专题强化练(十七) 选修3-3

1．(多选)(2018·襄阳二模)下列说法中正确的是( )

A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

B．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律运动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．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

E．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N A＝V

V0解析：气体放出热量，若外界对气体做功，温度升高，其分子的平均动能增大，所以A选项是正确的；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则运动，所以B选项是正确的；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，所以C选项是正确的；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误；某固体或液

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N A＝V

V0

，而此式时气体不成立，故E错误．

答案：ABC

2．(多选)(2018·湖北六校联考)下列说法正确的是( )

A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素

E．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大

解析：布朗运动是固体颗粒在液体中的运动，反映液体分子的运动，故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大，r<r0，分子力随r增大而减小，当r＝r0时，分子力等于零，然后随r的增大先增大再减小，故B错误；由于r＝r0时分子势能最小，若分子之间距离开始时小于r0，则随着分子距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确；分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D正确；温度升高，分子平均动能增大，但单个分子运动不确定，故E错误．

答案：ACD

3．(多选)(2018·湖北八市联考)下列说法正确的是( )

A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

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

1

C．外界对物体做功，物体内能一定增大

D．当分子间的距离增大时，分子力一定减小

E．用油膜法估测分子直径的实验中，把用酒精稀释过的油酸滴在水面上，待测油酸面扩散后又收缩的原因是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复以及酒精挥发后液面收缩

解析：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但是内能不一定越大，因为内能还与物体的体积、质量有关，选项A正确；当分子力表现为斥力时，分子间距离小于r0，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项B正确；改变内能的方式有两种，做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，选项C错误；由于不知道一开始分子间的距离，所以当分子间的距离增大时，分子力可能增大，也可能减小，选项D错误；根据油膜法测分子直径的实验原理和步骤知，选项E正确．

答案：ABE

4．(多选)下列对气体、液体和固体相关知识的理解正确的是( )

A．用热针尖接触蜡纸，蜡纸上的石蜡熔解区域呈圆形，这是非晶体各向同性的表现

B．一定温度下饱和蒸汽的分子数密度为一定值，温度升高，饱和蒸汽的分子数密度增大

C．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大D．夏天天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，减少水分蒸发

E．饱和蒸汽是指液体不再蒸发，蒸汽不再液化时的状态

解析：用热针尖接触蜡纸，蜡纸上的石蜡熔解区域呈圆形，这是非晶体各向同性的表现，A选项正确；一定温度下饱和蒸汽的分子数密度为一定值，温度升高，饱和蒸汽的分子密度增大，B选项正确；温度升高，分子平均动能增大，但是压强与分子平均动能和分子密集程度有关，C选项错误；经常松土，可以使土壤疏松，破坏土壤中的毛细管，减少水分蒸发，D选项正确；饱和蒸汽是指液体蒸发与蒸汽液化相平衡的状态，液体仍在蒸发，蒸汽仍在液化，E选项错误．

答案：ABD

5.(2018·赣中南五校联考)如图所示，用质量为m、面积为S的可动水平活塞将一定质量的理想气体密封于悬挂在天花板上的汽缸中，当环境的热力学温度为T0时，活塞与汽缸底部的高度差为h0，由于环境温度逐渐降低，活塞缓慢向上移动距离Δh.若外界大气压恒为p0，密封气体的内能U与热力学温度T的关系为U＝kT(k为取正值的常数)，汽缸导热良好，与活塞间的摩擦不计，重力加速度大小为g，求此过程中：

(1)外界对密封气体做的功W；

(2)密封气体向外界放出的热量Q.

解析：(1)活塞缓慢移动的过程，封闭气体做等压变化，有W＝pSΔh，其中pS＝p0S－mg，

2

3 解得W ＝(p 0S －mg )Δh .

(2)根据热力学第一定律可知，该过程中气体减少的内能为ΔU ＝Q －W ，

由U ＝kT 可知ΔU ＝k ΔT ，此处ΔT 仅为数值

根据盖—吕萨克定律可得

h 0S T 0＝（h 0－Δh ）S T 0－ΔT ， 解得Q ＝⎝ ⎛⎭

⎪⎫p 0S －mg ＋kT 0h 0Δh . 答案：(1)(p 0S －mg )Δh

(2)⎝ ⎛⎭

⎪⎫p 0S －mg ＋kT 0h 0Δh 6．(2017·全国卷Ⅱ)(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．

A ．气体自发扩散前后内能相同

B ．气体在被压缩的过程中内能增大

C ．在自发扩散过程中，气体对外界做功

D ．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功

E ．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

(2)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度为T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .

(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；

(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；

(ⅲ)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．

解析：(2)(ⅰ)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝m V 0，① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为

ρ(T )＝m V T ，②

由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V T T ，③

联立①②③式得

ρ(T )＝ρ0T 0T

.④

4气球所受到的浮力为

f＝ρ(T b)gV.⑤

联立④⑤式得

f＝Vgρ0

T0

T b

.⑥

(ⅱ)气球内热空气所受的重力为

G＝ρ(T a)Vg.⑦

联立④⑦式得

G＝Vgρ0

T0

T a

.⑧

(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mg＝f－G－m0g.⑨

联立⑥⑧⑨式得

m＝VpT0

⎝

⎛

⎭⎪

⎫

1

T b

－

1

T a－

m0.⑩

答案：(1)ABD (2)见解析

7．(2018·全国卷Ⅲ)(1)如图所示，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­V图

中从a到b的直线所示．在此过程中________．

A．气体温度一直降低

B．气体内能一直增加

C．气体一直对外做功

D．气体一直从外界吸热

E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功

(2)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．

解析：(1) 一定质量的理想气体从a到b的过程，体积增大，对外做功；压强增大，由理想气体

5 状态方程pV T

＝C 可知，温度一直升高，内能一直增加；根据热力学第一定律，可知气体一直从外界吸热，气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，选项AE 错误，BCD 正确．

(2)设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p ，此时原左、右两边气体长度分别变为l 1′和l 2′

.

由力的平衡条件有

p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)，①

式中为水银密度，g 为重力加速度大小．

由玻意耳定律有p 1l 1＝pl 1′，②

p 2l 2＝pl 2′，③

l 1′－l 1＝l 2－l 2′，④

由①②③④式和题给条件得l 1′＝22.5 cm ⑤

l 2′＝7.5 cm.⑥

答案：(1)BCD (2)7.5 cm

8．(2018·全国卷Ⅱ)(1)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 ．气体体积变化时，其内能可能不变

E ．气体的内能包括气体分子热运动的动能

(2)如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b 间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g

.

解析：(1)气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故AC 错，BE 对；根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发生变化时，内能可能不变，故

6 D 正确；

(2)开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1，①

根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ，②

联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭

⎪⎫1＋mg p 0S T 0.③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2

T 2

，④

式中V 1＝SH ，⑤

V 2＝S (H ＋h )．⑥

联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H

⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg

p 0S T 0

.⑦

从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h ⑧

答案：(1)BDE (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪

⎫1＋mg

p 0S T 0

(p 0S ＋mg )h