高考物理第一轮33.docx
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高考物理第一轮33
选修3-3
第1节分子动理论内能
1.若已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量和摩尔体积,则可以计算出()
A.固体物质分子的大小和质量
B.液体物质分子的大小和质量
C.气体分子的大小和质量
D.气体分子的质量和分子间的平均距离
2.关于温度的概念,下列说法中正确的是()
A.某物体的温度为0℃,则其中每个分子的温度都是0℃
B.温度是物体分子热运动平均速率的标志
C.温度是物体分子热运动平均动能的标志
D.温度高的物体比温度低的物体运动得快
3.(2009·上海)气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的()
A.温度和体积B.体积和压强
C.温度和压强D.压强和温度
4.以r、f、Ep分别表示分子间距、分子力和分子势能,而当r=r0时,f=0,于是有()
A.当r>r0时,f越大,Ep越大
B.当r>r0时,f越大,Ep越小
C.当r D.当r 5.玻璃破裂后对接在一起,不能恢复原状,但把破口处熔化后对接在一起,即能接成整体.怎样解释这个现象? 6.从比较暗的房间里观察到入射阳光的细光束中有悬浮在空气里的微粒,这些微粒的运动是布朗运动吗? 为什么? 7.对于固体和液体来说,其内部分子可看做是一个挨一个紧密排列的小球,若某固体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA. (1)该固体分子质量的表达式为. (2)若已知汞的摩尔质量为M=200.5×10-3kg/mol,密度为ρ=13.6×103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.0×1023mol-1,试估算汞原子的直径大小(结果保留两位有效数字). 8.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较,下列说法是否正确,为什么? (1)分子的平均动能和分子的总动能都相同. (2)它们的内能相同. 9.(改编题)“水立方”国家游泳中心,是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆.它的外形看上去就像一个蓝色的盒子,特别是晚上在灯光的反射下,远看如同一块大大的蓝宝石在发光.水立方游泳馆拥有长50m、宽25m、水深3m,水温保持25~27℃,共8条泳道的国际标准比赛用游泳池.设水的摩尔质量为M=1.8×10-2kg/mol,当游泳池注满水时,试估算该游泳池中水分子数大约为多少? (保留两位有效数字) 10.在标准状态下,有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气,已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,水的摩尔质量为MA,在标准状态下水蒸气的摩尔体积为VA,求: (1)它们中各有多少水分子? (2)它们中相邻两个水分子之间的平均距离. 11.2009年末,世界环境大会在哥本哈根召开,引起全球关注,环境问题越来越与我们的生活息息相关.比如说公共场所禁止吸烟,我们知道被动吸烟比主动吸烟害处更大.试估算一个高约2.8m,面积约10m2的办公室,若只有一人吸了一根烟.求: (人正常呼吸一次吸入气体300cm3,一根烟大约吸10次) (1)估算被污染的空气分子间的平均距离. (2)另一不吸烟者一次呼吸大约吸入多少个被污染过的空气分子. 第2节固体液体与气体 1.液体表面具有收缩趋势的原因是() A.液体可以流动 B.液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离 C.与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力 D.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 2.关于液晶,下列说法中正确的是() A.液晶是一种晶体 B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性 C.液晶的光学性质随温度的变化而变化 D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 3.(2010·大庆模拟)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作用力 C.气体分子热运动的平均动能减少,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 4.(2010·天水模拟)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程,ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图上都是直线段,其中ab的延长线通过坐标原点,bc垂直于ab,而cd平行于ab,由图可以判断() A.ab过程中气体体积不断减小 B.bc过程中气体体积不断减小 C.cd过程中气体体积不断增大 D.da过程中气体体积不断增大 5.将下列实验事实与产生原因对应起来. A.水与酒精混合体积变小 B.固体很难被压缩 C.细绳不易拉断 D.糖在热水中溶解得快 E.冰冻食品也会变干 a.固体分子也在不停地运动 b.分子运动的剧烈程度与温度有关 c.分子间存在着引力 d.分子间存在着斥力 e.分子间存在着空隙 它们的对应关系分别是①,②,③,④,⑤.(在横线上填上实验事实与产生原因前的符号) 6.某同学在夏天游玩时,看到有一些小昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中,尤其是湖水中鱼儿戏水时吐出小气泡的情景,觉得很美,于是画了一幅鱼儿戏水的图画如图所示.但旁边的同学考虑到上层水温较高和压强较小的情况,认为他的画有不符合物理规律之处,请根据你所掌握的物理知识指出正确的画法(用简单的文字表述,不必画图),并指出这样画的物理依据. (1)正确的画法应为: . (2)物理学依据: . (3)试分析小昆虫在水面上不会沉入水中的原因. 