标全国，6分)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是_(选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分每选错一个扣3分，最低得分为0分)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：(1)一定质量的理想气体，常量，p、V不变，则T不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变，A项正确；理想气体内能不变，则温度T不变，由常量知，p及V可以变化，故状态可以变化，B错误；等压变化过程，温度升高、体积增大，故C错误；由热力学第一定律UQW知，温度升高1 K，内能增量U一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关(如体积变化时)，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，内能一定增大，E项正确答案：ADE4(2011广东理综，4分)如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()A铅分子做无规则热运动B铅柱受到大气压力作用C铅柱间存在万有引力作用D铅柱间存在分子引力作用解析：下面的铅柱不脱落，说明铅柱受到一个向上的力的作用，A项错误；大气对铅柱有向上的压力，但是远远不足以抵消铅柱的重力，因此B项错误；铅柱间的万有引力太小，远小于铅柱的重力，C项错误；由于铅柱间存在着分子引力的作用，故下面的铅柱才不脱落，D项正确答案：D5(2010全国，6分)右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是()A当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C当r等于r2时，分子间的作用力为零D在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功解析：本题考查分子力做功与分子势能的关系、功的正负的判断意在考查考生对基本概念和基本规律的理解能力对两分子组成的系统，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加结合图象可知，分子距离由非常近到r1时，Ep减小，分子力做正功；当分子由r1到r2时，Ep减少，分子力做正功，故分子力为斥力，A错，B对，D错；分子间距离由r2继续增大时，分子势能增加，说明分子力做负功，即分子间表现为引力，故分子间距离为r2时，分子间作用力为零，C项正确答案：BC6(2012北京理综，3分)做布朗运动实验，得到某个观测记录如图图中记录的是()A分子无规则运动的情况B某个微粒做布朗运动的轨迹C某个微粒做布朗运动的速度时间图线D按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析：微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹；而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则，也能充分反映微粒布朗运动的无规则，所以记录描绘的是位置的连线，故选D答案：D7(2010江苏，4分)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NA6.021023 mol1.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(结果保留一位有效数字)解析：(1)本题主要考查理想气体状态变化方程，意在考查考生利用图象描述物理过程的能力根据气体等温变化方程pVC，所以p，因此p的图象是一条过原点的直线，选项B正确解析：本题主要考查分子动理论，意在考查考生的计算能力设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为海和岸，一次吸入空气的体积为V，则有nNA，代入数据得n31022个答案：31022个考点二固体、液体、气体8(2009辽宁、宁夏理综，6分)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有_。A水黾可以停在水面上B叶面上的露珠呈球形C滴入水中的红墨水很快散开D悬浮在水中的花粉做无规则运动解析：水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力，A正确；叶面上的露珠呈球形也是由于水的表面张力，B正确；滴入水中的墨水很快散开是扩散现象，C错误；悬浮在水中的花粉由于水分子撞击的不平衡性做布朗运动，D错误。答案：AB9(2012福建理综，6分)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为_。(填选项前的字母)A2.5 atmB2.0 atmC1.5 atmD1.0 atm解析：由p1V1p2V2pV1,1619p6解得p2.5 atm，选项A正确。答案：A 10(2010新课标全国，5分)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是_(填入正确选项前的字母)()A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的答案：BC11(2009全国，6分)下列说法正确的是()A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，其大小跟气体的分子数、体积和温度都有关系，由此可知只有A正确答案：A12(2010新课标全国，10分)如图所示，一开口气缸内盛有密度为的某种液体；一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4.现用活塞将气缸封闭(图中未画出)，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为l/2，求此时气缸内气体的压强大气压强为p0，重力加速度为g.解析：设当小瓶内气体的长度为l时，压强为p1；当小瓶的底部恰好与液面相平时，瓶内气体的压强为p2，气缸内气体的压强为p3.依题意p1p0gl由玻意耳定律p1Sp2(l)S式中S为小瓶的横截面积联立两式，得p2(p0gl)又有p2p3gl联立式，得p3p0答案：p0考点三热力学定律和能量守恒定律13(2013新课标全国，5分)关于一定量的气体，下列说法正确的是_(填正确答案标号。)A气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D气体从外界吸收热量，其内能一定增加E气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：本题考查气体的特性、热力学第一定律及其相关知识点，意在考查考生对相关知识的掌握情况。由于气体分子之间的作用力很小，气体分子可以自由运动，所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，选项A正确。根据温度是分子平均动能的标志可知，只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，选项B正确。根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项C错误。气体从外界吸收热量，若同时对外做功，其内能不一定增加，选项D错误。气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度一定升高，选项E正确。答案：(1)ABE14(2013山东理综，6分)下列关于热现象的描述正确的一项是()a根据热力学定律，热机的效率可以达到100%b做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的c温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同d物体由大量分子组成，某单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析：本题主要考查常见的重点热学现象，意在考查考生对热学知识的识记和理解能力。根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，a错。做功是通过能量转化改变系统内能的，而热传递是通过内能的转移改变系统内能的，b错。根据热力学定律，温度相同是达到热平衡的标准，c正确。单个分子的运动是无规则的，但大量分子的运动具有统计规律，d错。答案：c15(2013福建理综，16分)某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为_的空气。(填选项前的字母)A.VB.VC.V D.V解析：本题考查理想气体状态关系，意在考查考生对理想气体状态的理解。设所求体积为Vx，由玻意耳定律，p0(VxV)pV，可得VxV，C正确。答案：C16(2013新课标全国，9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K。