章末定时练十一:3-3 (时间:60分钟)
1.(1)(多选)关于热现象和热学规律,下列说法中正确的是( ).
A.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动,这种运动是布朗运动 B.热量只能从高温物体向低温物体传递,不可能由低温物体传给高温物体
C.用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功2.0×105 J,若空气向外界放出热量1.5×105 J,则空气内能增加5×104 J
D.一定质量的理想气体,如果保持温度不变,体积越小,压强越大
(2)1 mL水用注射器能滴50滴,水的密度ρ=103 kg/m3,则1滴水中有多少个水分子?(阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1)
解析 (1)布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒而引起的,而教室内粉尘颗粒杂乱无章的运动是由于空气流动引起的,A项错误;在一定条件下,热量可以从低温物体传给高温物体,例如夏天空调工作时,不断地将热量从低温的室内传到高温的室外,B项错误;根据热力学第一定律可知,pV
C项正确;根据T=恒量可知,对于一定质量的气体,温度不变,体积越小,压强越大,D项正确.
1×10-63
(2)1滴水的体积为V=50 m=2×10-8 m3 1滴水的质量为m=Vρ=2×108×103 kg=2×105 kg
-
-
所以1滴水中水分子的个数为
2×10-5m23
n=mNA=个=6.69×1020个. -3×6.02×10
18×10mol答案 (1)CD (2)6.69×1020个
2.(1)(单选)某同学利用DIS实验系统研究一定量理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如图1的p-t图象.已知在状态B时气体的体积为VB=3 L,则下列说法正确的是( ).
图1
A.状态A到状态B气体的体积越来越大 B.状态B到状态C气内能增加 C.状态A的压强是0.5 atm D.状态C体积是2 L
(2)在某高速公路发生一起车祸,车祸系轮胎爆胎所致.已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm,温度为27 ℃,爆胎时胎内气体的温度为87 ℃,轮胎中的空气可看作理想气体. ①求爆胎时轮胎内气体的压强;
②从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因;
③爆胎后气体迅速外泄,来不及与外界发生热交换,判断此过程胎内原有气体内能如何变化?简要说明理由.
解析 (1)状态A到状态B是等容变化,故体积不变,A错;状态B到状态C是等温变化,气体内能不变,B错;从图中可知,pB=1.0 atm,TB=(273+91) K=364 K,TA=273 K,根据查理定pApBpA1.0
律,有T=T,即273=364,解得pA=0.75 atm,C错;pB=1.0 atm,VB=3 L,pC=1.5 atm;根
A
B
据玻意耳定律,有pBVB=pCVC,解得,VC=2 L,D对. p1p2
(2)气体作等容变化,由查理定律得:T=T①
1
2
T1=t1+273② T2=t2+273③
p1=2.5 atm t1=27 ℃ t2=87 ℃ 由①②③得:p2=3 atm.
答案 (1)D (2)①3 atm ②气体体积不变,分子密集程度不变,温度升高,分子平均动能增大,导致气体压强增大.③气体膨胀对外做功,没有吸收或放出热量,据热力学第一定律 ΔU=W+Q得ΔU<0,内能减少.
3.质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图2所示,单位时间所吸收的热量可看做不变.
图2
(1)(多选)以下说法正确的是( ). A.在区间Ⅱ,物质的内能不变 B.在区间Ⅲ,分子间的势能不变
C.在区间Ⅲ,气体膨胀对外做功,内能减小
D.在区间Ⅰ,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大
(2)在区间Ⅲ,若将压强不变的条件改为体积不变,则温度升高________(选填“变快”、“变慢”或“快慢不变”),请说明理由.
解析 (1)在区间Ⅱ,物质的压强、温度均不变,但从外界吸收热量,物质的内能增加,A错;在pV
区间Ⅲ,物质已变成理想气体,分子间已无作用力,分子间的势能为0,由T=常数及一定量理想气体内能与温度的关系知:当压强一定,温度升高时气体体积增大,膨胀对外做功,气体内能增大,所以B对C错;在区间Ⅰ,随着温度的升高,分子平均动能增大,D对.
