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1选修3－3(限时：40分钟)1．(2013·重庆·10)(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功(2)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．答案(1)B(2)－Δpp0＋ΔpV0解析(1)房间没有密闭，对房间内气体加热时，内外压强始终相等，但温度升高时，气体分子的平均动能变大，A项错，B项对．此时室内外空气密度应相等，C项错．室内气体膨胀对外做功，对室外气体做正功，D项错．(2)对轮胎内气体进行研究：由于等温变化则有p0V0＝(p0＋Δp)V′所以V′＝p0p0＋ΔpV0所以ΔV＝V′－V0＝－Δpp0＋ΔpV02．(2013·江苏·12)如图1所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A―→B和C―→D为等温过程，B―→C和D―→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”．图1(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A―→B过程中，外界对气体做功B．B―→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C―→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D―→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化2(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A―→B”、“B―→C”、“C―→D”或“D―→A”)．若气体在A―→B过程中吸收63kJ的热量，在C―→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.(3)若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A状态时的23.求气体在B状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，计算结果保留一位有效数字)答案(1)C(2)B―→C25(3)4×1025m－3解析(1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，A―→B为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A错；B―→C过程为绝热过程，气体体积增大对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小，B错；C―→D为等温过程，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；D―→A为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D错．(2)在以上循环过程中，内能减少的过程是B―→C.由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得W＝25kJ.(3)A―→B为等温过程有pAVA＝pBVB，解得VB＝15L，B状态时单位体积内分子数n＝NAVB，解得n≈4×1025m－3.3．(1)关于热力学定律，下列说法正确的是________．A．物体的温度不能降到0KB．一定量气体，吸热200J，内能减少20J，气体对外做功220JC．任何固体在全部熔化前，温度都是保持不变的D．利用高科技手段，可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化E．一定质量的100°C的水吸收热量后变成100°C的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能(2)如图2甲所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热汽缸，汽缸的横截面积S＝2.5×10－3m2.汽缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根细杆与天花板固定好．汽缸内密封有温度t0＝27°C，压强为p0的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0.若外界大气的压强p0不变，当密封气体温度t升高时力传感器的读数F也变化，描绘出F－t图象如图乙所示，求：3图2①力传感器的读数为5N时，密封气体的温度t；②外界大气的压强p0.答案(1)ABE(2)①32°C②1.2×105Pa解析(1)0K为宇宙的最低温度，只能接近不能达到，选项A正确；由热力学第二定律可知，ΔU＝Q＋W，W＝－20J－200J＝－220J，选项B正确；只有晶体在全部熔化前，温度才是保持不变的，选项C错误；由热力学定律可知，热量的散失具有不可逆性，不能完全收集起来而不引起其他变化，选项D错误；一定质量的100°C的水吸收热量后变成100°C的水蒸气，内能不变，但体积增大，对外做功，说明吸收的热量大于增加的内能，选项E正确．(2)①由题图乙可知5N300N＝t－27°C327°C－27°C得出t＝32°C②温度t1＝327°C时，密封气体的压强p1＝p0＋FS＝p0＋1.2×105Pa密封气体发生等容变化，则p0273＋t0＝p1273＋t1联立以上各式并代入数据解得p0＝1.2×105Pa4．(1)下列说法中正确的有________．A．“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸分子的直径等于油酸酒精溶液的体积除以相应油酸膜的面积B．布朗运动中，悬浮在液体中的固体颗粒越小、液体的温度越高，布朗运动越剧烈C．质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同D．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性(2)如图3所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为h＝19cm，封闭端空气柱长度为L1＝40cm.为了使左、右两管中的水银面相平，(设外界大气压强p0＝76cmHg，空气柱温度保持不变)试问：4图3①需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱？此时封闭端空气柱的长度是多少？②注入水银过程中，外界对封闭空气做________(填“正功”“负功”或“不做功”)，气体将______(填“吸热”或“放热”)．