资源简介

四、选考题专项练
专项练1　选修3-3模块
1.(2020·广东湛江模拟)(1)(多选)关于热现象,下列说法正确的是　　　　。
A.将1滴油酸滴在水面上,水面上会形成一块单层油酸薄膜,测出薄膜的厚度d,可认为是油酸分子的直径
B.假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为零,当两个分子间距离为平衡距离r0时,分子势能最低
C.符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
D.如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏土壤里的毛细管
E.用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功900
J,同时汽缸向外散热210
J,汽缸里空气的内能增加了1
110
J
(2)如图,容积为V的密闭导热氮气瓶,通过单向阀门K(气体只能进入容器,不能流出容器)与一充气装置相连接。开始时气瓶存放在冷库内,瓶内气体的压强为0.9p0,温度与冷库内温度相同,现将气瓶移至冷库外,稳定后瓶内气体压强变为p0,再用充气装置向瓶内缓慢充入氮气共45次。已知每次充入的气体压强为p0,体积为,温度为27
℃。设冷库外的环境温度保持27
℃不变。求:
①冷库内的温度;
②充气结束后,瓶内气体压强。
2.(1)某氮气弹簧撑开时,腔体内气体的体积约为1.0×10-4
m3,压强为30
atm,温度为27℃。在压强为1
atm、0
℃时氮气的密度为1.25
kg/m3。已知氮气的摩尔质量为28
g/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,请估算腔体内气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字)
(2)每年在元宵节的时候,我们都能看到很多市民放孔明灯祈福、许愿。如图,孔明灯的质量m=0.2
kg、体积恒为V=1
m3,夜间空气温度t0=7
℃,大气压强p0=1.013×105
Pa,该条件下空气密度ρ0=1.26
kg/m3。重力加速度g=10
m/s2。点燃灯内蜡烛对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求:
①灯内气体的密度ρ;
②灯内气体温度为多少摄氏度。
3.(1)如图所示,一定质量的理想气体封闭在活塞可上下无摩擦移动的圆柱形汽缸内,从状态A开始经状态B变化到状态C。推导出气体由状态B变化到状态C对外界做功的计算表达式。
(2)某同学设计了测量液体密度的装置。如图,左侧容器开口,右管竖直,上端封闭,导热良好,管长L0=1
m,粗细均匀,底部有细管与左侧连通,初始时未装液体。现向左侧容器缓慢注入某种液体,当左侧液面高度为h1=0.7
m
时,右管内液柱高度h2=0.2
m。已知右管横截面积远小于左侧容器横截面积,大气压强p0=1.0×105
Pa,取g=10
m/s2。
①求此时右管内气体压强及该液体的密度;
②若此时右管内气体温度T=260
K,再将右管内气体温度缓慢升高到多少K时,刚好将右管中液体全部挤出?(不计温度变化对液体密度的影响)
4.(2020·湖南长沙模拟)(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将一滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均匀痱子粉的水槽中,待油膜充分散开后,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示。坐标纸上正方形小方格的边长为10
mm,该油膜的面积是　　　　　m2;已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%,400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2
mL,则油酸分子的直径为
　　　　　m。(结果均保留2位有效数字)?
(2)如图所示,某同学设计了一个压力送水装置,由A、B、C三部分组成,A为打气筒,B为压力储水容器,导热良好,C为细管,通过细管把水送到h=5
m高处,细管的容积忽略不计。K1和K2是单向密闭阀门,K3是放水阀门,打气筒活塞和筒壁间不漏气,其容积为V0=0.5
L,储水器总容积为10
L,开始储水器内有V1=4
L的气体,气体压强为p0。已知大气压强为p0=1.0×105
Pa,水的密度为ρ=1.0×103
kg/m3,求:
①打气筒第一次打气后储水器内的压强;
②通过打气筒给储水器打气,打气结束后打开阀门K3,水全部流到5
m高处,求打气筒至少打气多少次。
5.(2020·湖北黄冈联考)(1)(多选)下列有关水的热学现象和结论的说法正确的是　　　　。?
