1、人教版高中物理选择性必修第三册练习题第一章 分子动理论练习题1第二章 气体、固体和液体9第三章 热力学定律19第四章 原子结构和波粒二象性27第五章 原子核37模块综合测评45第一章 分子动理论练习题 (时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.关于分子动理论,下列说法正确的是()A.布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动B.两个邻近分子间不可能同时存在斥力和引力C.达到热平衡的两个系统具有相同的温度D.温度是分子平均速率的标志答案：C解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,反映了液体或者气体分子的
2、无规则运动,A错误。根据分子动理论表述,分子间同时存在着斥力和引力,B错误。达到热平衡的两个系统,共同的热学特征就是温度,所以达到热平衡的两个系统具有相同的温度,C正确。温度是分子平均动能的标志,不是平均速率的标志,D错误。2.以下关于热运动的说法正确的是()A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大答案：C解析：水流的速度是机械运动的速度,不同于水分子热运动的速度,A项错误。分子永不停息地做无规则运动,B项错误。温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的热运动越剧烈,故C项正
3、确。水的温度升高,水分子的平均动能增大,即水分子的平均运动速率增大,但不是每一个水分子的运动速率都增大,D项错误。3.下列现象中不能说明分子无规则运动的是()A.香水瓶打开盖,香味充满房间B.汽车驶过后扬起灰尘C.糖放入水中,一会儿整杯水变甜了D.衣箱里卫生球不断变小,衣服上有卫生球味答案：B解析：房间充满香味说明含有香味的分子是不断运动的,A可以。灰尘不属于微观粒子,不能说明微粒的运动情况,B不可以。糖放入水中,一会儿整杯水变甜了说明分子是不断运动的,C可以。衣服上有卫生球味说明卫生球中的分子是不断运动的,D可以。故选B。4.下列说法正确的是()A.分子间的平均距离增大时,其分子势能一定增大
4、B.分子间的平均距离增大时,其分子势能一定减小C.物体的体积增大时,其分子势能一定增大D.0 的水变成0 的冰时,体积增大,分子势能减小答案：D解析：若分子间的平均距离在大于r0(r0约为10-10m)的范围内增大,由于分子间的作用力表现为引力,分子间平均距离增大时,分子力对分子做负功,分子势能将增大;若分子间的平均距离在小于r0的范围内增大,由于分子间的作用力表现为斥力,分子间平均距离增大时,分子力对分子做正功,分子势能将减小,选项A、B错误。由于物体的体积随分子间的平均距离的增大而增大,所以其分子势能随分子距离的变化,与分子势能随物体的体积的变化规律相同,选项C错误。水在04的范围内温度升
5、高时,表现出反常膨胀的特性,温度升高,体积反而减小,0的冰体积最大,0的水变成0的冰时,由于要放热,而且温度不变,所以水的分子势能减小,选项D正确。5.下列关于布朗运动的说法正确的是()A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B.花粉颗粒的布朗运动反映了花粉分子在永不停息地做无规则运动C.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越不明显D.当液体温度达到0 时,布朗运动就会停止答案：C解析：布朗运动是悬浮在液体中的花粉颗粒,在液体分子的撞击下所做的无规则运动,颗粒越大,布朗运动越不明显,故A错误,C正确。布朗运动反映了液体分子的无规则热运动,它不会停止,B、D错误。6
6、.关于组成物体的分子,下列说法正确的是()A.分子是球形的,就像我们平时的乒乓球有弹性,只不过分子非常非常小B.所有分子的直径都相同C.不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致D.测定分子大小的方法只有油膜法一种答案：C解析：分子的形状非常复杂,为了研究和学习方便,把分子简化为球形,实际上不是真正的球形,故A错误。不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致,为10-10m,故B错误、C正确。油膜法只是测定分子大小的一种方法,还有其他方法,如扫描隧道显微镜观察法等,故D错误。7.下列关于物体的温度、内能和热量的说法正确的是()A.物体的温度越高,所含热量越多B.物体的内能越大,所含热量越多C.物体
