高考物理选择题选考模块--3-3复习进程.doc

2019年高考物理选择题选考模块--3-3

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选考题保分练(一) 分子动理论 气体及热力学定律
1．(2018届高三·第一次全国大联考Ⅱ卷)(1)[多选]下列说法中正确的是________。
A．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关
B．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡
C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大，分子势能减小
D．PM2.5的运动轨迹只由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定
E．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体
(2)内壁光滑且厚度不计的汽缸通过活塞封闭有压强为1.0×105 Pa、温度为27 ℃ 的气体，初始活塞到汽缸底部的距离为50 cm，现对汽缸加热，气体膨胀而活塞右移。已知汽缸横截面积为200 cm2，总长为100 cm，大气压强为1.0×105 Pa。

(ⅰ)当温度升高到927 ℃时，求缸内封闭气体的压强；
(ⅱ)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J的热量，试计算气体增加的内能。
解析：(1)气体温度升高过程吸收的热量要根据气体升温过程是否伴随做功来决定，选项A对；悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越少，就越不容易平衡，选项B错；当分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，选项C错；PM2.5是悬浮在空气中的固体小颗粒，受到气体分子无规则撞击和气流影响而运动，选项D对；热传递具有方向性，能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项E对。
(2)(ⅰ)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞未移动时封闭气体的温度为T1，当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖—吕萨克定律可知：
＝，又T1＝300 K
解得：T2＝600 K，即327 ℃，因为327 ℃<927 ℃，所以气体接着发生等容变化，
设当气体温度达到927 ℃时，封闭气体的压强为p，由查理定律可以得到：
＝，
解得：p＝2×105 Pa。
(ⅱ)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离Δx＝L2－L1＝0.5 m，
故大气压力对封闭气体所做的功为W＝－p0SΔx，
解得：W＝－1 000 J，
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q
解得：ΔU＝－200 J。
答案：(1)ADE　(2)(ⅰ)2×105 Pa　(ⅱ)－200 J
2．(2018届高三·第二次全国大联考Ⅱ卷)(1)[多选]下列说法中正确的是________。
A．绝对湿度大，相对湿度一定大
B．对于一定质量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，压强不一定变小
C．密封在体积不变的容器中的气体，温度升高，气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
D．两个铁块用力挤压不能粘合在一起，说明分子之间存在斥力
E．液体表面张力的作用是使液体表面收缩
(2)如图所示汽缸内壁光滑，敞口端通过一个质量为m、横截面积为S的活塞密闭一定质量气体，通电后汽缸内的电热丝缓慢加热气体，由于汽缸绝热，使得汽缸内的气体吸收热量Q后温度由T1升高到T2，加热前活塞到汽缸底部距离为h。大气压强用p0表示，求：
(ⅰ)活塞上升的高度；
(ⅱ)加热过程中气体的内能增加量。
解析：(1)相对湿度表示空气中的绝对湿度与同温度下水的饱和汽压的比值，绝对湿度大时，同温度下水的饱和汽压也可能大，所以相对湿度不一定大，选项A错误；对于一定质量的理想气体，当分子间的平均距离变大时，气体体积变大，但气体的温度可能也变大，压强不一定变小，选项B正确；密封在体积不变的容器中的气体，温度升高时，气体的压强增大，说明气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，选项C正确；两个铁块挤压时，分子之间的距离超过了分子力作用的范围，所以不能说明分子斥力的存在，选项D错误；液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势，选项E正确。
(2)(ⅰ)由题意可知，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律可知＝
解得Δh＝h。
(ⅱ)加热过程中气体对外做功为
W＝pSΔh＝(p0S＋mg)h
由热力学第一定律知，气体内能的增加量为
ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h。
答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)h
(ⅱ)Q－(p0S＋mg)h
3．(2018届高三·第三次全国大联考Ⅲ卷)(1)[多选]关于热现象，下列说法中正确的是________。
A．气体的温度升高时，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大
B．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
C．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的压强不变
D．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
E．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
(2)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时的温度为－3 ℃，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p–V图象如图所示，求：
(ⅰ)该气体在状态B时的温度；
(ⅱ)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。