答案(1)BD(2)①39cm30cm②正功放热解析(1)“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸分子的直径等于油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以相应油膜的面积，选项A错误；布朗运动与固体颗粒大小、液体温度有关，固体颗粒越小、液体温度越高，布朗运动越明显，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能就相同，选项C错误；根据液晶的特性，选项D正确．(2)①设U形管横截面积为S，左、右两管中的水银面相平后，封闭端空气柱长为L2.对空气柱有(p0－19cmHg)SL1＝p0SL2，得L2＝30cm故需要再注入39cm的水银柱②正功放热5．(1)如图4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()图4A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态D．乙分子的运动范围为x≥x1(2)如图5所示，两端开口的汽缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，面积分别为S1＝20cm2，S2＝10cm2，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M的重物C连接，静止时汽缸中的空气压强p1＝1.2atm，温度T1＝600K，汽缸两部分的气柱长均为L.已知大气压强p0＝1atm＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2，缸内5空气可看做理想气体，不计摩擦．求：图5①重物C的质量M是多少；②降低汽缸中气体的温度，活塞A将向右移动，在某温度下活塞A靠近D处时处于平衡，此时缸内气体的温度是多少．答案(1)BD(2)①2kg②400K解析(1)由题图可知，乙分子在P点(x＝x2)时，动能最大，速度最大，加速度为零，由于两分子总能量为零，所以，乙分子在P点(x＝x2)时有Ek＋(－E0)＝0，解得Ek＝E0，A错误，B正确；乙分子在Q点(x＝x1)时，动能并非最大，即加速度不等于零，不是平衡状态，C错误；乙分子在x1处时，分子势能为零，动能亦为零，由Ek≥0，Ep＝－Ek≤0得乙分子的运动范围为x≥x1，选项D正确．(2)①活塞整体受力平衡，则有p1S1＋p0S2＝p0S1＋p1S2＋Mg代入数据，得M＝2kg②A靠近D处时，后来，力的平衡方程没变，所以气体压强没变由等压变化有S1＋S2LT1＝S2·2LT2代入数据得T2＝400K6．(1)以下说法中正确的是________．A．现在教室内空气中的氮气和氧气的分子平均动能相同B．用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52J，这时空气的内能增加了76J，则空气从外界吸热128JC．有一分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b，当a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小D．显微镜下观察到的布朗运动是液体分子的无规则运动E．一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的(2)潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力使容器浮出水面．假设在深10m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，铁箱内充满水，潜水员先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内，排出部分水，如图6所示．已知铁箱质量为560kg，容积为1m3，水底温度恒为7°C，外界大气压强恒为p0＝1atm＝1.0×105Pa，水的密度为1.0×103kg/m3，忽略铁箱壁的厚度、铁箱的高度及打入空6气的质量，求至少要打入多少体积的1atm、27°C的空气才可使铁箱浮起(g取10m/s2)．图6答案(1)ACE(2)1.2m3解析(1)温度是分子平均动能的标志，教室中氮气和氧气温度相同，故分子平均动能相同，选项A正确；根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，可得Q＝76J－52J＝24J，选项B错误；分子力为零时，分子间的距离为r0，它们具有的分子势能最小，选项C正确；布朗运动是固体悬浮颗粒的运动，选项D错误；根据热力学第二定律，选项E正确．(2)设打入的空气体积为V1，到湖底后，这部分空气的体积为V2.湖底的压强p2＝p0＋p水＝p0＋ρ水gh＝2atm铁箱充气后所受浮力为F浮＝ρ水gV2上浮的条件是ρ水gV2－mg≥0有V2≥mρ水＝560103m3＝0.56m3由理想气体状态方程有p0V1T1＝p2V2T2得V1＝p2V2T2·T1p0≤2×0.56280×3001m3＝1.2m3故至少需要打入1.2m3的1atm、27°C的空气．7．(1)如图7是一定质量的理想气体的p－V图，气体从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2.下列说法中正确的是______．图7A．T1T2B．从C→D过程放出的热量等于外界对气体做的功C．若气体沿直线由A→B，则气体的温度先降低后升高D．从微观角度讲B→C过程压强降低是由于分子的密集程度减少而引起的7E．若B→C过程放热200J，D→A过程吸热300J，则D→A过程气体对外界做功100J(2)如图8所示，一上端开口的圆筒形导热汽缸竖直静置于地面，汽缸由粗、细不同的两部分构成，粗筒的横截面积是细筒横截面积S(cm2)的2倍，且细筒足够长．粗筒中一个质量和厚度都不计的活塞将一定量的理想气体封闭在粗筒内，活塞恰好在两筒连接处且与上壁无作用，此时活塞相对于汽缸底部的高度h＝12cm，大气压强p0＝75cmHg.现把体积为17S(cm3)的水银缓缓地从上端倒在活塞上方，在整个过程中气体温度保持不变，不计活塞与汽缸壁间的摩擦．求活塞静止时下降的距离x.图8答案(1)ABE(2)2cm解析(1)p－V图线为反比例函数图线，由理想气体状态方程pVT＝C可知，图线离原点越远温度越高，即T1T2，A正确；从C→D过程为等温过程，气体体积减小，压强增大，由热力学第一定律可知，B正确；从A→B过程，虚线与等温线AB的距离先增加再减小，气体的温度先升高再降低，C错误；从B→C过程气体体积不变，分子的密集程度不变，压强降低是由于温度减小，分子平均速率减小而引起的，D错误；状态C、状态D温度相同有相同的内能，A、B温度相同有相同的内能，由热力学第一定律分析可得E正确．(2)以汽缸内封闭气体为研