7、的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变,其内能就不变答案：C解析：分子热运动的平均动能与温度有关,温度越高,分子热运动的平均动能越大,内能由物体的质量、温度和体积共同决定,并且内能是状态量,而热量是过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量。8.关于物体的内能,下列说法正确的是()A.水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大C.一定质量的0 的水结成0 的冰,内能一定减少D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能答案：C解析：内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,说单个分子的内能没有
8、意义,故选项A错误。内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直接联系,内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系,故选项B、D错误。一定质量的0的水结成0的冰,放出热量,使得内能减小,故选项C正确。二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.用r表示两个分子间的距离,Ep表示两个分子间相互作用的势能,当r=r0时,两分子间的斥力大小等于引力大小,设两分子相距很远时Ep=0,则()A.当rr0时,Ep随着r的增大而减小B.当rr0时,Ep不随着r的变化而变化D.当r=r0时,分
9、子势能Ep最小答案：BD解析：当r=r0时,分子势能最小,D正确。当rr0时,随着r的增大,分子力做负功,Ep增大,A、C错误。当rr0时,随着r的减小,分子力做负功,Ep增大,B正确。10.关于分子间距与分子力的下列说法正确的是()A.水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间存在引力B.实际上水很难被压缩,这是由于水分子间距稍微变小时,分子间的作用就表现为斥力C.一般情况下,当分子间距rr0时,分子力为引力D.弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力,正是分子引力和斥力的对应表现答案：BC解析：水和酒精混合后体积减小,说明分子间有空隙,A错误。水很难被压缩,说明分子力表现为斥力,B正确。由分
10、子力与分子间距离的关系可知C正确。弹簧的弹力是由于弹簧发生弹性形变而产生的,与分子力是两种不同性质的力,D错误。11.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直到不能再靠近,在此过程中,下列说法正确的是()A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小答案：BC解析：当分子间距大于平衡间距时,分子力表现为引力,随着距离的减小,分子间的作用力先增大,后减小,平衡位置时作用力为零;而小于平衡位置时,分子间为斥力,分子力一直增大,故A错误。两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不能再靠近的过程中,分子力先是引力后
11、是斥力,故先做正功后做负功,分子势能先减小后增加,故B正确,D错误。只有分子力做功,先做正功后做负功,根据动能定理,动能先增加后减小,故C正确。12.对于实际的气体,下列说法正确的是()A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变答案：BD解析：气体的内能不考虑气体自身重力的影响,故气体的内能不包括气体分子的重力势能,A错。实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分,B对。气体整体运动的动能属于机械能,不是气体的内能,C错。气体体积变化时,分子势能发生变化,气体温度也可能发生变化,
12、即分子势能和分子动能的和可能不变,D对。三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)在用油膜法估测分子的大小实验中所用的油酸酒精溶液每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油膜的轮廓形状如图所示。图中每个小正方形方格的边长均为1 cm,下列说法正确的是。实验时将油酸分子看成球体实验时不考虑各油酸分子间的间隙测出分子直径后,就可以根据已知条件算出阿伏加德罗常数该实验测出油酸分子的直径约是6.510-8 m使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜答案：解析：实验时,把一滴油
13、酸酒精溶液滴到水面上,油酸在水面上要尽可能地散开,形成单分子油膜,把分子看成球体,单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径,故正确。1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=1800.61000mL=7.510-6mL,油膜所占格数约为115个,则面积S=1151cm2,分子直径d=VS=6.510-8cm=6.510-10m,故错。而NA=摩尔体积分子体积,故错。14.(8分)在油膜法估测油酸分子的大小的实验中,有下列实验步骤:往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上,待薄膜形状稳定。将画有油膜形
