专题23 选修33常考四类题型高三物理备战一模寒假攻关.docx
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专题23选修33常考四类题型高三物理备战一模寒假攻关
2020年高三物理寒假攻关---备战一模
第一部分考向精练
专题23选修3-3常考四类题型
1.热学基本概念和规律
(1)分子动理论与内能
①分子动理论
a.物体是由大量分子组成的:
油膜法测分子直径d=
。
b.分子的热运动:
分子永不停息的无规则运动。
证据:
扩散现象、布朗运动。
c.分子间存在相互作用力,如图1所示。
②温度和温标
a.热平衡定律:
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
b.摄氏温度t与热力学温度T的关系:
T=t+273.15K
③内能
a.分子动能
温度是分子热运动平均动能的标志。
b.分子势能:
如图2所示
c.内能:
是对于物体而言。
物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。
(2)气体状态方程
①玻意耳定律(等温):
p1V1=p2V2。
②查理定律(等容):
=
。
③盖—吕萨克定律(等压):
=
。
④理想气体状态方程:
=
。
(3)固体、液体、液晶
①固体
a.晶体
形状规则,有固定熔点。
单晶体:
各向异性的性质;多晶体:
各向同性。
有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。
那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。
例如均由碳原子组成的石墨和金刚石。
b.非晶体
无确定几何形状,物理性质各向同性,无固定熔点。
同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。
物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的,是能够相互转化的,例如天然水晶和石英玻璃。
②液体
a.表面张力:
使液体表面积收缩到最小。
b.浸润和不浸润:
是分子力作用的表现。
一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系。
如图3所示。
水可以浸润玻璃,但水不能浸润蜂蜡和石蜡;水银不浸润玻璃,但水银浸润铅。
c.毛细现象:
浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象。
d.液晶:
具有液体的流动性;具有晶体的光学各向异性。
e.饱和汽与饱和气压
饱和汽:
与液体处于动态平衡的蒸汽。
饱和气压:
在一定温度下,饱和汽的压强。
随温度而变。
绝对湿度:
用空气中所含水蒸气的压强p1来表示。
相对湿度:
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和气压的比值。
相对湿度=
(4)热力学定律
①热力学第一定律:
ΔU=Q+W。
②热力学第二定律
a.不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化。
b.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功,而不引起其他变化。
2.气体压强的几种求法
(1)参考液片法:
选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强。
(2)力平衡法:
选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强。
(3)等压面法:
在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
(4)牛顿第二定律法:
求解加速运动系统中封闭气体压强,通常选与气体接触的液柱或活塞研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解。
类型一分子动理论
【例1】(2019·河北唐山三模)(多选)下列说法正确的是( )
A.悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了水分子的热运动
B.一定质量的理想气体对外做功时,它的内能一定减小
C.热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体
D.液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离而产生的
E.将两个分子由距离极近移动到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增加
【答案】ADE
【解析】悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了水分子的热运动,故A正确;根据热力学第一定律,一定质量的理想气体对外做功时(W<0),气体和外界热交换不明确,内能不一定减小,故B错误;根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,内能多的物体温度不一定高,故C错误;液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离,分子力表现为引力而产生的,故D正确;将两个分子由距离极近移动到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增加,故E正确。
类型二气体热现象的微观意义、固体和液体
【例2】(2019·山西省三模)(多选)以下说法正确的是( )
A.单晶体和多晶体都表现出各向异性
B.叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果
C.当液体和固体的附着层内的分子距离比较小,分子力表现为斥力,从而形成浸润现象
