2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二部分 熱點(diǎn)訓(xùn)練十三 選修3-3.doc

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熱點(diǎn)十三　選修3－3 本部分的命題多集中在對(duì)分子動(dòng)理論、估算分子數(shù)目和大小、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用、氣體狀態(tài)參量的微觀意義及其與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用，還有氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用及表示氣體狀態(tài)變化過(guò)程的圖像等知識(shí)點(diǎn)的考查上。對(duì)熱學(xué)概念部分的考查往往在一題中容納多個(gè)知識(shí)點(diǎn)；對(duì)熱力學(xué)第一定律和理想氣體狀態(tài)方程的考查大多以計(jì)算題的形式出現(xiàn)。 考向一　對(duì)熱現(xiàn)象及熱運(yùn)動(dòng)的考查 　(多選)下列關(guān)于熱現(xiàn)象及熱運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是 A．體積相等的物體內(nèi)部分子的勢(shì)能相等 B．酒精和水混合后體積變小，說(shuō)明分子間有空隙 C．布朗運(yùn)動(dòng)是由懸浮在液體中的微粒之間的相互碰撞引起的 D．只要能增加氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以升高 E．物體向外放出熱量，其內(nèi)能也可能增加 [解析]　體積相等的物體，若由不同種類的物質(zhì)組成，則物體內(nèi)部分子的勢(shì)能不一定相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；分子間有空隙，故酒精和水混合后體積變小，選項(xiàng)B正確；布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)懸浮在液體中的微粒的頻繁碰撞引起的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增加，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度加快，選項(xiàng)D正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體放熱的同時(shí)，有可能外界還對(duì)其做功，所以其內(nèi)能有可能增大，選項(xiàng)E正確。 [答案]　BDE 考向二　對(duì)熱力學(xué)定律的綜合考查 　(多選)對(duì)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說(shuō)法正確的是 A．一定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100 J，同時(shí)從外界吸收120 J的熱量，則它的內(nèi)能增大20 J B．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能一定減少 C．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體 D．第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，沒(méi)有違反熱力學(xué)第一定律 E．熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)第二定律 [解析]　根據(jù)熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，故A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能不一定減少，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通過(guò)做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此第二類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反熱力學(xué)第一定律，不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，故D項(xiàng)正確；能量耗散過(guò)程體現(xiàn)了宏觀自然過(guò)程的方向性，符合熱力學(xué)第二定律，E項(xiàng)正確。 [答案]　ADE 考向三　氣體實(shí)驗(yàn)定律及應(yīng)用 　如圖1所示，右端開口的絕緣，絕熱圓柱形汽缸放置在水平地面上，容積為V，汽缸內(nèi)部被絕熱活塞M和導(dǎo)熱性能良好的活塞N分成三個(gè)相等的部分，左邊兩部分分別封閉氣體A和B，兩活塞均與汽缸接觸良好，忽略一切摩擦；汽缸左邊有加熱裝置，可對(duì)氣體A緩慢加熱；初始狀態(tài)溫度為T0，大氣壓強(qiáng)為p0。 圖1 (1)給氣體A加熱，當(dāng)活塞N恰好到達(dá)汽缸右端時(shí)，求氣體A的溫度； (2)繼續(xù)給氣體A加熱，當(dāng)氣體B的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，求氣體B的壓強(qiáng)和氣體A的溫度。 [解析]　(1)活塞N移動(dòng)至恰好到達(dá)汽缸右端的過(guò)程中氣體A做等壓變化＝ 解得T1＝2T0。 (2)繼續(xù)加熱過(guò)程，氣體B體積減小，做等溫變化 p0＝p1 解得p1＝p0 因不計(jì)摩擦，氣體A的壓強(qiáng)等于氣體B的壓強(qiáng)， 對(duì)氣體A有＝ 解得T2＝3T0。 [答案]　見(jiàn)解析 1．(1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是________。 A．分子間的距離增大時(shí)，分子勢(shì)能一定增大 B．晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn) C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．物體吸熱時(shí)，它的內(nèi)能可能不增加 E．一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱 (2)如圖2甲所示，一玻璃管兩端封閉，管內(nèi)有一10 cm長(zhǎng)的水銀柱將玻璃管中理想氣體分割成兩部分，上部分氣柱長(zhǎng)20 cm，下部分氣柱長(zhǎng)5 cm，現(xiàn)將玻璃管下部分浸入高溫液體中，如圖乙所示，發(fā)現(xiàn)水銀柱向上移動(dòng)了2 cm。已知上部分氣柱初始時(shí)壓強(qiáng)為50 cmHg，且上部分氣體溫度始終與外界溫度相同，上、下兩部分氣體可以認(rèn)為沒(méi)有熱交換，外界溫度是20 ℃，試求高溫液體的溫度。 圖2 解析　(1)分子間的距離有一個(gè)特殊值r0，此時(shí)分子間引力與斥力平衡，分子勢(shì)能最小。當(dāng)分子間的距離小于r0時(shí)，分子勢(shì)能隨距離的增大而減小，當(dāng)分子間的距離大于r0時(shí)，分子勢(shì)能隨距離的增大而增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；故正確答案為B、D、E。 (2)上部分氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有 p11V11＝p12V12① 其中p11＝50 cmHg，V11＝20 cmS，V12＝18 cmS 下部分氣體，由理想氣體狀態(tài)方程得 ＝② 其中p21＝60 cmHg，V21＝5 cmS，T21＝293 K p22＝p12＋10 cmHg，V22＝7 cmS 聯(lián)立①②并代入數(shù)值解得T22＝448.2 K。 答案　(1)BDE　(2)448.2 K 2．(2018大連二模) (1)(多選)下列說(shuō)法中正確的是________。 A．無(wú)論技術(shù)怎樣改進(jìn)，熱機(jī)的效率都不能達(dá)到100% B．空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比為空氣的相對(duì)濕度 C．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖塊看起來(lái)沒(méi)有確定的幾何形狀，是多晶體 D．已知阿伏加德常數(shù)、某種氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算該種氣體分子體積的大小 E．