14、状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是(填写步骤前面的数字)。(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为 m。(结果保留1位有效数字)答案：(1)(2)510-
15、10解析：(1)在油膜法估测油酸分子的大小实验中,应先配制油酸酒精溶液,再往盘中倒入水,并撒爽身粉,然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定,再将玻璃板放于盘上,用彩笔将油膜形状描绘在玻璃板上,根据d=VS计算。(2)一滴溶液中含油酸体积V=110-6501300m3,故d=VS=510-10m。15.(8分)已知水的摩尔质量M=1810-3 kg/mol,1 mol水中含有6.01023个水分子,试估算水分子的直径(保留1位有效数字)。答案：410-10 m解析：由水的摩尔质量M和密度,可得水的摩尔体积VA=M把水分子看作是一个挨一个紧密地排列的小球,1个水分子的体积为V0=V
16、ANA=MNA=1810-31.01036.01023m3=3.010-29m3每个水分子的直径为d=36V0=363.010-293.14m=410-10m。16.(8分)纳米材料具有很多优越性能,有着广阔的应用前景。边长为1 nm的立方体可容纳液态氢分子(其直径约为10-10 m)的个数最接近多少?答案：103解析：1nm=10-9m,则边长为1nm的立方体的体积为V=(10-9)3m3=10-27m3。估算时,可将液态氢分子看作边长为10-10m的小立方体,则每个氢分子的体积V0=(10-10)3m3=10-30m3,所以可容纳的液态氢分子个数N=VV0=103个。17.(14分)一艘油
17、轮装载着密度为9102 kg/m3的原油在海上航行,由于故障而发生原油泄漏。如果泄漏的原油有9 t,海面上风平浪静时,求这些原油造成污染的最大面积。答案：1011 m2解析：泄漏的原油的体积为V=m=10m3,而油分子直径的数量级为10-10m,所以这些原油造成的污染总面积最大为S=Vd=1011m2。18.(16分)为保护环境和生态平衡,在各种生产活动中都应严禁污染水源。在某一水库中,一艘年久失修的快艇在水面上违规快速行驶,速度为8 m/s,导致油箱突然破裂,柴油迅速流入水中,从漏油开始到船员堵住漏油处共用时t=1.5 min。测量时,漏出的油已在水面上形成宽约为a=100 m的长方形厚油层
18、。已知快艇匀速运动,漏出油的体积V=1.4410-3 m3。(1)求该厚油层的平均厚度D。(2)该厚油层的厚度D约为分子直径d的多少倍?已知油分子的直径约为10-10 m。答案：(1)210-8 m(2)200解析：(1)油层长度L=vt=890m=720m则油层厚度D=VLa=1.4410-3720100m=210-8m。(2)n=Dd=210-810-10=200。第二章 气体、固体和液体 (时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下面哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A.食盐粒透明,橡胶不
19、透明B.金刚石的密度大,松香的密度小C.冰熔化时温度保持不变,松香熔化时温度不断升高D.石墨可导电,沥青不导电答案：C解析：透明程度、密度和导电性不是晶体与非晶体的区别,A、B、D错误,C正确。2.关于浸润和不浸润,下面说法正确的是()A.水是浸润液体,水银是不浸润液体B.在内径小的容器里,如果液体能浸润器壁,液面呈凸形C.如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱,就会形成浸润现象D.鸭的羽毛上有一层很薄的脂肪,使羽毛不被水浸润答案：D解析：一种液体对某些固体浸润,对另一些不浸润,并不是对所有固体均浸润,所以A错误。若浸润器壁,液面应呈凹形,所以B错误。若固体分子跟液体分子间的引力较弱,应形成不浸
20、润现象,所以C错误。脂肪不被水浸润,所以D正确。3.一个两端开口的“”形管,且水平部分足够长,一开始如右图所示,若将玻璃管稍微上提一点,或稍微下降一点,被封闭的空气柱的长度分别会如何变化?()A.变大;变小B.变大;不变C.不变;不变D.不变;变大答案：D解析：上提时空气柱压强不变,空气柱的长度不变;下降时空气柱压强变小,空气柱长度变大,所以D选项正确。4.冬天,北方的气温最低可达-40 ,为了测量那里的气温应选用()A.水银温度计B.酒精温度计C.寒暑表D.体温计答案：B解析：水银的凝固点是-39.3,-40时水银就会凝固,酒精的凝固点是-114,寒暑表的测量范围为-3050,体温计的测量范
