【物理】2020届二轮复习选考题热点21　选修3-3作业（山西专用）

【物理】2020届二轮复习选考题热点21　选修3-3作业（山西专用）

热点21　选修3-3‎ 热考题型 ‎　　本部分的命题多集中在分子动理论、估算分子数目和大小、热力学两大定律的应用、气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合,还有气体实验定律和理想气体状态方程的应用,表示气体状态变化过程的图象等知识点上。对前面知识的考查往往在一题中容纳较多的知识点,把热学知识综合在一起,多以选择题和填空题的形式出现;对后面知识的考查多以计算题的形式出现,着重考查理想气体状态方程的应用。复习中抓基础、重全面,构建知识网络,梳理知识要点,加强热点题型的针对性训练。‎ 题型一　对分子动理论的综合考查 ‎1.(多选) 某气体的摩尔质量为M,分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为ρ,则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为NA)(　　)‎ A.NAVm B.MmVm C.ρNAM D.‎ρNAm 答案　ABC　因为体积为Vm的气体含有NA个分子,所以该气体单位体积分子数为NAVm,又Mm=NA,代入上式得MmVm,故A、B正确;又有ρM=‎1‎Vm,得NAVm=ρNAM,C正确,D错误。‎ 题型二　对热力学定律的综合考查 ‎2.(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大 B.一定质量气体的体积增大,但既不吸热也不放热,内能可能减少 C.相同质量的两种物质,提高相同的温度,内能的增量一定相同 D.物体的内能与物体的温度和体积都有关系 E.凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性 答案　BDE　物体的速度增大,不会改变物体内分子的动能和物体的内能,故A错误;质量相同的两种物质,提高相同的温度时,内能的增量不一定相同,故C错误。‎ 题型三　热学基础知识与气体实验定律的组合 ‎3.(1)(多选)有以下几种说法,其中正确的是　　　　。 ‎ A.“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积 B.一定质量的理想气体在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比 C.气体分子的平均动能越大,气体的压强就越大 D.物理性质各向同性的一定是非晶体 E.液体的表面张力是由液体分子间的相互作用引起的 ‎(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 ℃。求:‎ ‎①该气体在状态B时的温度;‎ ‎②该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。‎ 答案　(1)ABE　(2)见解析 解析　(1)“用油膜法估测分子的大小”实验中,油膜经充分扩散,形成单分子油膜,故纯油酸体积除以油酸膜面积即油酸分子直径,A项正确;由查理定律可知,B项正确;气体分子平均动能大,说明气体温度较高,但气体体积的变化不确定,由理想气体状态方程可知无法确定气体压强的变化,C项错误;多晶体也具有各向同性的特点,D项错误;由液体表面张力的定义知E项正确。‎ ‎(2)①A→B过程,由查理定律有 pATA‎=‎pBTB 解得TB=100 K ‎②B→C过程,由盖—吕萨克定律有VBTB=‎VCTC 解得TC=300 K 所以tC=27 ℃‎ 由于状态A与状态C温度相同,气体内能相等,而A→B过程是等容变化,气体对外不做功,B→C过程中气体体积膨胀对外做功,即从状态A到状态C气体对外做功,故气体应从外界吸收热量。‎ Q=pΔV=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200 J。‎ 题型四　热力学定律与气体实验定律的组合 ‎4.(1)(多选)下列叙述正确的是　　　　。(填正确答案标号) ‎ A.温度升高时,物体内每个分子的热运动速度都增大 B.布朗运动是液体分子对悬浮固体颗粒的碰撞作用不平衡造成的 C.外界对气体做正功,气体的内能一定增加 D.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 E.气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 ‎(2)某同学研究一定质量理想气体的状态变化,得出如图的p-t图像。已知在状态B时气体的体积VB=3 L,求:‎ ‎①气体在状态A的压强;‎ ‎②气体在状态C的体积。‎ 答案　(1)BDE　(2)①0.75 atm　②2 L 解析　(1)由于大量分子运动的无规则性,温度升高时,物体内大多数分子的热运动速率增大,并非每个分子的速率都增大,A项错误;布朗运动是液体分子从各个方向对悬浮固体颗粒的碰撞作用不平衡造成的,B项正确;外界对气体做正功的同时,若气体放热,且释放的热量大于外界对气体做的功,气体的内能将减少,C项错误;自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,D项正确;从微观上看,气体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,E项正确。