7.室内空气的温度是25℃,空气的相对湿度是65%,问空气的绝对湿度等于多少? (已知25℃时水的饱和汽压为3.167×103Pa) 8.如图所示,气缸固定,活塞质量为m=1.00kg,面积S=100cm2.重物质量为M=1.50kg,活塞与气缸壁之间的摩擦不计,活塞不漏气.大气压强为p0=1.00×105Pa.把整个装置放在升降机的水平地板上,当升降机以a=6.00m/s2的加速度匀加速上升时,封闭气体的压强为多大? (g取10m/s2) 9.(2009·上海)如图,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,右管内气体柱长为39cm,中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm.先将口B封闭,再将左管竖直插入水银槽中,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm,求: (1)稳定后右管内的气体压强p. (2)左管A端插入水银槽的深度h.(大气压强p0=76cmHg) 10.白天的气温是30℃,空气的相对湿度是60%,天气预报夜里的气温要降到20℃;那么夜里空气中的水蒸气会不会成为饱和汽? 为什么? (30℃时,空气的饱和汽压为4.24×103Pa;20℃时,饱和汽压为2.3×103Pa) 11.(2009·宁夏)图中系统由左右两个侧壁绝热、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.大气的压强为p0,温度为T0=273K,两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. 第3节热力学定律与能量守恒定律 1.关于物体的内能的变化,以下说法中正确的是() A.物体放出热量,内能一定减小 B.物体对外做功,内能一定减小 C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变 D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变 2.对于热量、功和内能三个物理量,下列各种说法中正确的是() A.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体的状态决定的 B.物体的内能越大,热量越多 C.热量和功都可以作为内能的量度 D.内能大的物体含的热量一定多 3.(2009·四川)关于热力学定律,下列说法正确的是() A.在一定条件下物体的温度可以降到0K B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C.吸收了热量的物体,其内能一定增加 D.压缩气体总能使气体的温度升高 4.(改编题)下列关于熵的观点中错误的是() A.熵越大,系统的无序度越大 B.对于一个不可逆绝热过程,其熵总不会减小 C.气体向真空扩散时,熵值减小 D.自然过程中熵总是增加,是因为通向无序的渠道比通向有序的渠道多得多 5.如图所示p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ至变至状态B时,从外界吸收热量420J,同时膨胀对外做功300J,当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时,外界压缩气体做功200J,求过程Ⅱ中气体吸收或放出的热量是多少? 6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 ①物体克服阻力做功. ②物体的动能转化为其他形式的能量. ③物体的势能转化为其他形式的能量. ④物体的机械能转化为其他形式的能量. 以上判断正确的是.(填相应序号) 7.(2009·广东) (1)远古时代,取火是一件困难的事,火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步,出现了“钻木取火”等方法.“钻木取火”是通过方式改变物体的内能,把转变为内能. (2)某同学做了一个小实验: 先把空的烧瓶放到冰箱冷冻,一小时后取出烧瓶,并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上,然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里,气球逐渐膨胀起来,如图所示.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的,温度,体积. 8.(2008·江苏)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化,其中表示等压变化的是(选填“A”、“B”或“C”),该过程中气体的内能(选填“增加”、“减少”或“不变”). 9.(改编题)如图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外. 电冰箱把热量从低温(内部)传到高温(外部)的过程,是否违反热力学第一定律? 为什么? 10.一定量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量,同时气体对外做了6×105J的功,问: (1)物体的内能变化了多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)分子动能如何变化? 11.(2009·江苏) (1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是.(填选项前的字母) A.气体分子间的作用力增大 B.气体分子的平均速率增大 C.气体分子的平均动能减小 D.气体组成的系统的熵增加 (2)若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,则此过程中的气泡(填“吸收”或“放出”)的热量是J.气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1J的功,同时吸收了0.3J的热量,则此过程中,气泡内气体内能增加了J. 12.(2010·烟台检测)如图所示为火灾报警器的原理图,竖直放置的玻璃试管中装入水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出响声.