A.常温下一个水分子的体积大约为3×10-29
m3
B.0
℃的水比等质量0
℃的冰的分子势能大
C.水面上的表面张力的方向与水面垂直并指向液体内部
D.一滴墨水滴入水中最终混合均匀,是因为碳粒受重力的作用
E.被踩扁但表面未开裂的乒乓球放入热水中浸泡,在其恢复原状的过程中球内气体会从外界吸收热量
(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pV图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27
℃。求:
①该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度?
②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热?传递的热量是多少?
6.(2020·广东深圳检测)(1)(多选)关于下列五幅图中所涉及物理知识的论述中,不正确的是　　　　。?
A.图(甲)中,由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知,当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力均为零
B.图(乙)中,由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况,可知温度T1C.图(丙)中,在固体薄片上涂上石蜡,用烧热的针接触其上一点,从石蜡熔化情况不能判定固体薄片为非晶体
D.图(丁)中,液体表面层分子间相互作用表现为斥力,正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上
E.图(戊)中,迅速压下活塞,可观察到硝化棉燃烧起来,这表明气体从外界吸热,内能增加
(2)如图所示,水平放置的密闭、导热汽缸通过一段不计体积的导管和上端开口玻璃管相连,汽缸被一不计厚度的隔热轻活塞隔成体积相同的两部分气体,气体压强均等于大气压强p0,高度均为L=10
cm(上部分汽缸中接有一段体积不计的电阻丝),玻璃管内装有一段高为h=
40
cm的水银,导管处阀门关闭。已知汽缸横截面积为S,玻璃管横截面积为,外界温度为t=27
℃,p0=75
cmHg,封闭气体可视为理想气体。
①打开阀门,求稳定后玻璃管内水银柱高度h′;
②给活塞上部分气体用电阻丝加热,直至水银柱回到初始液面,求此时上部分气体的温度T′。
1.解析:(1)将1滴油酸滴在水面上,水面上会形成一块单层油酸薄膜,测出薄膜的厚度d,可认为d是油酸分子的直径,A正确;假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为零,当两个分子间距离为平衡距离r0时,由于从无穷远处到分子间距离为平衡距离的过程中分子力表现为引力,做正功,分子间距离继续减小时,分子力表现为斥力,做负功,则在平衡位置时分子势能最低,B正确;根据热力学第二定律可知,符合能量守恒定律的宏观过程不一定都能真的发生,C错误;根据毛细现象可知,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏土壤里的毛细管,D正确;用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功900
J,同时汽缸向外散热210
J,汽缸里空气的内能增加了900
J-210
J=690
J,E错误。
(2)①因气瓶导热,瓶内气体温度与所处环境温度相同,设存于冷库中时,瓶内气体压强为p1=0.9p0,温度为T1,移至库外后,瓶内气体压强为p2=p0,温度为T2=27
℃=300
K,
由查理定律,有=
代入数据得T1=270
K=-3
℃
即冷库温度为-3
℃。
②充气前,瓶内气体及所充入的气体压强为p2,总体积V2=V+45×=4V
设充气后,气体压强为p3,体积为V3=V
气体温度不变,由玻意耳定律有
p2V2=p3V3
代入题给数据得p3=4p0。
答案:(1)ABD　(2)①-3
℃　②4p0
2.解析:(1)因为=,
代入得=
所以V2=2.73×10-3m3
所以气体的质量m=ρ·V2=1.25×2.73×10-3kg=3.412
5×10-3kg=3.412
5
g
所以分子数N=×NA=×6.02×1023(个)≈7×1022(个)。
(2)①设加热至热力学温度T,灯内气体密度为ρ,孔明灯刚能浮起,有ρ0Vg=mg+ρVg
解得ρ=1.06