pV
(2)根据热力学第一定律ΔU=Q+W和理想气体的状态方程T=C可知,在吸收相同的热量Q时:压强不变的条件下,V增大,W<0,ΔU1=Q-|W| 体积不变的条件下,W=0,ΔU2=Q
所以ΔU1<ΔU2,体积不变的条件下温度升高变快. 答案 (1)BD (2)变快,理由见解析
4.(1)(多选)在如图3所示的气缸中,上下活塞面积分别为SA、SB,且SA 相连,气缸内密闭着一定量的气体(不考虑气体分子间的作用力).当活塞A上方的容器内装满小铁球时活塞处于静止状态,现从容器中取出几个铁球,保持温度不变,在活塞重新稳定的过程中( ). 图3 A.活塞向上移动了一段距离 B.气体从外界不断吸收热量 C.气体对外界做功 D.密闭气体压强增大 (2)一定质量的理想气体的压强p与热力学温度T的关系图象如图4所示,AB、BC分别与p轴和T轴平行,气体在状态A时的压强为p0、体积为V0,在状态B时的压强为2p0,则气体在状态B时的体积为________;气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中,对外做的功为W,内能增加了ΔU,则此过程气体____________(选填“吸收”或“放出”)的热量为________. 图4 解析 (1)从容器中取出几个铁球,保持温度不变,活塞向上移动了一段距离,气体体积减小,压强增大,外界对气体做功,因内能不变,气体要不断地向外界放出热量,所以选项A、D正确. (2)状态A变化到状态B的过程中,温度不变,由玻意耳定律可知,气体在状态B时的体积为V=V0 2;气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中,温度升高,故气体吸收热量,又气体对外做的功为W,内能增加了ΔU,由热力学第一定律,此过程气体吸收的热量为ΔU+W. V0 答案 (1)AD (2)2 吸收 ΔU+W 5.(1)(多选)下列关于分子热运动的说法中正确的是( ). A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 C.对于一定量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它的内能一定增大 D.如果气体温度升高,分子平均动能会增加,但并不是所有分子的速率都增大 (2)一定质量的理想气体状态变化如图5所示,其中AB段与t轴平行,已知在状态A时气体的体积为10 L,那么变到状态B时气体的体积为________L,变到状态C时气体的压强是0 ℃时气体压强的________倍. 图5 (3)如图6所示,上端开口的圆柱形气缸竖直放置, 图6 横截面积为2×10-3m2,一定质量的气体被质量为3.0 kg的活塞封闭在气缸内,活塞和气缸可无 摩擦滑动,现用外力推动活塞压缩气体,对缸内气体做功600 J,同时缸内气体温度升高,向外界放热150 J,求初状态的压强和压缩过程中内能的变化量.(大气压强取1.01×105Pa,g取10 m/s2) 解析 (1)布朗运动是悬浮在液体中花粉颗粒的运动;气体分子散开的原因在于分子间间距大,相互间没有作用力;对于一定量的理想气体,在压强不变的情况下,体积增大,温度升高分子平均动能增加,理想气体分子势能为零,所以内能增大. (2)由图可知状态A到状态B是等压过程,状态B到状态C是等容过程,根据理想气体状态方程可解. mg (3)初状态p=p0+S=1.16×105Pa 由热力学第一定律W+Q=ΔU得,内能的变化量ΔU=600+(-150)=450(J). 答案 (1)CD (2)20 2 (3)1.16×105Pa 450 J 6.(1)(多选)下列说法中正确的是( ). A.一定质量的理想气体保持压强不变,温度升高,体积一定增大 B.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动 C.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的 D.液晶在光学和电学性质上表现出各向同性 (2)若一定质量的理想气体对外做了3 000 J的功,其内能增加了500 J,表现该过程中,气体应________(填“吸收”或“放出”)热量________J. (3)已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,水的摩尔质量为M,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V.求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比? 解析 (1)由气体实验定律可知A正确;布朗运动是微粒的运动,是由微粒周围的液体分子撞击微粒引起的,B错误;第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但违反热力学第二定律,它是制造不出来的,C正确;液晶在光学和电学性质上表现出各向异性,D错误. (2)由ΔU=W+Q代入数据得Q=3 500 J,即吸收热量3 500 J. ρV′m (3)设二者的体积均为V′,则水的质量为m=ρV′,分子个数为N=MNA=MNA,水蒸气的个V′NρV 数N′=VNA,故二者的分子个数比为=M N′ρV 答案 (1)AC (2)吸收 3 500 (3)M 7.两个完全相同的钢瓶,甲装有3 L的液体和1 L、6个大气压的高压气体;乙内有一个大气压的4 L气体;现将甲瓶倒置按如图7所示连接,将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中.(不计连接管道的长度和体积以及液体产生的压强)
章末定时练十一 选修3-3 —2021届高考物理一轮复习检测