21、围为3542,所以B正确。5.对于一定质量的气体,在压强不变时,体积增大到原来的两倍,则下列说法正确的是()A.气体的摄氏温度升高到原来的两倍B.气体的热力学温度升高到原来的两倍C.温度每升高1 K体积增加原来的1273D.体积的变化量与温度的变化量成反比答案：B解析：由盖-吕萨克定律可知A错误,B正确。温度每升高1即1K,体积增加0体积的1273,C错误。由盖-吕萨克定律的变形式VT=VT可知D错误。6.严冬,湖面上结了厚厚的冰,但冰下面鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度,徐强同学在冰上打了一个洞,拿来一支实验室温度计,用下列四种方法测水温,正确的做法是()A.用线将温度计拴牢从洞中放入水里
22、,待较长时间后从水中提出,读出示数B.取一塑料饮水瓶,将瓶拴住从洞中放入水里,水灌满瓶后取出,再用温度计测瓶中水的温度C.取一塑料饮水瓶,将温度计悬挂在瓶中,再将瓶拴住从洞中放入水里,水灌满瓶后待较长时间,然后将瓶提出,立即从瓶外观察温度计的示数D.手拿温度计,从洞中将温度计插入水中,待较长时间后取出,立即读出示数答案：C解析：要测量冰下水的温度,必须使温度计与冰下的水达到热平衡,再读出温度计的示数,但是隔着水又没法直接读数,把温度计取出来,显示的又不是原热平衡状态下的温度,所以选项A、D的做法不正确,选项C的做法正确。选项B的做法也失去了原来的热平衡,饮水瓶提出后,再用温度计测量,这时,周围
23、空气也参与了热交换,测出的温度不再是冰下水的温度。7.一定质量的理想气体,从如图所示的A状态开始,经历了B、C状态,最后到D状态,下列判断不正确的是(BC与横轴平行,CD与纵轴平行)()A.AB温度升高,压强不变B.BC体积不变,压强变大C.CD体积变小,压强变大D.D点的压强比A点的压强小答案：B解析：AB过程中V与T成正比,是等压线,A判断正确。BC是等容过程,温度降低,压强减小,B判断错误。CD是等温过程,体积变小,压强变大,C判断正确。D点与坐标原点连线的斜率大于OA的斜率,由理想气体状态方程pVT=C,得VT=Cp,可知在V-T图像中斜率越大,压强越小,所以D点的压强比A点的压强小,
24、D判断正确。8.往一固定容器内充气,当气体压强为p、温度为27 时,气体的密度为。当温度为327 、气体压强为1.5p时,气体的密度为()A.0.25 B.0.5 C.0.75 D.答案：C解析：由理想气体状态方程得pV(27+273.15)K=1.5pV(327+273.15)K,所以V=43V,所以=34=0.75,应选C。二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.一定质量的理想气体处于平衡状态,现设法使其温度降低而压强升高,达到平衡状态,则()A.状态时气体的密度比状态时的大
25、B.状态时分子的平均动能比状态时的大C.状态时分子间的平均距离比状态时的大D.状态时每个分子的动能都比状态时的分子平均动能大答案：BC解析：从状态到状态,温度降低,分子的平均动能减小,该平均动能只是小于状态时的一部分分子的动能,故B正确,D错误。从状态到状态,要使T减小而p增大,由pVT=C得,理想气体的体积应当减小,故C正确,A错误。10.在没有外界影响的情况下,密闭容器内的理想气体静置足够长时间后,该气体()A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等C.分子的平均动能保持不变D.分子的密集程度保持不变答案：CD解析：在没有外界影响的情况下,分子的无规则运动永不停息,分子的速率
26、分布呈中间多、两头少,不可能每个分子的速度大小均相等,选项A、B错误。根据温度是分子平均动能的标志可知,只要温度不变,分子的平均动能就保持不变,由于体积不变,所以分子的密集程度保持不变,选项C、D正确。11.一定质量的理想气体的状态变化过程的p-V图像如图所示,其中A是初状态,B、C是中间状态,AB是等温变化,如将上述变化过程改用p-T图像和V-T图像表示,则下列各图像正确的是()答案：BD解析：在p-V图像中,由AB,气体经历的是等温变化过程,气体的体积增大,压强减小;由BC,气体经历的是等容变化过程,根据查理定律pBTB=pCTC,pCpB,则TCTB,气体的压强增大,温度升高;由CA,气
27、体经历的是等压变化过程,根据盖-吕萨克定律VCTC=VATA,VCVA,则TCTA,气体的体积减小,温度降低。A项中,BC连线不过原点,不是等容变化过程,A错误。C项中,BC体积减小,C错误。B、D两项符合全过程。综上所述,正确答案：选B、D。12.一定质量的理想气体,从状态A变化到状态B,反映这一状态变化的p-T图线如图所示,下列说法正确的是()A.气体的温度一定升高B.气体的体积一定变大C.气体的分子数密度一定增大D.气体分子的平均动能一定增大答案：ABD解析：由p-T图像可直接读出从状态A到状态B过程中压强与温度的变化,而温度是分子平均动能大小的标志,故A、D正确。在p-T图像中过原点的
