1、第 1 页（共 12 页）专题 15 选修 3-31 （ 2019新课标全国 卷） （5 分）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度_（填“高于 ”“低于” 或“等于”）外界温度，容器中空气的密度_（填“ 大于”“小于” 或“ 等于 ”）外界空气的密度。【答案】低于 大于【解析】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积0Q增大，气体对外界做功，即
2、 ，根据热力学第一定律可知： ，0W 0UQW故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度。最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程： ，又 ，m 为容器内气体质量。联PVnRTV立得： ，取容器外界质量也为 m 的一部分气体，由于容器内温度 T 低于外界PmnRT温度，故容器内气体密度大于外界。2 （ 2019新课标全国 卷） （10 分）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13
3、m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.210 -2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.010 6 Pa；室温温度为 27 。氩气可视为理想气体。（1 ）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；（2 ）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ，求此时炉腔中气体的压强。【答案】（1）p 2=3.2107 Pa （2）p 3=1.6108 Pa【解析】（1）设初始时每瓶气体的体积为 V0，压强为p 0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p 1。假设体积为V 0、压强为p 0的气体压强变为p 1时，其体积膨胀为V 1。由玻意耳
4、定律第 2 页（共 12 页）p0V0=p1V1 被压入进炉腔的气体在室温和p 1条件下的体积为10设10 瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p 2，体积为V 2。由玻意耳定律p2V2=10p1 联立式并代入题给数据得p2=3.2107 Pa （2 ）设加热前炉腔的温度为T 0，加热后炉腔温度为T 1，气体压强为 p3，由查理定律310联立式并代入题给数据得p3=1.6108 Pa 3 （ 2019新课标全国 卷） （5分）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T 1、T 2、T 3。用N 1、N 2、N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位
5、时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N 1_N2，T 1_T3，N 2_N3。（填“大于”“ 小于”或“等于”）【答案】大于 等于 大于【解析】1、2 等体积，2、3 等压强由 pV=nRT 得： = ，V 1=V2，故 =1pT21pT2，可得：T 1=2T2，即 T1T2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故 N1N2；由于 p1V1= p3V3；故 T1=T3；则 T3T2，又 p2=p3，2 状态分析密度大，分析运动缓慢，单个分子平均作用力小，3 状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大。故3 状态碰撞容器壁分子较少，即 N2N3。4 （ 2019新课标全国 卷） （10
6、 分）如图，一容器由横截面积分别为2 S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔第 3 页（共 12 页）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p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，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）p 10= （p 0+p） （2 ）12014=2pV（【解析】（1）设抽气前氢气的压强为 p10，根据力的平衡条件得（p 10p）2S =（p 0p）
7、 S得 p10= （p 0+p）2（2 ）设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1 和 V1，氢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V12V0=2（V 0V2）联立式解得104pp10=2V（5 （ 2019新课标全国 卷） （5分）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_第 4 页（共 12 页）_。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_。【答案】使油酸在浅盘的
8、水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出 1mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 油膜稳定后得表面积 S。【解析】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出 N 滴油酸溶液的体积 V，用 V与 N 的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度 h 可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积 S，以计算厚度 。VhS6 （ 2019新课标全国 卷） （10 分）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量
