高考物理一轮复习必刷题练习十六 选修3-3

模块十六:选修3-3

考点1 分子动理论 内能

1.(2017·全国卷Ⅰ,33)氧气分子在0 ℃和 100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是( )。

A.图中两条曲线下面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大 【解析】温度是分子平均动能的标志,温度升高分子的平均动能增加,不同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子所占比例越高,故虚线为0 ℃对应的曲线,实线是100 ℃对应的曲线,曲线下的面积都等于1,故相等,A、B、C三项正确。

【答案】ABC

2.(2016·全国卷Ⅲ,33)关于气体的内能,下列说法正确的是( )。

A.质量和温度都相同的气体,内能一定相同 B.气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大 C.气体被压缩时,内能可能不变

D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加

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【解析】质量和温度都相同的气体,虽然分子平均动能相同,但可能是不同的气体,则其摩尔质量不同,即分子个数不同,所以分子动能不一定相同,A项错误;宏观运动具有惯性而微观运动没有惯性,所以气体的宏观

运动的动能大,内能不一定大,B项错误;根据=C可知,若为等温压缩,则内能不变,若为等压膨胀,则温度

升高,内能一定增大,C、E两项正确;因为理想气体的分子势能为零,所以理想气体的内能等于分子总动能,而分子动能只与温度有关,D项正确。

【答案】CDE

3.(2017·海南卷,15)关于布朗运动,下列说法正确的是( )。

A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动 B.液体温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈

C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动 D.液体中悬浮微粒的布朗运动使液体分子永不停息地做无规则运动 E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的

【解析】布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,故A项正确。液体温度越高,分子热运动越剧烈,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈,故B项正确。悬浮颗粒越大,惯性越大,碰撞时受到的冲力越易平衡,所以大颗粒布朗运动不明显,C项错误。布朗运动是悬浮在液体中颗粒的无规则运动,而不是液体分子的无规则运动,故D项错误。布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的,故E项正确。

【答案】ABE

考点2 固体、液体和气体

1.(2017·全国卷Ⅱ,33)如图所示,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是( )。

A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中,气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功

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E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变

【解析】气体向真空扩散的过程中不对外做功,且又因为汽缸绝热,可知气体自发扩散前后内能相同,A项正确,C项错误;气体在被压缩的过程中活塞对气体做功,因汽缸绝热,所以气体内能增大,B、D两项正确;气体在被压缩的过程中,气体内能增加,温度升高,气体分子的平均动能增加,E项错误。

【答案】ABD

2.(2015·全国卷Ⅰ,33)下列说法正确的是( )。

A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体

B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变

【解析】将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,A项错误。根据是否有固定的熔点,可以把固体分为晶体和非晶体两类,有些单晶体有各向异性的特点,B项正确。金刚石与石墨都是由碳元素构成的,但是属于不同的晶体,C项正确。天然石英是晶体,加工后做成玻璃就是非晶体,D项正确。在熔化过程中,晶体固液共存,吸热但温度并不增加,分子平均动能不变,但分子势能增加,导致内能增加,E项错误。

【答案】BCD

3.(2017·全国卷Ⅰ,33) 如图所示,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃,汽缸导热。

(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强。 (2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置。

(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强。

【解析】(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1

(3p0)V=p1(2V-V1)

联立上式得V1=

,p1=2p0。

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(2)打开K3后,由上式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下方气体压强为p2,由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2

解得p2=p0

由上式知,打开K3后活塞上升至B的顶部为止,此时

p2=p0。

(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由查理定律

得=

将有关数据代入得p3=1.6p0。

【答案】(1) 2p0 (2)顶部 (3)1.6p0

4.(2017·全国卷Ⅱ,33)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。 (1)求该热气球所受浮力的大小。 (2)求该热气球内空气所受的重力。

(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。

【解析】(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度T0时的体积为V0,则密度 ρ0=

设温度为T时同质量的空气的体积为VT,则密度ρT=

由盖—吕萨克定律可得=

联立上式解得ρT=ρ

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气球所受的浮力f=ρTbgV

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