在27℃时,下端封闭的空气柱长为L1=20cm,水银柱上表面与导线端点的距离为L2=10cm,管内水银柱的重量为10N,横截面积为1cm2,大气压强p0=1.0×105Pa,问: (1)当温度达到多少时报警器会报警? (2)如果温度从27℃升到报警温度的过程中,封闭空气柱从外界吸收的热量为20J,则空气柱的内能增加了多少? 答案部分 第1节分子动理论内能 1.解析: 用M表示摩尔质量,即一摩尔物质的质量,而一摩尔物质中含有NA个分子,因此每个分子的质量为M/NA.由于固体和液体中分子间距离较小,可以近似地认为分子是紧密地排列在一起的,那么若用V表示摩尔体积,即NA个分子所具有的总体积,显然V/NA就可以表示每个分子的体积.而气体分子间的距离很大,用V/NA只能表示每个气体分子平均占据的空间大小,而不是表示分子的体积,那么3 就可以表示气体分子间的平均距离.选项A、B、D正确. 答案: ABD 2.解析: 温度是物体的宏观特征,是大量分子热运动的宏观表现,对一个分子不能谈温度,A错误.温度是物体分子平均动能的标志,而不是分子平均速率的标志,B错误,C正确.温度高的物体分子运动的平均动能大,与宏观运动无关,故物体运动得不一定快,D错误. 答案: C 3.解析: 由于温度是分子平均动能的标志,所以气体分子热运动的平均动能取决于温度;分子势能是由分子力和分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积.因此A正确. 答案: A 4.解析: 当r>r0时,f随r的变化呈非单调特征,而Ep随r则单调增大,这表明: 在r>r0的区域内,Ep随f呈非单调变化,所以选项A、B均错误.当r 在r 答案: C 5.解析: 直接对接的玻璃,接口处分子的距离较远,不到分子间引力发生作用的距离,因此不能成为整体,破口处熔化后对接在一起,熔化的部分两边分子的距离较近,各部分之间的分子引力发生作用,重新成为一个整体.这说明分子间的作用力只有距离很近时才起作用. 6.解析: 只有足够小的颗粒才能产生显著的布朗运动,用肉眼是不能看到布朗运动的,只有在显微镜下才能看到.这些微粒在空气里的运动不属于布朗运动.因为这些肉眼所能看到的微粒所受到各方面空气分子的撞击作用几乎相平衡,微粒的运动主要是受到空气对流、扰动和受到重力、浮力等多种作用影响而形成的. 7.解析: (1)设固体分子质量为m,该固体分子质量的表达式m=M/NA. (2)将汞原子视为球形,其体积V0=(1/6)πd3=M/ρNA,汞原子直径的大小d=3 =3.6×10-10m. 答案: (1)m=M/NA (2)3.6×10-10m 8.解析: (1)温度相同说明它们的分子平均动能相同,又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同.因而它们的分子总动能相同.所以 (1)中说法正确; (2)当100℃的水变成100℃的水蒸气时,该过程吸收热量,内能增加,所以1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能,所以 (2)中说法错误. 答案: 见解析 9.解析: 设水的密度为ρ,游泳池中水的质量为M1,阿伏加德罗常数为NA,游泳池注满水时,水的总体积为V=50×25×3m3=3.75×103m3.则游泳池中水的物质的量为n=M1/M=Ρv/M,于是,所含的水分子数为N1=nNA=ρVNA/M=1.0×103×3.75×103×(6.02×1023)/1.8×10-2=1.3×1032. 10.解析: (1)体积为V的水,质量为M=ρV① 分子个数为N=MNA/MA② 由①②得N=ρVNA/MA③ 对体积为V的水蒸气,分子个数为 N′=VNA/VA④ (2)设水中相邻的两个水分子之间的平均距离为d,将水分子视为球形,每个水分子的体积为 V0=V/N=(1/6)πd3⑤ 由③⑤得d=3 ⑥ 设水蒸气中相邻的两个水分子之间的距离为d′,将水分子点的空间视为正方体. V0′=V/N′=d′3⑦ 由④⑦得d′=3 11.解析: (1)吸烟者抽一根烟吸入气体的总体积10×300cm3,含有空气分子数为 n=10×300×10-6/(22.4×10-3)×6.02×1023个 =8.1×1022个 办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为8.1×1022/10×2.8个/米3=2.9×1021个/米3, 每个污染分子所占体积为V=1/(2.9×1021)m3, 所以平均距离为L= =7×10-8m. (2)被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为2.9×1021×300×10-6个=8.7×1017个. 第2节固体液体与气体 1.解析: 由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以表面层分子间的相互作用表现为引力,这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力).表面张力使液体表面具有收缩的趋势.选项D正确. 答案: D 2.解析: 液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,选项A、B错误.外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质.温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质. 答案: CD 3.解析: 本题考查气体部分的知识.根据压强的定义,可知A正确,B错误.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错误.单位体积的气体分子增加,但温度降低,气体的压强有可能减小或不变,D错误. 答案: A 4.解析: 在p-T图象中,过气体状态点和坐标原点O的连线的斜率与气体体积的倒数成正比.由于ab延长线通过坐标原点,斜率不变,气体发生等容变化;若将Oc与Od连接,可得出另两条等容线,它们的斜率关系kOc>kOd>kab,故bc过程气体体积减小,cd过程气体体积增大,da过程气体体积增大.选项B、C、D正确. 答案: BCD 5.答案: ①A-e;②B-d;③C-c;④D-b;⑤E-a. 6.