两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空； 右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求：()恒温热源的温度T；()重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx。解析：本题考查理想气体状态方程，意在考查考生对理想气体状态方程的灵活运用。()与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖吕萨克定律得由此得TT0()由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。打开K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件。气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体最终压强为p，由玻意耳定律得pVx(pp0)(2V0Vx)p0V0联立式得6VV0VxV0其解为VxV0另一解VxV0，不合题意，舍去。答案：()T0()V017(2013新课标全国，10分)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l125.0 cm的空气柱，中间有一段长为l225.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l340.0 cm。已知大气压强为p075.0 cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l20.0 cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。解析：本题考查气体实验定律及其相关知识点，意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。解：以cmHg为压强单位。在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p1p0l2设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1，由玻意耳定律得p1l1pl如图，如活塞下推距离为l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为ll3l1ll设此时玻璃管上部空气柱的压强为p，则ppl2由玻意耳定律得p0l3pl由至式及题给数据解得l15.0 cm答案：15 cm18(2013山东理综，5分)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 atm，封闭气体的体积V03 m3。如果将该气缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)。下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功。解析：本题主要考查理想气体的状态方程和热力学第一定律，意在考查考生应用气体状态方程和热力学第一定律解决和分析问题的能力。当气缸下潜至990 m时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知p100 atm根据理想气体状态方程得代入数据得V2.8102m3答案：(2)2.8102m3放热大于19(2013重庆理综，12分)(1)(6分)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时A室内空气的压强比室外的小B室内空气分子的平均动能比室外的大C室内空气的密度比室外的大D室内空气对室外空气做了负功(2)(6分)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了p。若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。解析：(1)选B本题主要考查热力学第一定律、理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的条件把握和联系实际的能力。把室内气体作为研究对象，由于缓慢加热，气体温度升高，体积缓慢膨胀，对外做功，密度减小，所以室内空气的压强始终等于室外的压强，A、C、D项错误；B项正确。(2)本题主要考查理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的应用能力。轮胎内气体发生等温变化，则p0V0(p0p)V，装载货物后体积V，又体积的变化量VVV0，解得V。答案：(1)B(2)体积改变量V20(2013江苏，12分)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。(1)该循环过程中，下列说法正确的是_。AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化解析：选C本题考查气体状态变化图象问题，意在考查考生根据图象分析问题的能力。AB过程中，气体体积变大，气体对外做功，A项错误；BC为绝热过程，气体体积增大，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B项错误；CD为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C项正确；DA过程中，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移，D项错误。(2)该循环过程中，内能减小的过程是_(选填“AB”“BC”“CD”或“DA”)。若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量，在CD过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_kJ。解析：该循环过程中，BC气体温度降低，内能减小。由于一个循环中气体的内能不变，BC、DA是绝热过程，没有热量交换，因此整个过程吸收的热量为63 kJ38 kJ25 kJ，根据热力学第一定律可知，对外做的功为25 kJ。答案：BC25(3)若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为10 L，在B状态时压强为A状态时的。求气体在B状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留一位有效数字)解析：本题考查玻意耳定律及分子数的求解，意在考查考生对玻意耳定律及分子数求法的掌握。AB为等温过程，由玻意耳定律，pAVApBVB单位体积内的分子数n解得n代入数据得n41025 m3答案：41025m321(2012福建理综，6分)关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是_。(填选项前的字母)A一定量气体吸收热量，其内能一定增大B不可能使热量由低温物体传递到高温物体C若两分子间距离增大，分子势能一定增大D若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：根据热力学第一定律，气体内能变化与做功和热传递有关，选项A错误。根据热力学第二定律可知热量不可自发的由低温物体传到高温物体，但热量还是可以通过外界的方法由低温物体传到高温物体，选项B错误。分子内能与分子间的距离有关，当rr0时，分子间距离越大，分子势能越大，rr0时，分子间距离越大，分子势能减小，选项C错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化，距离减小，引力和斥力都要增大，选项D正确。答案：D 22(2011福建理综，6分)一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5104 J，气体对外界做功1.0104 J，则该理想气体的_。(填选项前的字母)A温度降低，密度增大 B温度降低，密度减小C温度升高，密度增大 D温度升高，密度减小解析：本题主要考查热力学第一定律，意在考查考生应用热力学第一定律分析理想气体状态、能量变化的能力。理想气体从外界吸热大于对外做功，所以内能增大，对外做功则说明体积增大。温度是理想气体内能的标志，内能增大，温度一定升高；气体对外做功，体积膨胀，质量不变，所以密度要减小。D正确。答案：D23(2010江苏，8分)(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是_(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_ kJ，空气_(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_kJ.(3)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NA6.021023 mol1.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(结果保留一位有效数字)解析：本题主要考查分子动理论，意在考查考生的计算能力设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为海和岸，一次吸入