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专练21 选修3－3
1．(2022·高考冲刺卷七)
(1)(6分)下列说法正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．做功和热传递在转变物体内能上是等效的
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．分子间的引力和斥力是不能同时存在的，有引力就不会有斥力
D．肯定质量的抱负气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大
E．肯定质量的抱负气体吸热时，其温度不肯定上升
(2)(9分)如图1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.已知状态A的温度为300 K.
图1
①求气体在状态B的温度；
②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由．
解析 (1)做功和热传递是转变内能的两种方式，A正确，布朗运动是固体小颗粒的无规章运动，B错误；分子间的引力和斥力是同时存在的，C错误；由于抱负气体无分子势能，只有分子动能，分子动能大小由温度打算，故肯定质量的抱负气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，因此D正确；若气体吸热的同时也对外界做功，则内能就可能减小，温度也就可能降低，故E正确．
(2)①由抱负气体的状态方程＝(2分)
得气体在状态B的温度TB＝＝1 200 K(2分)
②由状态B到状态C，气体做等容变化，
由查理定律得＝，
则TC＝TB＝600 K(2分)
气体由状态B到状态C为等容变化，气体不做功，但温度降低，内能减小．依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，ΔU<0，W＝0，故Q<0，可知气体要放热．(3分)
答案 (1)ADE
(2)①1 200 K ②放热，理由见解析
2．(2022·昆明市质量检测)
(1)(5分)下列说法中正确的是________．(填正确选项标号．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．液体表面存在张力是由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
C．在完全失重的状况下，密闭容器内的气体对器壁也有压强
D．夜晚气温降低时，空气的相对湿度增大
E．气体假如失去了容器的约束就会散开，这是由于气体分子之间存在斥力的原因
图2
(2)(10分)如图2甲所示，面积为S，质量为M的活塞在气缸内封闭着肯定质量的抱负气体．现对缸内气体缓慢加热，使缸内气体的温度从T1上升到T2，气柱的高度增加了ΔL，内能增加了ΔU.已知整个过程中气体不会泄露，外界大气压强为p0，重力加速度为g.求：
①加热过程中气体吸取的热量为多少；
②如图乙所示，若保持缸内气体温度不变，再在活塞上放一砝码，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，则所放砝码的质量为多少．
解析 (2)①假设缸内气体的温度为T1时压强为p1，对活塞进行受力分析，活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得Mg＋p0S＝p1S(2分)
气体膨胀对外界做功为
W＝p1SΔL
(1分)
依据热力学第肯定律得Q－W＝ΔU
(1分)
解得Q＝ΔU＋(p0S＋Mg)ΔL
②气体变化的整个过程可视为等容变化，假设所放砝码的质量为m，缸内气体的温度为T2时压强为p2，将活塞和砝码视为一个整体进行受力分析，系统受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，得
(M＋m)g＋p0S＝p2S
(2分)
依据查理定律＝
(2分)
解得m＝
(2分)
答案 (1)ACD
(2)①ΔU＋(p0S＋Mg)ΔL ②
3．(2022·高考冲刺卷四)
(1)(6分)下列说法中正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大
B．其次类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第肯定律
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝
E．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规章运动
(2)(9分)如图3所示，圆柱形气缸的上部有小挡板，可以阻挡活塞滑离气缸，气缸内部的高度为d，质量不计的薄活塞将肯定质量的气体封闭在气缸内．开头时活塞离底部高度为d，温度为t1＝27 ℃，外界大气压强为p0＝1 atm，现对气体缓缓加热．求：
图3
①活塞离底部的高度为d时，气体温度t2为多少摄氏度；
②气体温度上升到t3＝357 ℃时，缸内气体的压强．
解析 (1)气体放出热量，若外界对气体做功，气体温度有可能上升，使分子的平均动能增大，选项A正确；其次类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学其次定律，选项B错误；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，选项C正确；摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，对固体或液体，阿伏加德罗常数NA＝，对气体此式不成立，所以选项D错误；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规章运动，选项E正确．
(2)①设活塞面积为S，由题意得
V1＝Sd，T1＝300 K，V2＝Sd
由盖·吕萨克定律＝
(2分)
得T2＝400 K
t2＝T2－273 K＝127 ℃
(1分)
②活塞刚好到达顶部时气体的温度为T3，V3＝Sd
由盖·吕萨克定律＝
(2分)
得T3＝450 K
(1分)
当温度升到T4＝357 ℃＋273 K＝630 K时
由查理定律＝
(2分)
得p＝1.4 atm
(1分)
答案 (1)ACE
(2)①127 ℃ ②1.4 atm
4．(2022·高考冲刺卷八)
(1)(6分)下列关于气体和液体的说法中，正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发觉水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越猛烈
B．晶体和非晶体在肯定条件下可以相互转化
C．肯定质量的气体在完全失重的状况下，气体对容器壁的压强为零
D．某些昆虫可以站在水面上是由于液体有表面张力
E．温度高的物体的分子平均动能肯定比温度低的物体的分子平均动能大
图4
(2)(9分)如图4所示，粗细均匀的管子，竖直部分长为l＝50 cm，水平部分足够长．当温度为15 ℃时，竖直管中有一段长h＝20 cm的水银柱，封闭着一段长l1＝20 cm的空气柱．设外界大气压强始终保持在76 cmHg.求：
①被封空气柱长度为l2＝40 cm时的温度；
②温度上升至327 ℃时，被封空气柱的长度l3.
解析 (1)布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒受到液体分子或气体分子撞击，因受到的撞击力不均匀而造成的，明显撒在一锅水中的胡椒粉在加热时翻滚不是布朗运动，A错误；晶体和非晶体在肯定条件下可以相互转化，B正确；气体对容器壁的压强是由于大量气体分子做无规章热运动时，频繁地碰撞容器壁产生的，而与容器系统的运动状态无关，C错误；某些昆虫可以站在水面上是由于水的表面张力作用，D正确；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，E正确．
(2)①气体在初态时有：
p1＝96 cmHg，T1＝288 K，l1＝20 cm.
末态时有：p2＝86 cmHg，l2＝40 cm.
由抱负气体状态方程得：
＝
(3分)
所以可解得：T2＝T1＝516 K
(1分)
②当温度上升后，竖直管中的水银将可能有一部分移至水平管内，甚至水银柱全部进入水平管．因此当温度上升至327 ℃时，水银柱如何分布，需要分析后才能得知．设水银柱刚好全部进入水平管，则此时被封闭气柱长为l＝50 cm，压强p＝76 cmHg，此时的温度为
T＝·T1＝570 K
(2分)
现温度上升到600K>T，可见水银柱已全部进入水平管内，末态时p3＝76 cmHg，T3＝600 K，此时空气柱的长度
l3＝·l1＝52.6 cm
(3分)
答案 (1)BDE (2)①516 K ②52.6 cm
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