28、倾斜直线为等容线,斜率越小,表示体积越大,体积越大,气体分子数密度就越小,故B正确,C错误。三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)下图为研究一定质量气体在压强不变的条件下,体积变化与温度变化的关系的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中,B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时,B、C内的水银面等高。(1)若气体温度升高,为使瓶内气体的压强不变,应将C管(选填“向上”或“向下”)移动,直至;(2)实验中多次改变气体温度,用t表示气体升高的摄氏温度,用h表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是。答案：(1)向下
29、B、C两管水银面等高(2)A解析：(1)气体温度升高,压强变大,B管水银面下降,为保证气体压强不变,应适当降低C管,所以应将C管向下移动,直至B、C两管水银面等高,即保证了气体压强不变。(2)实验中多次改变气体温度,用t表示气体升高的温度,用h表示B管内水银面高度的改变量。压强不变时体积变化与温度变化的关系是成正比的,所以根据测量数据作出的图线是A。14.(8分)如图所示,用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口,压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气,另一根带阀门的细管连通注射器。开始时阀门处于关闭状态,注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水。现利用该装置进行验证玻意耳定律的实
30、验。依图示连接好实验器材,然后按照以下步骤实验:打开阀门,推注射器活塞向烧瓶内注入适量的水,关闭阀门;记录气体的压强p,并在表格中记录注入的水的体积V;保持烧瓶中气体的温度不变,重复实验得到多组实验数据。(1)实验中通过测得注入烧瓶中的水的体积。(2)为验证玻意耳定律,采用图像法处理实验数据时,应选择。A.p-V图像B.p-1V图像C.V-1p图像D.1p-1V图像(3)根据上述实验数据的图像可以测得;上述实验中存在着可能影响实验精确度的主要因素有(写出一条即可)。答案：(1)注射器针筒上的刻度(2)C(3)烧瓶的容积烧瓶密封不严有漏气解析：(1)这个实验是通过注射器注入水来改变烧瓶内的气体体
31、积的,所以实验中通过注射器针筒上的刻度测得注入烧瓶中的水的体积。(2)等温变化时,气体压强与体积成反比,压强体积图像是曲线,为了更好地对实验数据进行分析,通常采取化曲为直的作图方法。而V-1p图像是直线,故A、B、D错误,C正确。(3)根据上述实验数据的图像可以测得烧瓶的容积,上述实验中存在着可能影响实验精确度的主要因素有烧瓶密封不严有漏气(或烧瓶中气体温度有变化)。15.(8分)一定质量的理想气体,在状态变化过程中的p-T图像如图所示。在A状态时的体积为V0,试画出对应的V-T图像和p-V图像。答案：见解析图V-T图像和p-V图像分别如图甲、乙所示。解析：对气体AB的过程,根据玻意耳定律,有
32、p0V0=3p0VB,则VB=13V0,CA是等容变化。由此可知A、B、C三个状态的状态参量分别为A:p0、T0、V0;B:3p0、T0、13V0;C:3p0、3T0、V0。16.(8分)内燃机汽缸里的混合气体,在吸气冲程之末,温度为50 ,压强为1.0105 Pa,体积为0.93 L;在压缩冲程中,把气体压缩为0.155 L时,气体的压强增大到1.2106 Pa,求这时的混合气体的温度升高到多少摄氏度。答案：373 解析：吸气末,p1=1.0105Pa,V1=0.93L,T1=323K压缩末,p2=1.2106Pa,V2=0.155L,由理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2代入已知数据
33、解得T2=646Kt2=(646-273)=373。17.(14分)如图所示,一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑,长为l,底面直径为D,其右端中心处开有一圆孔;质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内,器壁导热良好,活塞可沿容器内壁自由滑动,其质量、厚度均不计,开始时气体温度为300 K,活塞与容器底部相距23l,现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为p0,求温度为480 K时气体的压强。答案：1615p0解析：开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等压变化。设活塞缓慢移动到容器最右端时,气体末态温度为T1,V1=D2l4,初态温度T0=300K,V0=D2l6。由盖-吕萨克定律知V0T0=V1T1
