【物理】2020届二轮复习专题七选修3作业（江苏专用）

【物理】2020届二轮复习专题七选修3作业（江苏专用）

专题七　选修3-3‎ 冲刺提分作业 ‎1.(2018江苏苏北四市一调)(1)对于下列实验,说法正确的有　　　　。 ‎ A.甲图是用油膜法测分子直径的示意图,认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径 ‎ B.乙图是溴蒸气的扩散实验,若温度升高,则扩散的速度加快 ‎ C.丙图是模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体重力引起的 D.丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验,说明云母晶体的导热性能各向同性 ‎(2)一定质量的理想气体,其状态变化的p-V图像如图所示,已知气体在状态A时的温度为260 K,则气体在状态B时的温度为　　　　　　K,从状态A到状态C气体与外界交换的热量为　　　　　　　J。 ‎ ‎(3)2017年5月,我国成为全球首个海域可燃冰试采获得连续稳定气流的国家,可燃冰是一种白色固体物质,1 L的可燃冰在常温常压下释放160 L的甲烷气体,常温常压下甲烷的密度为0.66 g/L,甲烷的摩尔质量为16 g/mol,阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1,请计算 ‎1 L可燃冰在常温常压下释放出甲烷气体分子数目(计算结果保留一位有效数字)。‎ 答案　(1)AB　(2)780　600　(3)4×1024(个)‎ 解析　(1)在测量油膜分子的直径时,将油分子看成球形分子,并且把油膜看成单分子油膜,此时油酸薄膜厚度等于油酸分子直径,A项正确;在研究溴蒸气的扩散实验时,若温度升高,则分子的运动越激烈,所以扩散的速度加快,B项正确;题丙图模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的,与重力无关,C项错误;由于题图丁蜂蜡的形状是椭圆,则说明云母晶体具有各向异性,D项错误。‎ ‎(2)由题可知,TA=260 K,VA=1×10-3 m3,VB=3×10-3 m3,由题图可知,A→B为等压变化,由盖—吕萨克定律得VATA=VBTB,代入数据解得TB=780 K。气体状态参量:pA=3×105 Pa,VA=1×10-3 ‎ m3,pC=1×105 Pa,VC=3×10-3 m3,由理想气体状态方程得pAVATA=pCVCTC,代入数据解得TC=TA=260 K。A、C两个状态的温度相等,内能相等,气体从A到C过程,内能变化量ΔU=0,A到B过程气体体积增大,气体对外做功W=-pΔV=-3×105×(3-1)×10-3=-600 J,由热力学第一定律ΔU=W+Q得Q=ΔU-W=0-(-600)=600 J>0,气体从外界吸收600 J的热量。‎ ‎(3)甲烷分子数目 n=ρVMNA=‎0.66×160‎‎16‎×6.0×1023(个)≈4×1024(个)‎ ‎2.(2018江苏扬州期末)(1)对热现象的认识和应用,下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.晶体的导热性能一定是各向异性 B.空气相对湿度越大时,暴露在空气中的水蒸发越慢 C.要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可在高温条件下利用分子的扩散来完成 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 ‎(2)给一定质量、温度为0 ℃的水加热,在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中,水的体积随着温度的升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”。查阅资料知道:在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的。由此可知,反常膨胀时,水分子的平均动能　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”),吸收的热量　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)所有水分子的总势能增加量。 ‎ ‎(3)开口向上、内壁光滑的汽缸竖直放置,开始时质量不计的活塞停在卡口处,气体温度为27 ℃,压强为0.9×105 Pa,体积为1×10-3m3,现缓慢加热缸内气体,试通过计算判断当气体温度为67 ℃时活塞是否离开卡口。