D.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
E.晶体熔化时吸收的热量全部转化为分子势能
【答案】 CDE
【解析】 单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性,故A错误;叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用的结果,故B错误;当液体和固体的附着层内的分子距离比较小,分子力表现为斥力,从而形成浸润现象,故C正确;晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,例如,天然水晶是晶体,而熔化以后再凝结的水晶(即石英玻璃)为非晶体,故D正确;晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度不变,分子的平均动能不变,晶体熔化时吸收的热量全部转化为分子势能,故E正确。
类型三气体实验定律和理想气体状态方程
【例3】(2019·南昌二模)有一如图所示导热性良好的U形容器,右管顶端封闭,容器的左、右两部分横截面积之比为1∶2。
容器内部密封一部分水银。
现测得右端部分的水银液面与容器顶端的高度h=5cm,左、右两部分容器的水银面的高度差H=15cm,设大气压p0=75cmHg,外界环境温度t=27℃,求:
(1)向左边的容器部分缓慢注入水银,直到两边容器的水银柱恰好相平齐时封闭气体的长度;
(2)当左、右两部分的水银柱相平齐后,将整个容器置于一温控室内,然后使温控室的温度缓慢升高,直到右端容器内被密封的气体的长度为5cm时,此时温控室的温度。
【答案】
(1)4cm
(2)390K
【解析】
(1)以右边容器内封闭的气体为研究对象,封闭气体等温变化,设当两管的水银液面相平齐时,右端被封闭的气体长度为h′。
初、末状态的压强和体积分别为:
p1=p0-ρgH,p2=p0,
根据等温变化可得:
p1hS=p2h′S,
解得:
h′=
=4cm。
(2)空气柱的长度变为开始时的长度h时,右管水银面下降1cm,则左管水银面会上升2cm,此时两侧水银面高度差为h0=3cm,此时空气柱的压强:
p3=p0+ρgh0
根据等容变化得到:
=
其中T=(27+273)K=300K
解得:
T′=390K。
类型四气体实验定律与图象、热力学第一定律等的综合问题
【例4】(2019·河南濮阳三模)(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度T关系如图所示,O、A、D三点在同一直线上。
则( )
A.由状态A变到状态B的过程中,气体吸收热量
B.由状态B变到状态C的过程中,气体从外界吸收热量,内能增加
C.C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D.D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E.D状态与A状态,相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等
【答案】 ADE
【解析】 气体从状态A变到状态B的过程中,体积不变,发生的是等容变化,气体不做功,W=0,温度升高,内能增加,ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,知Q>0,气体吸收热量,故A正确;由状态B变到状态C的过程中,温度不变,内能不变,ΔU=0,体积变大,气体对外界做功W<0,根据热力学第一定律知Q>0,气体从外界吸收热量,故B错误;气体从状态C到状态D发生等容变化,根据查理定律知p∝T,TC>TD,所以pC>pD,即C状态气体的压强大于D状态气体的压强,故C错误;A点和D点在过原点的同一直线上,说明气体由状态A到状态D,压强不变,体积增大,分子的密集程度减小,状态D温度高,分子的平均动能大,状态A和状态D压强相等,所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少,故D正确;根据动量定理知,F=
,压强p=
,所以p=
,因为状态D和状态A压强相等,所以相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等,故E正确。
1.(2019·宁夏石嘴山三中一模)下列说法中正确的是( )
A.“油膜法估测分子大小”的实验中,估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积
B.非晶体呈各向同性,晶体也有可能呈各向同性
C.雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果
D.不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力
E.物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多
2.(2019·河南郑州二模)一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d,其体积V与热力学温度T关系如图所示,O、a、d三点在同一直线上,ab和cd平行于横轴,bc平行于纵轴,则下列说法正确的是( )
A.由状态a变到状态b的过程中,气体吸收热量
B.由状态a变到状态b的过程中,每个气体分子的动能都会增大
C.从状态b到状态c,气体对外做功,内能减小
D.从状态c到状态d,气体密度不变
E.从状态a到状态d,气体内能增加
3.(2019·济南三模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,下列做法正确的是( )
A.用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1mL,则1滴溶液中含有油酸10-2mL
