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专练21 选修3－3
1．(2022·南京外国语学校、金陵中学、海安高级中学高三联考)(1)下列物理事实说法正确的是________．
A．蔗糖受潮后会粘在一起形成糖块，说明肯定条件下晶体可以转变为非晶体
B．雨天伞面不漏水，是纱线被水浸湿后孔隙间水膜的表面张力的作用效果
C．加热的水中撒一点胡椒粉，胡椒粉在水中翻滚，说明温度越高布朗运动越激烈
D．焦耳热功当量试验说明做功和热传递转变物体的内能是等效的
(2)肯定质量的抱负气体经受了如图1所示A到B状态变化的过程，已知气体状态A参量为pA、VA、tA，状态B参量为pB、VB、tB，则有pA________(填“＞”“＝”或“＜”)pB.若A到B过程气体内能变化为ΔE，则气体吸取的热量Q＝________.
图1
(3)已知某种气体摩尔质量是M，标准状态下摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数是NA，求：
①气体分子的质量m；
②标准状态下气体分子间的平均距离d；
解析 (1)蔗糖是由很多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，是多晶体，蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形态，蔗糖呈各向异性，自然状态时有规章的外形，故蔗糖是晶体，不是变为非晶体，故A错误；被水浸湿的纱线孔隙间的水膜存在表面张力，使伞面不漏水，故B正确；布朗运动是不能用肉眼直接观看到的，所以胡椒粉在水中的运动不是水分子无规章运动造成的，不是布朗运动，故C错误；做功和热传递都可以转变物体的内能，而且做功和热传递在转变物体的内能上是等效的，故D正确．
(2)气体状态变化的V－t图线是直线，说明该过程为等压变化，所以pA＝pB；体积增大，气体对外做的功W＝pA(VB－VA)，能量增加ΔE，由能量的转化和守恒可得气体吸取的热量Q＝pA(VB－VA)＋ΔE.
(3)①气体分子的质量m＝
②标准状态下气体摩尔体积V0＝NAd3
故d＝
答案 (1)BD (2)＝ pA(VB－VA)＋ΔE (3)① ②
2．(2022·扬州市高三第一学期期末检测) (1)如图2所示，肯定质量的抱负气体从状态A依次经过状态B、C后再回到状态A.该循环过程中，下列说法正确的是________．
图2
A．A→B过程中，气体温度上升
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→A过程中，气体密度变大
D．A→B过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
(2)如图3所示，用一绝热的活塞将肯定质量的抱负气体密封在绝热的气缸内(活塞与气缸壁之间无摩擦)，插入插销K，通过气缸内一电阻丝对气体加热，气体吸取热量Q1，气体内能增加ΔU1；拨出插销K，通过电阻丝对气体加热，气体吸取热量Q1，气体内能增加ΔU2.则Q1________ΔU1；若Q1＝Q2，则ΔU1________ΔU2.(填“大于”“等于”或“小于”)
图3
(3)PM2.5量指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它能较长时间悬浮在空气中，其在空气中的含量(浓度)越高，就代表空气污染越严峻，PM2.5也是形成阴霾天气的主因.2021年12月4日扬州市消灭严峻雾霾，PM2.5指标数高达300 μg/m3.已知该颗粒物的平均摩尔质量为40 g/mol，试估算该地区1 m3空气中含有这种颗粒的数目．(阿伏伽德罗常数取6.0×1023mol－1，结果保留1位有效数字)
解析 (1)由抱负气体状态方程＝C可知p＝CT.由图可知，A→B过程中，斜率不变，则气体温度恒定不变，该过程压强增大，因此单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多；B→C过程中，气体压强减小体积不变，则温度降低，气体分子的平均动能减小，C→A过程中，气体体积增大、质量肯定，则密度变小．
(2)插入插销K时，由于气体未对外做功，外界也未对气体做功，由热力学第肯定律可知，Q1＝ΔU1.拨出插销K后的加热过程中，气体对外做功，Q2＞ΔU2，若Q1＝Q2，则ΔU1＞ΔU2.
(3)该地区1 m3空气中含有这种颗粒的摩尔数n＝mol＝7.5×10－6mol
该地区1 m3空气中含有这种颗粒的数目N＝nNA
解得N＝4.5×1018个
答案 (1)D (2)等于 大于 (3)4.5×1018个
3．(2022·南京市高三第三次模拟)(1)下列说法中正确的是________．
A．在太空站中处于失重状态的水滴呈球外形，是由液体表面张力引起的
B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，是气体分子之间斥力变大
C．在压强肯定的状况下，晶体熔化过程中分子的平均动能增加
D．当气体温度上升时，每一个分子运动速率都增加
图4
(2)如图4所示，肯定质量的抱负气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.由状态A变化到状态B，气体内能________(填“增加”削减”或“不变”)，状态由A到B再到C变化的整个过程中，气体________(填“吸取”或“放出”)热量．
(3)前段时间南京地区空气污染严峻，消灭了持续的雾霾天气．一位同学受桶装纯洁水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，每个桶能装10 atm的净化空气20 L．假如人每分钟吸入1 atm的净化空气8 L.
①外界气压在1 atm的状况下，打开桶盖，待稳定后桶中剩余气体的质量与打开桶盖前的质量之比；
②在标准状况下，1 mol空气的体积是22.4 L，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.请估算人在27 ℃气温下每分钟吸入空气的分子数(保留一位有效数字)．
解析 (1)液体表面分子间距较大，表现为引力，使液体表面积最小，相同体积状况下球的表面积最小，完全失重状态，水滴呈球外形，故A正确；气体分子间距大，无分子作用力，要把气体打入，必需克服车胎内气体的压力，而自行车车胎内，随着气体的打入，气体的压强增大，所以越打越费劲，故B错误；同种物质分子的平均动能只与温度有关，压强肯定的晶体熔化过程，温度不变，分子的平均动能不变，故C错误；气体温度上升，是大量的分子的平均动能增大，不是每个分子的运动速率增大，故D错误．
(2)气体气态方程＝，由于P1＜P2，V1＜V1，所以T1＜T2，故气体的内能增加；由A到B再到C，p1＝p3，V1＜V3，所以T1＜T3，气体的内能增加，体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q可知，此过程气体吸取热量．
(3)①由等温变化规律p1V1＝p2V2
桶内剩余气体质量所占比例为＝
代入数据计算得＝
②设该同学吸入空气的分子数为N，则N＝NA
代入数据计算得N＝2×102个
答案 (1)A (2)增加 吸热 (3)① ②2×102个
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