34、,解得T1=450K活塞移至最右端后,气体做等容变化,已知T1=450K,p1=p0,T2=480K。由查理定律知p1T1=p2T2,则p2=1615p0。18.(16分)(2019全国卷2)如图所示,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处,求:(1)抽气前氢气的压强;(2)抽气后氢气的压强和体积。答案：(1
35、)12(p0+p)(2)12p0+14p4(p0+p)V02p0+p解析：(1)设抽气前氢气的压强为p10,根据力的平衡条件得(p10-p)2S=(p0-p)S得p10=12(p0+p)。(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有p2S=p12S由玻意耳定律得p1V1=p102V0p2V2=p0V0由于两活塞用刚性杆连接,故V1-2V0=2(V0-V2)联立式解得p1=12p0+14pV1=4(p0+p)V02p0+p。第三章 热力学定律 (时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的
36、四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.关于能量和能源,下列说法正确的是()A.化石能源是清洁能源,水能是可再生能源B.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造C.在能源的利用过程中,由于能量在数量上并未减少,所以不需要节约能源D.能量耗散现象说明:在能量转化的过程中,虽然能量的总量并不减少,但能量品质降低了答案：D解析：化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体,形成酸雨和温室效应,破坏生态环境,不是清洁能源,选项A错误。能量是守恒的,既不会凭空产生,也不会凭空消失,但能量品质会下降,故要节约能源,选项B、C均错误,选项D正确。2.下列说法正确的是()A.物体吸收热量,内能一定增加B
37、.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变C.热量不可能从低温物体传到高温物体D.气体自由膨胀是可逆过程答案：B解析：改变内能的方式有做功和热传递,物体吸收热量,内能不一定增大,故A错误。由U=W+Q知,物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变,故B正确。热量在一定的条件下可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱,故C错误。根据热力学第二定律,气体自由膨胀是不可逆过程,故D错误。3.下列说法正确的是()A.并不是一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D.一切物理过程都不可能自发地进行答案：C解析：能量转
38、移和转化的过程都是具有方向性的,A错。第二类永动机不违反能量守恒定律,但是不能实现,B错。在热传递的过程中,能量可以自发地从高温物体传到低温物体,但其逆过程不可能自发地进行,C对,D错。4.下列说法正确的是()A.对物体做功,必定会使该物体的内能增加B.永动机是制造不出来的C.电流的能不可能全部转化为内能D.热量不可能从低温物体传到高温物体答案：B解析：由U=W+Q可知,A错误。永动机违背能量守恒定律或热力学第二定律,所以制造不出来,B正确。电流通过电阻做功,电能可以全部转化为内能,C错误。在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体,D错误。5.如图所示,两端开口的U形管中,盛有同种液体,并用
39、阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为U,动能变化量为Ek,大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得W1=0,W2-W3=Ek,W2-W3=Q=U,W3-Q=U。其中,正确的是()A.B.C.D.答案：B解析：由动能定理可知W2-W3+W1=Ek,其中W1=pV左-pV右=0,可知正确。由热力学第一定律U=W+Q得U=W3-Q,可知正确,错误。综合以上分析可知B正确。6.地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低,则该气
40、团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)()A.体积减小,温度降低B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低D.体积增大,温度不变答案：C解析：随着气团上升,大气压强变小,外界对气团压力减小,气团膨胀,体积增大,气团对外做功,不考虑热交换,根据热力学第一定律,气团的内能减少,若不计分子势能,则内能减少体现为分子平均动能降低,宏观表现为温度降低。故C正确。7.关于物体内能变化的说法,正确的是()A.一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B.一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C.一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D.一定质量的物体在体积保持不变的过程中,内能一定不变答案：C解析