B.用浅盘装入适量的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,等油膜的形状稳定之后再描绘其形状
D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,再用刻度尺去量油膜的面积
E.根据1滴油酸溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=
,即油酸分子的直径
4.(2019·湖南衡阳二模)下列说法正确的是( )
A.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大
B.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
C.饱和汽压与温度和体积有关
D.第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
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NA=
5.(2019·安徽安庆高三二模)下列有关自然现象的描述或判断,正确的是( )
A.露珠通常呈现球状,是由于水的表面具有张力作用的结果
B.气体可以被压缩,但又不能无限地被压缩,说明气体分子间存在相互作用的斥力
C.在阳光的照射下,经常看见空气中尘埃所做的无规则运动是布朗运动
D.水和酒精混合后的总体积小于两者体积之和,说明分子间存在间隙
E.冰块打碎后,具有各种不同的形状,说明冰不是晶体
6.(2019·湖北八校联合二模)下列说法正确的是( )
A.已知铜的密度和摩尔质量,可以估算铜分子的直径
B.晶体均具有规则的几何形状,但不一定具有各向异性的特征
C.绝对湿度相同,温度较低时相对湿度较大,感觉越潮湿
D.当液体与固体之间表现为浸润时,附着层内分子间的作用表现为引力
E.密闭在汽缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
7.(2020·广东省肇庆市高中毕业班统考)(多选)如图所示,在一定质量的理想气体的压强随体积变化的pV图象中,气体先后经历了ab、bc、cd、da四个过程,其中ab垂直于cd,ab垂直于V轴且与p轴平行,bc、da是两条等温线。
下列判断正确的是( )
A.气体在状态a时的温度低于在状态c时的温度
B.从a→b的过程,气体分子密集程度不变,分子平均动能增加
C.从a→b→c的过程,气体密度不断减小,温度先升高后不变
D.从c→d的过程,气体放出的热量大于外界对气体做的功
E.从a→b→c→d的过程,设气体对外做功为W1,外界对气体做功为W2,气体吸热为Q1,放热为Q2,则W1-W2 8.(2019·河南省八市三模)如图所示,粗细均匀的U形管中,封闭了两段水银柱和两部分空气柱,水银柱A的长度h1=25cm,位于左侧封闭端的顶部。 水银柱B与A之间的空气柱长度L1=12.5cm,右侧被活塞C封闭的空气柱长度L2=12.5cm,已知玻璃管周围环境温度t=27℃时,右侧封闭空气柱的压强恰为p0=75cmHg,水银柱B左右两部分液面的高度差h2=45cm。 保持环境温度t=27℃不变,缓慢拉动活塞C,求: (1)当水银柱A恰好对U形管的顶部没有压力时,右侧封闭气体的压强为多少? (2)当U形管内B部分的水银面相平时,活塞C共向上移动多少? 9.(2019·四川成都二诊)如图所示为一个带有阀门K、容积为2dm3的容器(容积不可改变)。 先打开阀门让其与大气连通,再用打气筒向里面打气,打气筒活塞每次可以打进1×105Pa、200cm3的空气,忽略打气和用气时气体的温度变化。 (设外界大气的压强p0=1×105Pa) (1)若要使气体压强增大到5.0×105Pa,应打多少次气? (2)若上述容器中装的是5.0×105Pa的氧气,现用它给容积为0.7dm3的真空瓶充气,使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105Pa,则可充多少瓶? 10.(2019·山东泰安模拟)竖直放置的粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银,水平部分有一空气柱,各部分长度如图所示,单位为cm.现将管的右端封闭,从左管口缓慢倒入水银,恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中.已知大气压强p0=75cmHg,环境温度不变,左管足够长.求: (1)此时右管封闭气体的压强; (2)左管中需要倒入水银柱的长度. 参考答案 1.【答案】 BCE 【解析】 “油膜法估测分子大小”的实验中,估算油酸分子直径用的是油酸的体积除以油膜的面积,A错误;非晶体呈各向同性,多晶体也呈各向同性,而单晶体表现为各向异性,B正确;雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果,C正确;不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力,D错误;温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度,物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,E正确。 2.【答案】 ADE 【解析】 由状态a到状态b的过程中,气体体积不变,则W=0,温度升高,则ΔU>0,根据ΔU=W+Q可知气体吸收热量,A正确;由状态a变到状态b的过程中,气体的温度升高,则气体分子的平均动能增大,但不是每个气体分子的动能都会增大,B错误;从状态b到状态c,气体温度不变,内能不变,体积变大,则气体对外做功,C错误;从状态c到状态d,气体体积不变,则气体的密度不变,D正确;从状态a到状态d,气体温度升高,则内能增加,E正确。 3.