(已知外界大气压强p0=1×105 Pa)‎ 答案　(1)BC　(2)增大　大于　(3)见解析 解析　(1)单晶体各向异性,多晶体各向同性,故A项错误;空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,暴露在空气中的水蒸发得越慢,故B项正确;固体也能扩散,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,故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纯油酸的体积除以油膜的面积,故D项错误。‎ ‎(2)温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,所有水分子间的总势能增大,内能是增大的,吸收的热量大于所有水分子的总势能增加量。‎ ‎(3)活塞刚好离开卡口时,压强p2=p0‎ 由等容变化规律得p‎1‎T‎1‎=‎p‎2‎T‎2‎ 代入数据解得T2=333 K 因为67 ℃=340 K>333 K,故活塞已经离开卡口 ‎3.(2018江苏南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁一调)(1)关于现代科技在生产、生活中的应用,下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.潮湿的房间内,开启空调制热,可降低空气的绝对湿度 B.普通液晶显示器在严寒地区不能工作,是因为物质的液晶态是在一定温度范围内 C.石墨晶体是层状结构,层与层原子间作用力小,可用做固体润滑剂 D.天然气是一种洁净环保的能源,相比于传统化石燃料不会产生地球温室效应 ‎(2)油膜法估测分子的大小实验中,某实验小组用1 mL的油酸配置了500 mL的油酸酒精溶液,用滴管、量筒测得n滴油酸酒精溶液体积为V,一滴溶液在水槽中最终形成的油膜面积为S,则油酸分子直径为　　　　;实验中水面上撒的痱子粉太厚会导致分子直径测量值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 ‎ ‎(3)如图所示,某同学制作了一个简易的气温计,一导热容器连接横截面积为S的长直管,用一滴水银封闭了一定质量的气体,当温度为T0时水银滴停在O点,封闭气体的体积为V0。大气压强不变,不计水银与管壁间的摩擦。‎ ‎①设封闭气体在某过程从外界吸收0.50 J的热量,内能增加0.35 J,求气体对外界做的功。‎ ‎②若环境温度缓慢升高,求水银滴在直管内相对O点移动的距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系。‎ 答案　(1)BC　(2)V‎500nS　偏大　(3)①0.15 J　‎ ‎②x=V‎0‎TST‎0‎-‎V‎0‎S 解析　(1)空气的绝对湿度是用空气中水蒸气的压强表示的,对房间内气体加热,不会减少空气中的水蒸气,故空气的绝对湿度不会降低,故A项错误;普通液晶显示器在严寒地区不能工作,是因为物质的液晶态是在一定温度范围内,故B项正确;石墨晶体是层状结构,层与层原子间作用力小,可用做固体润滑剂,故C项正确;天然气燃烧同样产生二氧化碳,也会产生地球温室效应,故D项错误。‎ ‎(2)一滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为V‎500n,因一滴溶液在水槽中最终形成的油膜面积为S,所以油酸分子直径为d=V‎500nS=V‎500nS,痱子粉太厚会导致油酸在水面的扩散面积减小,从而测量的分子直径偏大。‎ ‎(3)① 由热力学第一定律有ΔU=Q+W 代入数据得W=-0.15 J 所以气体对外做功为W'=0.15 J ‎② 气体做等压变化,由盖—吕萨克定律有V‎0‎T‎0‎=‎V‎0‎‎+xST 解得x=V‎0‎TST‎0‎-‎V‎0‎S ‎4.(2019江苏苏、锡、常、镇四市一调)(1)一定质量的理想气体内能增大的同时向外放出热量。它的压强、体积和温度分别用p、V、T表示。则该理想气体的　　　　。 ‎ ‎　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 ‎ ‎　　A.V减小 B.T降低 C.p增大 D.pVT的值减小 ‎(2)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽,停止加热让高压锅在密封状态下缓慢冷却,则在冷却过程中,锅内水蒸气将　　　　(填“一直是饱和汽”或“变为未饱和汽”),水蒸气压强　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 ‎ ‎(3)某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。已知球体体积计算公式为V=‎4‎‎3‎πR3,其中R为球体半径。请估算该蛋白的密度(结果保留一位有效数字)。‎ 答案　(1)AC　(2)一直是饱和汽　变小　‎ ‎(3)1×103 kg/m3‎ 解析　(1)向外放热的过程中内能增加,说明外界压缩气体做功,V减小,T升高,故A正确,B错误;由pVT=C可知D错误;V减小,T升高,则p增大,故C正确。