高三物理二轮复习 选考题15分强化练(选修3-3)

选考题15分强化练(选修3－3)

1．(1)(5分)给体积相同的两个容器A、B分别装满温度为60 ℃的热水和6 ℃的冷水．下列说法中正确的是( )

A．由于温度是分子平均动能的标志，所以容器A中水分子的平均动能比容器B中水分子的平均动能大

B．由于温度越高，布朗运动越剧烈，所以容器A中水分子的布朗运动比容器B中水分子的布朗运动更剧烈

C．若把A、B两个容器靠在一起，则A、B两容器内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递

D．由于A、B两容器内水的体积相等，所以A、B两容器中水分子间的平均距离相等 E．已知水的相对分子质量是18，若容器B中水的质量为3 kg，水的密度为1.0×10 kg/m，阿伏加德罗常数NA＝6.02×10mol，则容器B中水分子个数约为1.0×10

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图1

(2)(10分)如图1所示，在圆柱形气缸中用具有质量的光滑导热活塞密闭有一定质量的理想气体，在气缸底部开有一小孔，与U形水银管相连，已知外界大气压为p0＝75 cmHg，室温t0＝27 ℃，稳定后两边水银面的高度差为Δh＝1.5 cm，此时活塞离容器底部的高度为L＝50 cm.已知柱形容器横截面积S＝0.01 m，75 cmHg＝1.0×10Pa.

①求活塞的质量；

②使容器内温度降至－63 ℃，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度L′.

【解析】 (1)布朗运动不是水分子的运动，而是水中小颗粒的无规则运动，所以选项B错误；由于A、B两容器中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A、B两容器中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，选项D错误；根据题意，水的摩3 000500尔质量为18 g/mol，容器B中水的物质的量为n＝mol＝ mol，所以容器B中水分

183子个数约为N＝nNA＝1.0×10，选项E正确．

(2)①根据U形管两侧水银面的高度差为Δh＝1.5 cm，可知A中气体压强pA1＝p0＋pΔh＝75 cmHg＋1.5 cmHg＝76.5 cmHg

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5

而pA1＝p0＋p塞

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所以活塞产生的压强p塞＝1.5 cmHg＝1.5××10Pa＝0.02×10 Pa

75由p塞＝mg/S，解得m＝2 kg.

②由于活塞光滑，所以气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变 仍为Δh＝1.5 cm

初状态：温度T1＝300 K，体积V1＝50 cm·S； 末状态：温度T2＝210 K，体积V2＝L′S 由盖-吕萨克定律得＝

解得活塞离容器底部的高度L′＝35 cm.

【答案】 (1)ACE (2)①2 kg ②1.5 cm 35 cm

2．(1)(5分)下列说法中正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则这种物质的分子体积为V＝

V1V2T1T2

M ρNA

B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小

C．饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等

D．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生 E．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减小，但密度一定减小

(2)(10分)如图2所示，两端开口、粗细均匀的U型管竖直放置，其中储有水银，水银柱的高度如图所示．将左管上端封闭，在右管的上端用一不计厚度的活塞封闭右端．现将活塞缓慢下推，当两管水银面高度差为20 cm时停止推动活塞，已知在推动活塞的过程中不漏气，大气压强为76 cmHg，环境温度不变．求活塞在右管内下移的距离．(结果保留两位有效数字．)

图2

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【解析】 (1)若该种物质是固体或液体，物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该种物质的分子体积为V0＝

M，对气体分子该计算方式不成立，故A错误；ρNA当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，分子势能最小，故B正确；饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等，C正确；自然界发生的一切过程能量都守恒，但是根据熵增原理，一切与热运动有关的宏观过程都是不可逆的，故D错误；一定质量理想气体对外做功，但可能吸收热量，根据热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，内能不一定减少；体积变大，密度变小，故E正确，选B、C、E.

(2)设活塞下移x cm，U型管的截面积为S

L′左＝40 cm L′右＝(60－x)cm p′右＝(p′左＋20)cmHg p左L左S＝p′左L′左S p右L右S＝p′右L′右S

解得：p′左＝95 cmHg

p′右＝115 cmHg x＝27 cm.

【答案】 (1)BCE (2)27 cm

3．(1)(5分)下列有关热现象的说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．分子力随分子间距离增大而增大

B．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

C．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动 D．缓慢压缩一定量理想气体，若此过程气体温度不变，则外界对气体做正功但气体内能不变

E．气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多

(2)(10分)如图3所示，汽缸呈圆柱形，上部有挡板，内部高度为d.筒内一个很薄的质量不计的活塞封闭一定量的理想气体，开始时活塞处于离底部的高度，外界大气压强为

21×10 Pa，温度为27 ℃，现对气体加热．求：

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d 3

图3

①当活塞刚好到达汽缸口时气体的温度； ②气体温度达到387 ℃时气体的压强．

【解析】 (1)根据热力学第一定律可得气体放出热量，有可能外界对气体做功，温度升高，平均动能增大，B正确；布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动，是由于液体分子的撞击形成，它不是液体分子的热运动，但是是液体分子热运动的反映，C错误；缓慢压缩一定量气体，若此过程气体温度不变，则外界对气体做正功，由于一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体内能不变，故D正确；根据公式＝C可得气体体积不变时，温度越高，压强越大，即单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，E正确；故选B、D、E.

(2)①以封闭气体为研究对像：p1＝p0，V1＝S，T1＝300 K

2设温度升高到T2时，活塞刚好到达汽缸口，此时：p2＝p0，V2＝Sd 根据理想气体状态方程：解得T2＝600 K.

②T3＝387 ℃＝660 K>T2，封闭气体先做等压变化，活塞到达汽缸口之后做等容变化此时有V3＝Sd，T3＝660 K

由理想气体状态方程：

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pVTdp1V1p2V2

＝ T1T2

p1V1p3V3＝ T1T3

解得p3＝1.1×10 Pa.

【答案】 (1)BDE (2)①600 K ②1.1×10 Pa

4．(1)(5分)关于热力学定律，下列说法正确的是__________． A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程

(2)(10分)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，

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这是因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍．若氙气充入灯头后的容积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 kg/m.已知氙气的摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×10 mol.试估算：(结果保留一位有效数字)

①灯头中氙气分子的总个数； ②灯头中氙气分子间的平均距离．

【解析】 (1)由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径，它们是等效的，故A正确、B错误．由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C正确．由热力学第二定律知，热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，则D项错．一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则E正确．

ρV(2)①设氙气的物质的量为n，则n＝

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MρV22

分子总个数N＝nNA＝NA代入数据得N＝4×10个．

M②平均每个分子占空间V0＝ 3

分子间的平均距离d＝V0 解得d＝3×10 m.

【答案】 (1)ACE (2)①4×10个 ②3×10m 5．(1)(5分)下列说法正确的是________．

A．液面上部的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出

B．质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘相比，具有不同的分子势能

C．单晶体的某些物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现为各向同性

D．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大

E．理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量可以全部用来对外做功，这一过程违反了热力学第二定律

(2)(10分)如图4甲所示，左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L＝20 cm的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长．已知大气压强为p0＝75 cmHg.

①若将装置翻转180°，使U形细玻璃管竖直倒置(水银未溢出)，如图4乙所示．当管中水银静止时，求左管中空气柱的长度；

②若将图4甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，右管水银面下降了H＝35 cm，求左管水银面下降的高度. 【导学号：37162122】

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