41、：晶体熔化要吸热,温度不变,没有对外做功,故内能增加,A错误。由U=W+Q知,一定质量的气体在体积膨胀的过程中,不知道W、Q如何变化,不能确定U如何变化,故B错误。物体热膨胀一定是吸收了热量,对外做功不一定小于吸收的热量,内能不一定增加,C正确。物体的体积不变,温度可能改变,内能随之改变,D错误。8.下列有关能量转化的说法正确的是()A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他的变化B.只要对内燃机不断改进,就可以使内燃机的效率达到100%C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行D.外界对物体做功,物体的内能必然增加答案：A解析：由热力学第二定律的开尔文表述可知,A对。热机
42、效率总低于100%,B错。满足能量守恒定律的过程未必能自发进行,因为还要看是否满足热力学第二定律,C错。由热力学第一定律U=W+Q可知,W0,U不一定大于0,即内能不一定增加,D错。二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.一定质量的理想气体,如果体积膨胀,同时吸收热量,那么下列关于该气体内能变化的说法正确的是()A.如果气体对外做的功大于吸收的热量,那么气体内能将减少B.如果气体对外做的功小于吸收的热量,那么气体内能将减少C.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能将不变D
43、.如果气体对外做的功等于吸收的热量,那么气体内能可能改变答案：AC解析：体积膨胀,则气体的压力一定对外做功,W0;所以气体内能的变化要比较二者的大小关系,由W+Q=U可知A、C正确。10.如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是()A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量答案：ABD解析：ab过程是等容变化,在ab过程中气体压强增大,温度升高,气体内能增大,选项A正确。而由于体积不变,气体对外界不做功,选项
44、C错误。ca过程是等压变化,在ca过程中气体体积减小,外界对气体做功,选项B正确。bc过程是等温变化,在bc过程中气体内能不变,体积增大,气体对外界做功,则需要吸收热量,选项D正确。11.地球上有很多的海水,它的总质量约为1.41018 t,如果这些海水的温度降低0.1 ,将要放出5.81023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量,使它完全变成机械能来解决能源危机,但这种机器是不能制成的,关于其原因,下列说法不正确的是()A.内能不能转化成机械能B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律D.机械能可全部转化为内能,内能不可能
45、全部转化为机械能,同时不引起其他变化答案：AB解析：内能可以转化成机械能,如热机,A错误。内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律,B错误。热力学第二定律告诉我们,不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,C、D正确。12.如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、到达状态e。对此气体,下列说法正确的是()A.过程中气体的压强逐渐减小B.过程中气体对外界做正功C.过程中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等答案：BD解析：过程中,气体由a到b,体积V不变、T升高,则压强增大,A错。过程中,气体由b到c,体积V变大,对外界做功,B对。过程中,气体由d到e,温度T降低,内能U变小,体积V不变,气体不做功,根据热力学第一定律U=Q+W得Q0,即气体放出热量,C错。状态c、d温度相同,所以内能相同,D对。三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24 kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5 kJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减少 kJ,空气(选填“吸收”或“放出
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