解析: (1)正确画法应为上面的气泡体积要比下面的气泡体积大. (2)物理学依据: 由理想气体状态方程得V2=p1T2V1/p2T1.因为p1>p2,T2>T1,所以V2>V1. (3)由于水面的表面张力作用,当昆虫在水面上时,液体的表面向下凹,像张紧的橡皮膜,小昆虫受到向上的弹力与重力平衡,所以昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中. 答案: 见解析 7.解析: 空气的绝对湿度=水蒸气的实际压强,而相对湿度=水蒸气的实际压强/同温下水的饱和汽压.故绝对湿度=相对湿度×饱和汽压=65%×3.167×103Pa=2.06×103Pa 8.解析: 以活塞和重物为整体受力分析.受力情况如图所示,(M+m)g为整体重力,p0S为大气压力,pS为气缸内气体的压力.根据牛顿第二定律有pS-(p0S+Mg+mg)=(M+m)a,p=p0+(M+m)(g+a)/S=1.04×105Pa, 即封闭气体压强为1.04×105Pa. 9.解析: (1)插入水银槽后右管内气体,由玻意耳定律得: p0l0S=p(l0-Δh/2)S,所以p=78cmHg. (2)插入水银槽后左管内气体压强: p′=p+ρgΔh=80cmHg,左管内外水银面高度差h1=(p′-p0)/(ρg)=4cm,中、左管内气体p0lS=p′l′S,l′=38cm,左管插入水银槽深度h=l+Δh/2-l′+h1=7cm. 10.解析: 由B=p1/ps得,p1=Bps=60%×4.24×103Pa≈2.54×103Pa>2.3×103Pa,即大于20℃时的饱和汽压,故夜里会出现饱和汽. 11.解析: (1)考虑氢气的等温过程.该过程的初态压强为p0,体积为hS,末态体积为0.8hS. 设末态的压强为p,由玻意耳定律得 p=p0hS/0.8hS=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=1.35p0② V′=2.2hS③ 由玻意耳定律得 V=1.35p0/(1.1p0)×2.2hS=2.7hS. (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=273K,末态体积为2.7hS.设末态温度为T,由盖—吕萨克定律得 T=2.7hST0/2hS=368.55K 第3节热力学定律与能量守恒定律 1.解析: 物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)、物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关.物体放出热量,但外界有可能对其做功,故内能有可能不减小,A错误;同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减小,B错误;若物体吸收的热量与对外做功相等,则内能不变,C正确;而放热与对外做功都是使物体内能减小,D错误. 答案: C 2.解析: 热量和功是过程量,内能是状态量.它们具有不同的物理意义,热量只有在涉及到能量传递时才有意义.因此说某个物体的热量多少是错误的.热量和功都可量度内能改变的多少,而不能量度内能的多少.选项A正确. 答案: A 3.解析: 根据热力学第三定律绝对零度不可能达到,A错误;物体从外界吸收热量、对外做功,根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变,C错误;压缩气体,外界对气体做正功,可能向外界放热,内能可能减小、温度降低,D错误;物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的,B正确. 答案: B 4.解析: 熵是系统内分子运动无序性的量度,熵越大,其无序性越大,A正确;不可逆绝热过程,其宏观态对应微观态数目增大,其熵会增加,不会减小,B正确;气体向真空扩散,无序性增大,熵值会增大,C错误;自然过程中,无序程度增大的宏观态出现概率较大,因而通向无序的渠道更多,D正确. 答案: C 5.解析: 一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ至状态B时,从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1,气体内能增加,由热力学第一定律,气体内能增加量为ΔE=Q1+W1=420J+(-300J)=120J.气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时,气体内能将减少120J,而此过程中外界又压缩气体做了W2=200J的功,因而气体必向外界放热,放出的热量为Q=-ΔE-W2=-120J-200J=-320J. 6.解析: 四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力,因而物体都克服阻力做功,故①正确.这四个物体运动过程中,汽车是动能转化为其他形式的能,降落伞不是动能转化为其他形式的能,②③错误,④正确. 答案: ①④ 7.解析: (1)对物体做功可以增加物体的内能,即把机械能转变为内能; (2)当用气球封住烧瓶,在瓶内就封闭了一定质量的气体,将烧瓶放到热水中,瓶内气体将吸收热量,气体的温度升高,气体体积增大. 答案: (1)做功机械能 (2)热量升高增大 8.解析: A图表示等温变化;B图表示等容变化;C图表示等压变化,并且C图中表示温度升高,所以理想气体内能增大. 答案: C增加 9.解析: 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能的转化与守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,由热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,除非有外界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部,需要压缩机的帮助并消耗电能,因此电冰箱制冷的过程并不违反热力学第一定律. 10.解析: 可根据热力学第一定律ΔU=W+Q定量分析. (1)因气体从外界吸收热量,所以Q=4.2×10+J,气体对外做功W=-6×105J,据热力学第一定律ΔU=W+Q得ΔU
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