‎ ‎(2)①从图中可知,pB=1.0 atm,TB=(273+91)K=364 K TA=273 K 由查理定律得‎ ‎pATA=‎pBTB 即‎ ‎pA‎273‎=‎‎1‎‎364‎ 解得pA=0.75 atm ‎②从图中可知,pB=1.0 atm,VB=3 L,pC=1.5 atm 由玻意耳定律得pBVB=pCVC 即1.0×3=1.5VC 解得VC=2 L 跟踪集训 ‎1.(1)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.外界对封闭气体做功时,气体内能可能增大 B.晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大 C.空调既能制热又能制冷,说明在不自发的条件下热传递方向可以逆向 D.“油膜法估测分子大小”的实验中,估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积 E.生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 ‎(2)如图所示,在长为l=57 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4 cm高的水银柱封闭着51 cm长的理想气体,管内外气体的温度均为33 ℃。现将水银徐徐注入管中,直到水银面与管口相平,此时管中气体的压强为多少?接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时,管中刚好只剩下4 cm高的水银柱?(大气压强为p0=76 cmHg)‎ 答案　(1)ACE　(2)85 cmHg　318 K 解析　(1)根据热力学第一定律ΔU=W+Q,外界对气体做功,W>0,由于不知道气体是吸热还是放热,无法确定气体的内能增加还是减小,故A项正确;分子平均动能在理想情况下只与温度有关,晶体在熔化过程中温度是不变的,因此分子平均动能不变,故B项错误;空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作,由热力学第二定律可知,C项正确;“油膜法估测分子大小”的实验中,估算油酸分子直径用的是每滴油酸酒精中所含油酸的体积除以油膜的面积,故D项错误;在真空、高温条件下,可以利用扩散现象向半导体材料中掺入其他元素,利用提高温度来加快扩散过程,故E项正确。‎ ‎(2)设玻璃管的横截面积为S,‎ 初态时,管内气体的温度为T1=306 K,体积为V1= 51S(cm3),‎ 压强为p1=p0+ρgh=80 cmHg。‎ 当水银面与管口相平时,设水银柱高为H,‎ 则管内气体的体积为V2=(57 cm-H)S(cm3),‎ 压强为p2=p0+ρgH 由玻意耳定律得p1V1=p2V2,‎ 代入数据,解得H=9 cm,‎ 所以p2=85 cmHg。‎ 设温度升至T时,水银柱刚好高为4 cm,管内气体的体积为V3=53S(cm3),‎ 压强为p3=p0+ρgh=80 cmHg。‎ 由盖—吕萨克定律得V‎1‎T‎1‎=V‎3‎T,‎ 代入数据,解得T=318 K。‎ ‎2.(1)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,故液体表面存在张力 B.悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动,这种运动是分子热运动 C.把很多小的单晶体放在一起,就变成了非晶体 D.第二类永动机没有违反能量守恒定律 E.绝对零度不可达到 ‎(2)如图所示,—个绝热的汽缸(汽缸足够高)竖直放置,内有一个绝热且光滑的活塞,中间有一个固定的导热性良好的隔板,隔板将汽缸分成两部分,分别密封着两部分理想气体A和B。活塞的质量m=8 kg,横截面积S=10 cm2,与隔板相距h=25 cm,现通过电热丝缓慢加热气体,当A气体吸收热量Q=200 J时,活塞上升了h'=10 cm,此时气体的温度为t1=27 ℃,已知大气压强p0=1×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。‎ ‎①加热过程中,若A气体的内能增加了ΔU1=55 J,求B气体的内能增加量ΔU2;‎ ‎②现在停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当活塞恰好回到原来的位置时,A气体的温度为t2=30 ℃,求添加砂粒的总质量M。‎ 答案　(1)ADE　(2)①127 J　②7.452 kg 解析　(1)通常,处于液体表面层的分子较为稀疏,其分子间距较大,液体分子之间的合力表现为平行于液体界面的引力,故A项正确;悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动,这种运动是布朗运动,故B项错误;把很多小的单晶体放在一起,就变成了多晶体,故C项错误;第二类永动机没有违反能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律,故D项正确;绝对零度是不可达到的,故E项正确。‎ ‎(2)①B气体对外做功W=(p0S+mg)h'=18 J,‎ 由热力学第一定律得ΔU1+ΔU2=Q-W,ΔU2=Q-W-ΔU1=127 J。‎ ‎②B气体的初状态p1=p0+mgS=1.8×105 Pa V1=(h+h')S=3.5×10-4 m3,T1=(27+273) K=300 K B气体的末状态p2=p0+m+MgS,V2=hS=2.5×10-4 m3‎ T2=(30+273) K=303 K 由理想气体状态方程得p‎1‎V‎1‎T‎1‎=‎p‎2‎V‎2‎T‎2‎ 代入数据得M=7.452 kg。‎