高三物理二轮复习 第2部分 考前回扣 倒计时第1天 热学部分（选修3-3）用书-人教版高三选修3-3物理试题

倒计时第1天选修3－3热学部分A．主干回顾B．精要检索1．分子动理论与统计观点(1)分子动理论的基本观点、实验依据和阿伏加德罗常数①物体是由大量分子组成的a．分子模型：球体，直径d＝eq\r(3,\f(6V0,π))；立方体，边长d＝eq\r(3,V0).式中V0为分子体积，只适用于求固体或液体分子的直径；一般分子直径大小的数量级为10－10m．油膜法测分子直径：d＝eq\f(V,S)，V是纯油滴体积，S是单分子油膜的面积．b．一般分子质量的数量级为10－26kg,1mol任何物质含有的分子数为6.02×1023个．②分子永不停息地做无规则热运动扩散现象和布朗运动是分子无规则运动的证明．温度越高，扩散越快；颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈．③分子间存在着相互作用力a．分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力．b．引力和斥力都随着距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快．c．分子间的作用力与距离的关系如图1所示，图中斥力用正值表示，引力用负值表示，F为斥力和引力的合力，即分子力．图1(2)气体分子运动速率的统计分布在一定状态下，气体大多数分子的速率在某个值附近，速率离这个值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上呈现出“中间多，两头少”的分布特征．(3)温度内能①分子动能：分子由于热运动而具有的能叫分子动能．分子平均动能：所有分子动能的平均值叫分子平均动能．温度是所有分子平均动能的标志．②分子势能：由于分子间的相对位置决定的能量．分子势能的大小与分子间距离有关，其关系曲线如图2所示．图2③物体的内能：物体所有分子动能和分子势能的总和．物体的内能与温度、体积及物质的量有关．2．固体、液体与气体(1)固体的微观结构、晶体、非晶体和液晶的微观结构①晶体分为单晶体和多晶体．晶体有确定的熔点．晶体内原子排列是有规则的．单晶体物理性质各向异性，多晶体的物理性质各向同性．②非晶体无确定的熔点，外形不规则，原子排列不规则．③液晶：具有液体的流动性，具有单晶体的各向异性．光学性质随所加电压的改变而改变．(2)液体的表面张力现象①表面张力的作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．②表面张力的方向：表面张力的方向跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直．③表面张力的大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大．(3)气体实验定律①气体实验定律玻意耳定律(等温变化)：pV＝C或p1V1＝p2V2.查理定律(等容变化)：eq\f(p,T)＝C或eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2).盖—吕萨克定律(等压变化)：eq\f(V,T)＝C或eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2).②一定质量气体的不同图象的比较特点举例p­VpV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p­eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p­Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小V­TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小(4)理想气体状态方程：一定质量的理想气体，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值不变．公式：eq\f(pV,T)＝C或eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2).(5)饱和汽、未饱和汽和饱和汽压①饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．③饱和汽压：饱和汽所具有的压强．特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．(6)相对湿度湿度是指空气的干湿程度．描述湿度的物理量：①绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．②相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．3．热力学定律与能量守恒(1)热力学第一定律如果系统和外界同时发生做功和热传递，那么外界对系统所做的功(W)加上外界传递给系统的热量(Q)等于系统内能的增加量(ΔU)．表达式：ΔU＝W＋Q式中，系统内能增加，ΔU>0；系统内能减小，ΔU<0；外界向系统传热，Q>0，系统向外界传热，Q<0；外界对系统做功，W>0，系统对外界做功，W<0.(2)能量守恒定律①能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变.②能量守恒定律说明自然界中的能量是守恒的，一切违背能量守恒定律的设想都是不可能实现的，第一类永动机不可能制成.(3)热力学第二定律①热力学第二定律的两种表述a．表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传导的方向性表述)．b．表述二：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和内能转化过程的方向性表述).②热力学过程方向性实例a．高温物体eq\o(,\s\up14(热量Q能自发传给),\s\do15(热量Q不能自发传给))低温物体；b．功eq\o(,\s\up14(能自发地完全转化为),\s\do14(不能自发地完全转化为))热；c．气体体积V1eq\o(,\s\up14(能自发膨胀到),\s\do14(不能自发收缩到))气体体积V2(V1<V2)；d．不同气体A和Beq\o(,\s\up14(能自发混合成),\s\do14(不能自发分离成))混合气体AB.C．考前热身1．(1)下列说法中正确的是()A．热量可以自发地从低温物体传递到高温物体B．当分子间的距离变小时，分子间的作用力可能减小，也可能增大C．单位体积内分子数增加，气体的压强一定增大D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化E．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增大(2)如图3所示，一质量M＝5kg、横截面积S＝10cm2且导热性能极好的薄壁汽缸，开口向上放在水平地面上，汽缸内用质量m＝1kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，此时汽缸内的理想气体的高度为l＝20cm.已知大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度取g＝10m/s2.图3(ⅰ)若用力缓慢向上拉动活塞，使气缸能离开地面，则气缸的高度至少是多少？(ⅱ)若气缸内理想气体的温度为27℃，气缸的高度为h＝0.5m，现使气体缓慢升温，使活塞刚好移动到气缸顶端，则气体的温度需要升高到多少摄氏度？【解析】(1)根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，所以选项A错误；由分子力F随分子间距离r的变化关系可知，当r减小时，分子力F有可能减小，也有可能增大，选项B正确；由压强的微观解释可知，气体的压强由单位体积内气体分子的个数和气体分子的平均动能共同决定，当单位体积内气体分子的个数增加时，有可能气体分子的平均动能减小得更多，结果仍会造成气体压强的减小，故选项C错误；热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，故第二类永动机违背了热力学第二定律而不可制成，选项D正确；由热力学第一定律可知：ΔU＝W＋Q，当系统处于绝热过程中时，则有ΔU＝W，外界对物体做功，物体的内能一定增大，选项E正确．