解析：(1)气体的温度升高时，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体的压强还与气体的密集程度有关，不一定增大，A错误；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，B正确；气体压强是由于气体分子频繁撞击器壁产生的，所以在完全失重的情况下，气体压强不变，C正确；液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，D错误；一定量100 ℃的水变成100 ℃ 的水蒸气，分子动能之和不变，由于此过程中吸热，内能增大，则其分子之间的势能增大，E正确。
(2)(ⅰ)对于理想气体：A→B的过程，由查理定律有
＝
TA＝270 K，解得TB＝90 K，
所以tB＝TB－273 ℃＝－183 ℃。
(ⅱ)B→C的过程，由盖—吕萨克定律有＝
解得TC＝270 K，即tC＝TC－273 ℃＝－3 ℃
由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而A→B的过程是等容变化，气体对外不做功，B→C的过程中，气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量
Q＝pΔV＝2×105×(6×10－3－2×10－3)J＝800 J。
答案：(1)BCE　(2)(ⅰ)－183 ℃　(ⅱ)800 J
4．(2018届高三·第三次全国大联考Ⅰ卷)(1)[多选]下列说法正确的是_________。
A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
B．当分子间距离减小时，分子势能不一定减小
C．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是水表面存在表面张力的缘故
D．气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的
E．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
(2)如图所示，一竖直放置的薄壁汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，上端与大气相连，下端封闭，但有阀门K与大气相连。上侧圆筒内有一厚度不计、质量为m＝314 kg的活塞A，它可以在筒内无摩擦地上下滑动且不漏气。圆筒的深度和直径数值如图所示(图中d＝0.2 m)。开始时，活塞在如图位置，室温为27 ℃，现关闭阀门K，对密封气体进行加热，大气压强p0＝1.0 × 105 Pa，重力加速度为g＝10 m/s2，π＝3.14。则：
(ⅰ)活塞A刚要运动时，密封气体的温度是多少？
(ⅱ)活塞A升到圆筒最上端时，密封气体的温度是多少？
解析：(1)根据热力学第二定律可知，热传递的方向性指的是自发的过程，热量不能自发从低温物体传给高温物体，故A错误；分子间距离减小时，若分子力为引力，则做正功，分子势能减小，若分子力为斥力，则分子力做负功，分子势能增大，故B正确；一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，是由于水表面存在表面张力的缘故，故C正确；气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的，故D正确；知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是气体分子的体积，故E错误。
(2)(ⅰ)活塞A刚要运动时，活塞只受重力、大气对它向下的压力和密封气体对它向上的作用力，且合力为0，p0πd2＋mg＝p1π2
解得密封气体的压强p1＝5×105 Pa
活塞A运动前气体体积不变，由查理定律得：＝，
T0＝(27＋273)K＝300 K
解得T1＝1 500 K。
(ⅱ)当活塞A升到圆筒最上端时，满足
p0πd2＋mg＝p2πd2
解得密封气体的压强p2＝1.25×105 Pa
初状态：p0＝1.0×105 Pa，V0＝πd3，T0＝300 K
末状态：p2＝1.25×105 Pa，V2＝πd3，T2＝？
由理想气体的状态方程＝
解得T2＝1 875 K。
答案：(1)BCD　(2)(ⅰ)1 500 K　(ⅱ)1 875 K
5．(2018届高三·第三次全国大联考Ⅱ卷)(1)[多选]下列说法中正确的是________。
A．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可行的
B．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
C．系统在吸收热量时内能一定增大
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
E．一定量的理想气体，在压强不变时，分子对单位面积器壁的平均作用力随着温度的降低而增大
(2)如图所示，粗细均匀的U形管左端封闭、右端开口，一段空气柱将水银分为A、B两部分，水银柱A的长度h1＝25 cm，位于封闭端的顶部，B部分位于U型管的底部。右管内有一轻活塞，活塞与管壁之间的摩擦不计。活塞自由静止时，底面与左侧空气柱的下端平齐，此时空气柱的长度L0＝12.5 cm，B部分水银两液面的高度差h2＝45 cm，外界大气压强p0＝75 cmHg。保持温度不变，将活塞缓慢上提，当A部分的水银柱恰好对U形管的顶部没有压力时，活塞移动的距离为多少？
解析：(1)只要有温度差就会有能量的转移，用热机把转移的能量转化为机械能是可行的，选项A对；当分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，选项B对；改变内能的方式有做功和热传递两种，而吸热时是否对外做功不确定，所以内能不一定增大，选项C错；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，选项D对；一定量的理想气体，若压强不变，温度降低，则分子的平均动能变小，分子对单位面积器壁的平均作用力减小，选项E错。
(2)活塞自由静止时，右管内气体的压强：p1＝p0，
左管内气体的压强：p2＝p1－ρgh2
活塞上提后再平衡时，左管内气体的压强：p3＝ρgh1
设此时B部分水银柱两端液面的高度差为h3，则右管中被封气体的压强为：p4＝p3＋ρgh3
设左管中的气体长度为L，右管中被封气体的长度为l，管的横截面积为S，根据玻意耳定律：
对右管中的被封气体：p1h2S＝p4lS
对左管中的气体：p2L0S＝p3LS
根据几何关系知：h3＝h2－2(L－L0)
设活塞上移的距离为x，则：x＝(l－h2)＋(L－L0)
解得：x≈9.4 cm。
答案：(1)ABD　(2)9.4 cm

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