【答案】 BCE 【解析】 用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1mL,则1滴溶液的体积是10-2mL,其中含有的油酸体积小于10-2mL,A错误;用浅盘装入适量的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上,B正确;用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,等油膜的形状稳定之后再描绘其形状,C正确;将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,通过数取格子数的方法去计算油膜的面积,D错误;根据1滴油酸溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d= ,即油酸分子的直径,E正确。 4.【答案】 ABD 【解析】 气体放出热量的同时外界可能对气体做功,气体的内能可能增大,则气体分子的平均动能可能增大,故A正确;当分子力表现为斥力时,分子力随分子间距离的减小而增大,需要克服分子斥力做功,所以分子势能增大,故B正确;饱和汽压只与温度有关,故C错误;第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律,故D正确;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NA= ,此式对气体不成立,故E错误。 5.【答案】 ABD 【解析】 液体表面层里的分子比内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力,露珠呈球状是由于液体表面张力的作用,故A正确;气体能被压缩,说明分子之间存在间隙,而又不能无限地被压缩,说明气体分子间存在相互作用的斥力,故B正确;飞舞的尘埃是由于空气的对流而形成的,不是布朗运动,故C错误;酒精和水都是由分子构成的物质,由于分子之间存在一定的间隙,当二者混合时分子之间相互渗透,因此总体积减小,说明分子间有间隙,故D正确;区分是不是晶体要看是否具有确定的熔点,冰具有确定的熔点,是晶体,故E错误。 6.【答案】 ACE 【解析】 已知铜的密度和摩尔质量,可求铜的摩尔体积,铜分子可以看做一个个紧密排列的圆球,摩尔体积除以阿伏加德罗常数可求铜分子体积,根据圆球的体积公式可以估算铜分子的直径,故A正确;多晶体不具有规则的几何形状,也不具有各向异性的特征,故B错误;温度越低,饱和汽压越低,所以绝对湿度相同,温度较低时相对湿度较大,感觉越潮湿,故C正确;当液体与固体之间表现为浸润时,附着层内分子间的距离小于平衡距离,作用力表现为斥力,故D错误;一定质量理想气体发生等压膨胀时,温度一定升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁时的平均作用力增大,压强不变,单位时间单位面积器壁受到的撞击力相同,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少,故E正确。 7.【答案】 ABD 【解析】 根据理想气体状态方程可得: = ,所以有 = ,即气体在状态a时的温度低于在状态c时的温度,所以A正确;从a→b的过程,体积不变,压强升高,故温度升高,所以气体分子密集程度不变,分子平均动能增加,所以B正确;从a→b→c的过程,从a→b阶段的体积不变,温度升高,从b→c的阶段体积再增大,温度不变,所以C错误;从c→d的过程,压强不变,体积减小,温度降低,故内能减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可得气体放出的热量大于外界对气体做的功,所以D正确;从a→b→c→d的过程,始末温度不变,内能没有变化,根据热力学第一定律有ΔU=W2-W1+Q1-Q2=0,即W1-W2=Q1-Q2,所以E错误。 8.【答案】 (1)65cmHg (2)47.5cm 【解析】 (1)左侧气体做等温变化,有: p1SL1=p1′SL1′ p1=p0-ρgh2=30cmHg,p1′=25cmHg 解得: L1′=15cm 故水银柱B左右两部分液面的高度差变为 h2′=h2-2(L1′-L1)=40cm 右侧气体压强为 p2′=p1′+ρgh2′=65cmHg。 (2)B部分的水银面相平时,左侧液面下降 ,右侧液面上升 水银柱A下降,左侧气体压强仍为p1′=25cmHg 此时左右两侧气体压强相等,即右侧气体压强p″=25cmHg 右侧气柱做等温变化,有: p0SL2=p″SL2″ 解得: L2″=37.5cm; 则活塞上升的高度h=L2″-L2+ =47.5cm。 9.【答案】 (1)40次 (2)4瓶 【解析】 (1)设需要打气n次,以容器内原有的气体和n次打入的气体为研究对象, 则气体的初状态: p1=1.0×105Pa,V1=V0+nΔV 末状态: p2=5.0×105Pa,V2=V0, 其中: V0=2dm3,ΔV=0.2dm3 由玻意耳定律: p1V1=p2V2 代入数据解得: n=40次。 (2)设气体膨胀到气压为p3=2.0×105Pa时气体的体积为V3, 由玻意耳定律有: p2V2=p3V3 代入数据解得: V3=5dm3 真空瓶的容积为V瓶=0.7dm3 因: =4 故可充4瓶。 10.【答案】: (1)90cmHg (2)27cm 【解析】: (1)对右管中的气体,初态p1=75cmHg,V1=30S;末态体积: V2=(30-5)S=25S 由玻意耳定律得p1V1=p2V2 解得: p2=90cmHg (2)对水平管中的气体,初态压强: p=p0+15cmHg=90cmHg,V=11S; 末态压强: p′=p2+20cmHg=110cmHg 根据玻意耳定律得pV=p′V′ 解得V′=9S,水平管中的长度变为9cm,此时原来左侧19cm水银柱已有11cm进入到水平管中,所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是p′-p0-8cm=27cm
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