1、1第 18 讲 选修 3-3 热学非选择题(每小题 15 分,共 90 分)1.(1)下列说法中正确的是( )A.物体中分子热运动动能的总和等于物体的内能B.橡胶无固定熔点,是非晶体C.饱和汽压与分子密度有关,与温度无关D.热机的效率总小于 100%E.对于同一种气体,温度越高,分子平均动能越大(2)在室温恒定的实验室内放置着如图所示的粗细均匀的 L 形管,管的两端封闭且管内充有水银,管的上端和左端分别封闭着长度均为 L0=15 cm 的 A、B 两部分理想气体,已知竖直管内水银柱高度为 H=20 cm,A 部分气体的压强恰好等于大气压强。对 B 部分气体进行加热到某一温度,保持 A 部分气体
2、温度不变,水银柱上升 h=5 cm(已知大气压强为 76 cmHg,室温为 300 K)。试求:水银柱升高后 A 部分气体的压强;温度升高后 B 部分气体的温度。2.(2018 安徽六校二模)(1)两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力,它们随分子之间距离 r 的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线,实线是分子合力曲线。当分子间距 r=r0时,分子之间合力为零,则下列关于这两个分子组成系统的分子势能 Ep与两分子间距离 r 的关系曲线,可能正确的是 。 2(2)一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B,再变化到状态 C,其状态变化过程的 p-V 图像如图所示。已知该气体在状态
3、 A 时的温度为 27 。求:该气体在状态 B 时的温度;该气体从状态 A 到状态 C 的过程中与外界交换的热量。3.(1)对下列几种固体物质的认识,正确的有( )A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同(2)如图所示,双缸圆柱形容器竖直放置,右边容器高为 H,截面积为 S 的上端封闭。左边容器截面积为 2S,其上端与外界相通,左边容器中有一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为 M
4、的活塞。两容器由装有阀门 K 的极细管道相连,汽缸、活塞和细管都是绝热的。开始时阀门关闭,左边容器中装有理想气体,3平衡时活塞到容器底的距离为 H,右边容器内为真空。现将阀门打开,活塞缓慢下降,直至系统达到新的平衡,此时理想气体的温度增加为原来的 1.25 倍,已知外界大气压强为 p0,求:系统达到平衡时密封气体的压强;此过程中气体内能的增加量。4.(1)下列说法正确的是( )A.运送沙子的卡车停在水平地面上,在缓慢卸沙过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能,则胎内气体从外界吸热B.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是用镊子夹酒精棉球,点燃,在罐内绕一圈再抽出,迅速将火罐开
5、口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上,其原因是,当火罐内的气体体积不变时,温度降低,压强减小C.晶体的物理性质都是各向异性的D.一定量的理想气体从外界吸收热量,其内能一定增加E.分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生,并随着分子间距的变化而变化,分子间引力和斥力都随分子间距的减小而增大(2)如图所示,粗细均匀的 L 形细玻璃管 AOB,OA、OB 两部分长度均为 20 cm,OA 部分水平、右端开口,管内充满水银,OB 部分竖直、上端封闭。现将玻璃管在竖直平面内绕 O 点逆时针方向缓慢旋转 53,此时被封闭气体长度为 x。缓慢加热管内封闭气体至温度 T,使管内水银恰好不溢出管口。已
6、知大气压强为 75 cmHg,室温为 27 ,sin 53=0.8,cos 53=0.6, 111。求:12369(1)气体长度 x;(2)温度 T。45.(1)下列说法正确的是( )A.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,故液体表面存在张力B.悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动,这种运动是分子热运动C.把很多小的单晶体放在一起,就变成了非晶体D.第二类永动机没有违背能量守恒定律E.绝对零度不可达到(2)如图所示,体积为 V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为 2.4T0、压强 1.2p0的理想气体,p 0与 T0分别为大气的压强和
7、温度。已知:理想气体内能 U与温度 T 的关系为 U=T, 为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求:汽缸内气体与大气达到平衡时的体积 V1;在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量 Q。56.(2018 吉林梅河口五中一模)(1)下列说法正确的是( )A.当分子间距离为平衡距离时分子势能最大B.饱和汽压随温度的升高而减小C.对于一定质量的理想气体,当分子热运动变剧烈时,压强可以不变D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行E.由于液体表面分子间距大于液体内部分子间的距离,所以液体表面具有收缩的趋势(2)如图所示,内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上,汽缸
8、内部被活塞封有一定质量的理想气体,活塞横截面积为 S,质量和厚度都不计,活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起,弹簧处于原长。已知周围环境温度为 T0,大气压强为 p0,弹簧的劲度系数 k= (S 为活塞横截面积),原长为 l0,一段时间后,环境p0Sl0温度降低,在活塞上施加一水平向右的压力 F,使活塞缓慢向右移动,当压力增大到一定值时保持恒定,此时活塞向右移动了 0.2l0,缸内气体压强为 1.1p0。()求此时缸内的气体的温度 T1;()对汽缸加热,使气体温度缓慢升高,当活塞移动到距离汽缸底部 1.2l0时,求此时缸内的气体温度 T2。6答案精解精析非选择题1. 答案 (1)BDE (2)11
9、4 cmHg 579.2 K解析 (1)物体中分子热运动动能的总和与分子势能的总和等于物体的内能,故 A 错误;橡胶是非晶体,没有固定的熔点,故 B 正确;饱和汽压与温度有关,且随着温度的升高而增大,故 C 错误;热机的效率无法达到 100%,故 D 正确;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大,故 E 正确。(2)设 L 形管的横截面积为 S,水银柱上升前后 A 部分气体的压强分别为 pA和 pA,气体 A 的温度并没有发生变化,由玻意耳定律可得pAL0S=pA(L0-h)S解得 pA=114 cmHg设水银柱上升前后 B 部分气体的压强分别为 pB和 pB,温度分别是 T 和
10、 T,则pB=pA+H,pB=pA+h+H由理想气体状态方程可得=(pA+H)L0ST (pA+H+h)(L0+h)ST解得 T579.2 K2. 答案 (1)BCE (2)100 K 200 J解析 (1)由于 r=r0时,分子之间的作用力为零,当 rr0时,分子间的作用力为引力,随着分子间距离的增大,分子力做负功,分子势能增加,当 rr0时,随着距离的增大,分子引力和斥力都减小,但斥力减小快,分子力表现为引力,分子之间的距离增大时,分子力做负功,分子势能增大;相反 rr0,分子力表现为斥力,分子间距离越小,分子力做负功,分子势能增大,故可知当分子间距离为 r0时,分子具有最小势能,A 错误
11、。饱和汽9压随温度的升高而增大,B 错误。根据 =C 可得,对于一定质量的理想气体,当分子热运动变剧烈时,即温pVT度升高时,体积增大,压强可能不变,C 正确。由熵增加原理可知,一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行,D 正确。由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,产生表面张力,从而使液体表面具有收缩的趋势,故 E 正确。(2)()汽缸内的气体,初态时,压强为 p0,体积为 V0=Sl0,温度为 T0末态时,压强为 p1=1.1p0,体积为 V1=S(l0-0.2l0)根据理想气体状态方程可得 =p0V0T0p1V1T1解得 T1=0.88T0()当活塞移动到距汽缸底部 1.2l0时体积为 V2=1.2l0S,设气体压强为 p2,由理想气体状态方程可得: =p0V0T0p2V2T2此时活塞受力平衡p0S+F-p2S+k(1.2l0-l0)=0当活塞向右移动了 0.2l0后压力 F 保持恒定,活塞受力平衡p0S+F-1.1p0S-0.2l0k=0解得 T2=1.8T0