9、的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。（1 ）求细管的长度；（2 ）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。【答案】（1）L=41 cm （2）T=312 K【解析】（1）设细管的长度为 L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h 1，被密封气体的体积为 V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V 1，压强为p 1。由玻意耳定律有pV=p1V1 由力的平衡条件
10、有p=p0+gh 第 5 页（共 12 页）p1=p0gh 式中，、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小，p 0为大气压强。由题意有V=S（ Lh1h） V1=S（Lh） 由式和题给条件得L=41 cm （2 ）设气体被加热前后的温度分别为T 0和T，由盖 吕萨克定律有10V由式和题给数据得T=312 K 7 （ 2019北京卷） 下列说法正确的是A温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C气体压强仅与气体分子的平均动能有关D气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变【答案】A【解析】根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和
11、分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强。A温度是分子平均动能 的 标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故 A 正确；B内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故 B 错误；C 由压强公式 可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，故PVnRTC 错误；D温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D 错误。8 （ 2019江苏卷） 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
12、保持不变第 6 页（共 12 页）【答案】CD【解析】分子的无规则运动则为分子的热运动，由分子动理论可知，分子热运动不可能停止，故 A 错误；密闭容器内的理想气体，温度不变，所以分子平均动能不变，但并不是每个分子的动能都相等，故 B 错误，C 正确；由于没有外界影响且容器密闭，所以分子的密集程度不变，故 D 正确。9 （ 2019江苏卷） 由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为 （选填“ 引力 ”或“ 斥力”）分子势能E p和分子间距离r的关系图象如题13A-1图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子E p的是图中 （选填“A ”“B”或“
13、C”）的位置【答案】引力 C【解析】由于在小水滴表面层中，水分子间的距离大于 ，所以水分子之间的相互作0r用总体上表现为引力，由于当分子间距离为 时，分子间作用力为 0，分子势能最小即0r图中的 B 点，由于表面层中分子间距大于 ，所以能总体反映小水滴表面层中水分子势能的是 C 位置。 10 （2019江苏卷）如题13A-2图所示，一定质量理想气体经历A B的等压过程，BC的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中BC过程中内能减少900 J求ABC过程中气体对外界做的总功第 7 页（共 12 页）【答案】W=1 500 J【解析】由题意可知， 过程为等压膨胀，所以气体对外做功为：AB， 过程：
14、由热力学第一定律得： ，则气体对外界1BPVC2WU做的总功为： ，代入数据解得： 。12W150J11 （2019东北三省四市高考二模）下列说法正确的是A空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性B第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律C 对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大D用温度计测量温度是根据热平衡的原理E随着科技的发展，热机的效率定能达到 100%【答案】BCD【解析】热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行的。故 A
15、 错误。第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律。故 B 正确。理想气体内分子之间的相互作用忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大。故 C 正确。用温度计测量温度是根据热平衡的原理，故 D 正确。根据热力学第二定律可知，即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到 100%故 E 错误。12 （2019安徽省六安市第一中学、合肥八中、阜阳一中三校高三最后一卷）下列说法中正确的是A针尖加热后接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡为第 8 页（共 12 页）晶体B温度一定时，当人们逐渐感到潮湿，则此时