“油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，用一滴油酸溶液的體積與淺盤中油膜面積的比值可估測(cè)油酸分子直徑 (2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的p－V圖像如圖3所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃。求： 圖3 ①該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少℃？ ②該氣體從狀態(tài)A經(jīng)B再到C的全過(guò)程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？ 解析　(2)①對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，由AB是等容變化 由查理定律得：＝ 解得TB＝450 K，即tB＝177 ℃ 由理想氣體狀態(tài)方程得＝ 解得TC＝300 K，即tC＝27 ℃。 ②由于TA＝TC，一定質(zhì)量理想氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)C內(nèi)能相等，ΔU＝0 從A到B氣體體積不變，外界對(duì)氣體做功為0 從B到C氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由p－V圖線與橫軸所圍成的面積可得： W＝＝1 200 J 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q 可得Q＝－1 200 J，即氣體向外界放出熱量 傳遞的熱量為1 200 J。 答案　(1)ABC　(2)①177 ℃　27 ℃?、诜艧帷? 200 J 3．(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是________。 A．液體中懸浮的微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 B．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而減小 C．同種物質(zhì)要么是晶體，要么是非晶體，不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn) D．一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)不變溫度升高時(shí)，吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量 E．在溫度不變的情況下，減小液面上方飽和汽的體積時(shí)，飽和汽的壓強(qiáng)不變 (2)如圖4所示，厚度和質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為S＝10 cm2的絕熱汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸內(nèi)有一絕熱并帶有電熱絲的T形輕活塞固定在桌面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開始時(shí)，氣體的溫度為T0＝300 K，壓強(qiáng)為p＝0.5105 Pa，活塞與汽缸底的距離為h＝10 cm，活塞可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)且使汽缸不漏氣，大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0105 Pa。求： 圖4 ①此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力FN的大??； ②現(xiàn)通過(guò)電熱絲給氣體緩慢加熱到溫度T，此過(guò)程中氣體吸收的熱量為Q＝7 J，內(nèi)能增加了ΔU＝5 J，整個(gè)過(guò)程中活塞都在汽缸內(nèi)，求T的值。 解析　(1)液體中懸浮微粒越大，受到液體分子撞擊個(gè)數(shù)越多，越易保持平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距變大，分子力做正功，分子勢(shì)能減小，選項(xiàng)B正確；同種物質(zhì)可以是晶體也可以是非晶體，如水晶是晶體，加熱熔化后再凝固就變成了石英玻璃，就是非晶體了，原因是空間結(jié)構(gòu)被破壞了，形成了新的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，其體積變大，對(duì)外做功，但內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，吸收的熱量等于內(nèi)能的增加量與氣體對(duì)外做的功，選項(xiàng)D正確；飽和汽的壓強(qiáng)僅與溫度有關(guān)，與飽和汽的體積無(wú)關(guān)，選項(xiàng)E正確。 (2)①對(duì)汽缸受力分析，由平衡條件有 FN＋pS＝p0S 得FN＝(p0－p)S＝50 N ②設(shè)溫度升高至T時(shí)，活塞與汽缸底的距離為H，則氣體對(duì)外界做功W＝p0ΔV＝p0S(H－h(huán)) 由熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝Q－W 解得H＝12 cm 氣體溫度從T0升高到T的過(guò)程中，氣體先做等容變化，壓強(qiáng)達(dá)到p0后，汽缸離開地面，氣體發(fā)生等壓變化，由理想氣體狀態(tài)方程得， ＝， 解得T＝T0＝720 K。 答案　(1)BDE　(2)①50 N　②720 K 4．(1)(多選)下列有關(guān)熱現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是________。 A．分子力隨分子間距離增大而增大 B．沒(méi)有摩擦的理想熱機(jī)也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度，可求出阿伏加德羅常數(shù) D．內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同 E．瓶中充滿某理想氣體，且瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)高于外界壓強(qiáng)，在緩慢漏氣過(guò)程中內(nèi)外氣體的溫度均不發(fā)生改變，則瓶?jī)?nèi)氣體在吸收熱量且分子平均動(dòng)能不變 (2)如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C。已知狀態(tài)A的壓強(qiáng)p＝0.5105 Pa，從A到B氣體吸收的熱量Q＝9.0102 J。 圖5 ①求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體內(nèi)能的增量； ②由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。 解析　(1)當(dāng)分子間距小于平衡距離時(shí)，分子力隨分子間距的減小而增大，當(dāng)分子間距大于平衡距離時(shí)，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律知，沒(méi)有摩擦的理想熱機(jī)也不可能把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，選項(xiàng)B正確；已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度，可求出摩爾體積，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；內(nèi)能不同的物體，只要溫度相同，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能相同，選項(xiàng)D正確；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度不變則平均動(dòng)能不變，由＝C知，瓶?jī)?nèi)氣體在漏氣過(guò)程中氣體對(duì)外做功，又ΔU＝Q＋W，則氣體必會(huì)吸收熱量，選項(xiàng)E正確。 (2)①氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，由蓋－呂薩克定律有 ＝ 氣體在狀態(tài)B的體積為VB＝1210－3 m3 氣體對(duì)外做的功為 W＝pΔV＝0.5105(12－8)10－3 J＝2102 J 由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q－W 解得ΔU＝7102 J ②氣體由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等溫變化，內(nèi)能不變，又體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q＜0，故氣體對(duì)外放熱。 答案　(1)BDE　(2)①7102 J?、谝?jiàn)解析