kg/m3。
②孔明灯底部开口,说明灯内气体压强不变。以t0=7
℃(热力学温度为T0)时灯内气体为研究对象(初始体积V0=V),设加热后体积膨胀至V′,有=
又因为灯内原有气体总质量不变,则
ρ0V0=ρV′
联立代入T=(273+t)K及数据,
得T=332.8
K
即t=59.8
℃。
答案:(1)7×1022个　(2)①1.06
kg/m3　②59.8
℃
3.解析:(1)状态B变化到状态C为等压变化,气体对外界做功为W=p1Sh
其中Sh=ΔV=V4-V2
则W=p1(V4-V2)
(2)①对右管内的气体,由等温变化规律得p0V0=p1V1
其中V0=L0S,V1=(L0-h2)S
解得p1=1.25×105
Pa
又p1=p0+ρg(h1-h2)
解得ρ=5×103
kg/m3。
②对右管内的气体=,
其中p2=p0+ρgh1,
解得T′=351
K。
答案:(1)W=p1(V4-V2)
(2)①1.25×105
Pa　5×103
kg/m3
②351
K
4.解析:(1)在围成的方格中,不足半格的舍去,多于半格的算一个,共有80个方格,故油膜的面积为
S=80×10×10
mm2=8.0×103
mm2
=8.0×10-3
m2
每滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积
V=×0.2%
mL=6.0×10-12
m3
则d==7.5×10-10
m。
(2)①取打气筒内气体和储水器内气体为研究对象,发生等温变化
则p0(V1+V0)=p1V1
解得p1=1.125×105
Pa。
②设储水器内水即将完全排出前气体的压强为p2,则p2=p0+ρgh
气体体积为V2=10
L
设需要打气筒打n次,以n次所打气体和储水器内开始的气体为研究对象,根据等温变化有p0(V1+nV0)=p2V2
解得n=22。
答案:(1)8.0×10-3　7.5×10-10
(2)①1.125×105
Pa　②22次
5.解析:(1)水的摩尔质量为18
g/mol,常温下水的密度为1.0×103
kg/m3,一个水分子的体积V==
m3=3×10-29
m3,故A正确;因冰熔化成水需要吸热,内能增加,由于温度不变,分子动能不变,因此0
℃的水分子势能比相同质量0
℃的冰的分子势能大,故B正确;液体表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非与液面垂直,故C错误;墨水滴入水中,水分子不停地做无规则运动,撞击悬浮碳粒,悬浮碳粒受到的来自各个方向的水分子的撞击作用不平衡,导致其做无规则运动,最终与水混合均匀,而不是由于碳粒受重力作用,故D错误;被踩扁的乒乓球(表面没有开裂)放在热水里浸泡而恢复原状的过程中,球内气体对外做功,温度升高,内能增加,根据热力学第一定律ΔU=Q+W知,球内气体会从外界吸收热量,故E正确。
(2)①由图可知,从A到B是等容变化,
则根据=
解得TB=TA=×(273+27)
K=100
K
=-173
℃
由图可知,从B到C是等压变化,则根据=
解得TC=TB=×100
K=300
K=27
℃。
②从A到C,对状态A与C,因TA=TC,故气体内能不变,ΔU=0;因VAJ=2
000
J,则气体吸收的热量Q=W=2
000
J。
答案:(1)ABE　(2)①-173
℃　27
℃
②吸热　2
000
J
6.解析:(1)图(甲)中,由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知,当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力相等,分子力表现为零,A错误;图(乙)中,由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况可知,T1温度下对应的低速率的分子数占总分子数的百分比较大,可知温度T1(2)①汽缸内两部分气体可看成一个整体,进行等温变化。假设打开阀门,稳定后水银柱下降高度为x,以汽缸内封闭的气体为研究对象,则有
p0·2LS=[p0+ρg(h-x-)](2L-)S
解得x1=10
cm,x2=
cm(舍去),即稳定后玻璃管内水银柱的长度
h′=h-x=30
cm。
②汽缸下部分气体进行等温变化,
满足p0LS=(p0+ρgh)L′S
解得L′=
cm
对汽缸上部分气体,由理想气体状态方程,有=
解得上部分气体的温度T′=620
K。
答案:(1)ADE　(2)①30
cm　②620
K

展开更多......

收起↑