16、空气的绝度湿度一定增大C两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的内能D一切与热现象的对应的自发过程都是不可逆的E若气体分子总数不变而气体温度升高，则气体压强可能不变【答案】BDE【解析】针尖加热后接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母为晶体，选项 A 错误；温度一定时，当人们逐渐感到潮湿，则此时空气的绝度湿度一定增大，选项 B 正确；两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的温度，选项 C 错误；根据热力学第二定律可知，一切与热现象的对应的自发过程都是不可逆的，选项 D 正确；若气体分子总数不变而气体温度升高，若气体的体积变大，则气体压强可能不变，
17、选项 E 正确。13 （2019辽宁省辽阳市高考物理二模）下列说法正确的是A食盐晶体中的钠离子氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性B液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性C功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功D水黾能停在水面上，是因为液体表面张力的作用E外界对物体做功时，物体的内能一定增加【答案】ABD【解析】食盐晶体中的钠离子氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性。故 A 正确；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质。所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。故 B 正确；根据热力学第二定律，热量也可以全部转化为功，但必须发生其它的一些变化。故 C 错
18、误；水黾能停在水面上，是因为液体表面张力的作用。故 D 正确；根据热力学第一定律，外界对物体做功（ W0），但如果和外界热交换不明确的话，物体的内能也不一定增加。故 E 错误。14 （2019江西省名校 2018-2019 学年高三 5 月联合考）夏天的中午，雨过天晴，高三学生甲同学从家里出发骑自行车前往学校上课，则下列说法正确的是A出发前，甲同学给自行车打气，若环境温度不变，发现越打气越困难，这是因为自行车车胎内气体气压增大B出发后，甲同学感觉十分闷热，潮湿，这是因为此时空气相对湿度较大，人体皮肤第 9 页（共 12 页）水分不会蒸发C甲同学经过学校内池塘边时，发现池塘中莲花的花粉散落在水中
19、，并且在缓慢运动，这是花粉在水中做布朗运动D来到教室，甲同学看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿，雨水附着在玻璃上，说明水对玻璃是浸润的E开始上课后，为了给教室降温，甲同学打开空调，此时空调机从教室内吸收的热量少于向教室外排放的热量【答案】ADE【解析】A、车胎容积一定，向自行车内打气时，车胎内的气体越来越多，环境温度不变，气体压强越来越大，用打气筒打气时，车胎内气体对打气筒的压力越来越大，所以打气时感觉越来越费力，故选项 A 正确；B、感觉十分闷热，潮湿，这是因为此时空气相对湿度较大，人体皮肤表面的汗液难以蒸发，故选项 B 错误；C、布朗运动是微小颗粒的运动，在光学显微镜下能看到，较大的颗粒不做
20、布朗运动，所以发现池塘中莲花的花粉散落在水中，并且在缓慢运动，这不是布朗运动，故选项 C 错误；D、浸润指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，此时看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿，雨水附着在玻璃上，说明水对玻璃是浸润的，故选项 D 正确；E、空调机在制冷过程中，从教室内吸收的热量少于向教室外放出的热量，因为电能也部分转化为热能，故选项 E 正确。15 （2019山东省高考模拟）如图所示，气缸放置在水平平台上，活塞质量为 10 kg，横截面积为 50 cm2，厚度为 1 cm，气缸全长为 21 cm，大气压强为 1.0105 Pa，当温度为 7 时，活塞封闭的气柱长
21、10 cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。（g 取 10 m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字）（1 ）将气缸倒过来放置，若温度上升到 27 ，求此时气柱的长度；（2 ）汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度。第 10 页（共 12 页）【答案】（1）16.1 cm （2）100 【解析】以活塞为研究对象，汽缸未倒过来时，有 p0S+mg pS汽缸倒过来后，有 pS+mg p0S温度为 7 不变，根据玻意耳定律有 pSl0 pSl联立解得：l l0 15 cm32（1 ）温度由 7 升高到 27 的过
22、程中，封闭气体压强不变，有12lST解得 l16.1 cm（2 ）活塞刚好接触平台时，气体的温度为 T，则由盖吕萨克定律知12VT即21lST解得：T373 K， 故 t 016 （2019湖南省怀化市高三统一模拟）如图所示，导热性能极好的气缸静止于水平地面上，缸内用横截面积为 S、质量为 m 的活塞封闭着一定质量的理想气体。在活塞上放一砝码，稳定后气体温度与环境温度相同，均为 T1。当环境温度缓慢下降到 T2 时，活塞下降的高度为h；现取走砝码，稳定后活塞恰好上升h。已知外界大气压强保持不变，重力加速度为 g，不计活塞与气缸之间的摩擦，T 1、T 2 均为热力学温度，求：（1 ）气体温度为 时，气柱的高度；1T（2 ）砝码的质量。【答案】（1） （2 ）1hHT012pSmgTM【解析】（1）设气体温度为 时，气柱的高度为 ，环境温度缓慢下降到 的过程1H2T第 11 页（共 12 页）是等压変化，根据盖-吕萨克定律有 12()HShST解得12hTH（2 ）设砝码的质量为 ，取走砝码后的过程是等温变化M0()mgpS2VHhS33由玻意耳定律得 2p联立解得012SmgTM第 12 页（共 12 页）