(2)(ⅰ)若气缸刚要离开地面时，活塞恰好到达气缸顶端，设此时气缸的高度为H，气缸内气体的压强为p对气缸受力分析有p0S＝pS＋Mg，解得p＝5×104Pa对理想气体由玻意耳定律可得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(mg,S)))lS＝pHS解得H＝0.44m.(ⅱ)气体缓慢升温使活塞移动过程中，气体做等压变化，由盖­吕萨克定律可得eq\f(lS,T0)＝eq\f(hS,T)式中T0＝300K，T＝273K＋t解得t＝477℃.【答案】(1)BDE(2)(ⅰ)0.44m(ⅱ)477℃2．(1)下列说法正确的是________．A．热量可以从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化B．温度升高，说明物体中所有分子的动能都增大C．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果D．分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小E．在一个绝热容器内，不停地搅拌液体，可使液体的温度升高(2)如图4所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长．粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体)，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝15cm，两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的1/3被推入细筒中，求活塞B上移的距离．(设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p0相当于75cm的水银柱产生的压强)图4【解析】(1)不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故A项错误．温度升高，物体的平均分子动能增大，但不是所有的分子动能都增大，故B项错误．气体压强是由于气体分子不断对容器的器壁碰撞而产生的，故C项正确．分子间距离增大，分子间的引力和斥力都减小，故D项正确．绝热容器内没有热量散失，搅拌液体，外界对液体做功，机械能转化为液体的动能和内能，液体内能增加，所以温度升高，故E项正确．(2)初态封闭气体压强为p1＝ρgH＋p0末态有eq\f(1,3)水银上升到细筒中，设粗筒横截面积为S，则eq\f(1,3)HS＝h1eq\f(S,3)，eq\f(2,3)HS＝h2S此时封闭气体压强为p2＝ρgh1＋ρgh2＋p0又V1＝LS，V2＝L′S由题意气体温度不变可得p1V1＝p2V2解得L′＝18cm可知活塞B上升的距离d＝H＋L－L′－eq\f(2,3)H＝7cm.【答案】(1)CDE(2)7cm3．(1)下列说法中正确的是________．A．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B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越大E．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体(2)某同学研究一定质量理想气体的状态变化，得出如图5的p­t图象．已知在状态B时气体的体积VB＝3L，求：图5①气体在状态A的压强；②气体在状态C的体积．【解析】(1)布朗运动是通过微粒运动反映液体分子的运动，选项A错误；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项B正确；液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点，选项C正确；当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越大，选项D正确；热量在一定条件下能从低温物体传到高温物体，选项E错误．(2)①从图中可知，pB＝1.0atm，TB＝(273＋91)K＝364KTA＝273K根据查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)代入数据解得pA＝0.75atm.②pB＝1.0atm，VB＝3L，pC＝1.5atm根据玻意耳定律有pBVB＝pCVC代入数据解得VC＝2L.【答案】(1)BCD(2)①0.75atm②2L4．(1)下列说法中正确的是()A．分子间的距离增大时，分子势能一定增大B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．物体吸热时，它的内能可能不增加E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热(2)如图6甲所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为S＝1×10－3m2.活塞的质量为m＝2kg，厚度不计．在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B下方汽缸的容积为1.0×10－3m3，A、B之间的容积为2.0×10－4m3，外界大气压强p0＝1.0×105Pa.开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27℃.现缓慢加热缸内气体，直至327℃.求：①活塞刚离开B处时气体的温度t2；②缸内气体最后的压强；③在图乙中画出整个过程中的p­V图线．甲乙图6【解析】(1)分子间的距离有一个特殊值r0，此位置分子间引力与斥力平衡，分子势能最小．当分子间的距离小于r0时，分子势能随距离的增大而减小，当分子间的距离大于r0时，分子势能随距离的增大而增大，选项A错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化．在有外力做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体，选项C错误．(2)①活塞刚离开B处时，设气体的压强为p2，由二力平衡可得p2＝p0＋eq\f(mg,S)，解得p2＝1.2×105Pa.由查理定律得eq\f(0.9p0,273＋t1)＝eq\f(p2,273＋t2)，解得t2＝127℃.②设活塞最终移动到A处，缸内气体最后的压强为p3，由理想气体状态方程得eq\f(p1V0,273＋t1)＝eq\f(p3V3,273＋t3)，解得p3＝1.5×105Pa.因为p3＞p2，故活塞最终移动到A处的假设成立．③如图所示．【答案】(1)BDE(2)①127℃②1.5×105Pa③见解析图5．(1)如图7所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．该循环过程中，下列说法正确的是________．图7A．A→B过程中，气体的内能不变B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量E．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为25kJ(2)如图8所示为一气体温度计的结构示意图．储有一定质量理想气体的测温泡P通过细管与水银压强计左管A相连，压强计右管B和C与大气相通．当测温泡P浸在冰水混合物中，上下移动右管B调节水银面的高度，使压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处．后将P放入待测恒温槽中，上下移动右管B，使A中水银面仍在刻