‎ ‎(2)水蒸气一直为饱和汽,水蒸气压强即饱和汽压,随温度的降低而变小。‎ ‎(3)1摩尔该蛋白的体积V=‎4‎‎3‎πR3·NA 由密度公式ρ=‎MV 代入数据得ρ≈1×103 kg/m3‎ ‎5.(2018江苏扬州、泰州、淮安、南通、徐州、宿迁、连云港三调)(1)下列说法中正确的有　　　　。 ‎ A.只有在温度较高时,香水瓶盖打开后才能闻到香水味 B.冷水中的某些分子的速率可能大于热水中的某些分子的速率 C.将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于多晶体 D.表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的,其方向与液面平行 ‎(2) 1912年,英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室,结构如图所示,在一个圆筒状容器中加入少量酒精,使云室内充满酒精的饱和蒸汽。迅速向下拉动活塞,室内气体温度　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”),酒精的饱和汽压　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”)。 ‎ ‎(3) 如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置,用截面积为S的轻活塞在汽缸内封闭着体积为V0的气体,此时气体密度为ρ0。在活塞上加一竖直向下的推力,使活塞缓慢下降到某位置O,此时推力大小F=2p0S。已知封闭气体的摩尔质量为M,大气压强为p0,阿伏加德罗常数为NA,环境温度不变。求活塞下降到位置O时: ‎ ‎①封闭气体的体积V;‎ ‎②封闭气体单位体积内的分子数n。‎ 答案　(1)BD　(2)降低　降低　(3)①‎1‎‎3‎V0　②‎‎3‎ρ‎0‎NAM 解析　(1)分子永不停息地做无规则运动,故温度较低时,香水瓶盖打开后也能闻到香水味,A错误;温度高则分子平均动能大,但不是每个分子的速率都大,B正确;将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于单晶体,C错误;表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的,其方向与液面平行,D正确。‎ ‎(2)迅速向下拉动活塞,时间短,气体和外界没有热交换,气体对外做功,根据热力学第一定律可知内能减小,则温度降低,温度越低则饱和汽压越低。‎ ‎(3)①由玻意耳定律有p0V0=(p0+FS)V 解得V=‎1‎‎3‎V0‎ ‎②密闭气体的摩尔数n0=‎ρ‎0‎V‎0‎M 单位体积内的分子数n=‎n‎0‎NAV 解得n=‎‎3‎ρ‎0‎NAM ‎6.(2019江苏南通、徐州七市二调)(1)下列说法中正确的有　　　　。 ‎ A.扩散现象只能发生在气体和液体中 B.制作半导体的硅是高纯度的单晶体 C.电场可以改变某些液晶的光学性质 D.干湿泡温度计的两温度计温差越大,空气相对湿度越大 ‎(2)某同学设计的气压升降机如图所示,竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的气体,汽缸内壁光滑,活塞与内壁接触紧密无气体泄漏,活塞横截面积为S,活塞及其上方装置总重力G=p‎0‎S‎3‎,活塞停在内壁的小支架上,与缸底的距离为H,气体温度为T0,压强为大气压强p0。现给电热丝通电,经过一段时间,活塞缓慢上升H‎2‎。上述过程中,气体可视为理想气体,则气体分子的平均速率　　　　(选填“不断增大”“先增大后减小”或“先减小后增大”);除分子碰撞外,气体分子间作用力为　　　　(选填“引力”“斥力”或“零”)。 ‎ ‎(3)在(2)的情况下,若整个过程中封闭气体内能的变化为ΔU,求:‎ ‎①气体的最高温度T; ‎ ‎②整个过程中气体吸收的热量Q。‎ 答案　(1)BC　(2)不断增大　零　(3)①2T0　②ΔU+‎2‎‎3‎p0SH 解析　(1)扩散现象是指一种物质进入另一种物质的现象,物质可以是固体、液体和气体,故A错误;制作半导体的硅是高纯度的单晶体,故B正确;电场会引起液晶分子排列变化,从而改变它的光学性质,故C正确;干泡温度计显示的是空气温度,湿泡温度计显示的是浸水纱布的温度,两个温度计差值越大,表明湿泡处水挥发得越快,说明空气相对湿度越小,故D错误。‎ ‎(2)电热丝通电,气体温度一直升高,气体分子的平均速率不断增大。动态平衡过程,气体分子间作用力为零。‎ ‎(3)①气体先等容变化至压强为p=p0+GS,设此时温度升高至T1,则 p‎0‎T‎0‎‎=‎pT‎1‎ 接着等压膨胀至体积为(H+h)S,h=H‎2‎,设温度升高至T,则 HST‎1‎‎=‎‎(H+h)ST 联立解得T=2T0‎ ‎②全过程中外界对气体做的功 W=-pS·H‎2‎=-‎2‎‎3‎p0SH 由热力学第一定律有ΔU=Q+W 解得Q=ΔU+‎2‎‎3‎p0SH