高中物理必修一必修3第3讲12

高效作业知能提升一、选择题1．下列说法错误的是()A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构C．凡各向同性的物质一定是非晶体D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的解析：晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确．各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误．答案：C2．下列哪些现象中，表面张力起了作用()A．身体纤细的小虫在平静的水面上自由活动B．小船浮在水面上C．毛笔插入水中，笔毛散开，拿出水面，笔毛合拢在一起D．打湿的鞋袜不容易脱下来答案：AC3．下面的表格是北京地区1～7月份气温与气压的对照表月份1234567平均最高气温/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大气压/(105Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.99607月份与1月份相比较()A．空气分子无规则热运动的情况几乎不变B．空气分子无规则热运动增强了C．单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了D．单位时间内空气分子对地面的撞击次数减少了解析：气体分子无规则热运动情况只与温度有关，由表可知，7月份温度高于1月份，故空气分子无规则热运动更加剧烈了，选项B正确；因为气体压强是由于气体分子对器壁的频繁撞击而产生的，由表可知，7月份单位时间内气体分子对地面撞击次数减少，D选项正确．答案：BD4．(2010·高考广东卷)如图1－2－8所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()图1－2－8A．体积不变，压强变小B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大D．体积变小，压强变小解析：本题考查气体的体积、压强、温度的关系．以细管中封闭气体为研究对象，当洗衣缸内水位升高时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意耳定律知，气体体积变小，故B项正确．答案：B5．图1－2－9为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB，对液面压力的变化量为ΔFA、ΔFB，则()图1－2－9A．水银柱向上移动了一段距离B．ΔVA＜ΔVBC．ΔpA＞ΔpBD．ΔFA＝ΔFB解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：pATA＝p′AT′A；对气体B：pBTA＝p′BT′A，又初始状态满足pA＝pB＋h，可见使A、B升高相同温度，p′A＝T′ATApA＝T′ATA·(pB＋h)，p′B＝T′ATApB，因此ΔpA＞ΔpB，液柱将向上移动，A、C正确；由ΔF＝Δps得ΔFA＞ΔFB，C正确，D错误；由于气体的总体积不变，因此ΔVA＝ΔVB，所以B错误．答案：AC6．封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多解析：体积不变，则单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，每个分子对器壁的撞击力增大，同时每秒撞击到单位面积器壁的分子数也增多，压强将增大，因此本题选B、D.答案：BD7．如图1－2－10所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强，则此时气体的压强为()图1－2－10A．100cmHgB．85cmHgC．95cmHgD．75cmHg解析：当有一半的水银推入细筒中时，由于粗筒截面积是细筒截面积的3倍，因此，细筒中水银高度为H2×3＝15cm，活塞A上方水银柱的总高度为h＝15cm＋H2＝20cm，因活塞A的重力不计，所以气体的压强p＝p0＋h＝95cmHg，C正确．答案：C二、非选择题8．为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器．测试过程可分为如下操作步骤：a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；c．用电加热器加热容器内的空气；d．将待测安全阀安装在容器盖上；e．盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内．(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写：__________；(2)若测得的温度分别为t1＝27℃，t2＝87℃，已知大气压强为1.0×105Pa，则测试结果是：这个安全阀能承受的最大内部压强是__________．解析：(1)将安全阀安装在容器盖上，然后密封空气，记录其初始温度t1，然后加热密封空气，待漏气时记录容器内空气温度t2，故正确操作顺序为deacb.(2)已知T1＝300K，T2＝360K，p0＝1.0×105Pa，由于密封空气的体积不变，由查理定律可得：p0T1＝pT2，p＝p0T2T1＝1.0×105×360300Pa＝1.2×105Pa.答案：(1)deacb(2)1.2×105Pa9．如图1－2－11，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气柱长为40cm.先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：图1－2－11(1)稳定后右管内的气体压强p；(2)左管A端插入水银槽的深度h.(大气压强p0＝76cmHg)解析：(1)插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0S＝p(l0－Δh/2)S，所以p＝78cmHg.(2)插入水银槽后左管压强：p′＝p＋Δh＝80cmHg，左管内外水银面高度差h1＝p′－p0ρg＝4cm，中、左管内气体p0l＝p′l′，l′＝38cm，左管插入水银槽深度h＝l＋Δh/2－l′＋h1＝7cm.答案：(1)78cmHg(2)7cm10．(1)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如图1－2－12所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则__________．(填入选项前的字母)图1－2－12A．pb＞pc，Qab＞QacB．pb＞pc，Qab＜QacC．pb＜pc，Qab＞QacD．pb＜pc，Qab＜Qac(2)图1－2－13中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面均为S的容器组成．左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭，两个容器的下端由可忽略容积的细管连通．容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气．大气的压强为p0，温度为T0＝273K，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气柱的高度如图1－2－13所示．现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时，A上升了一定的高度．用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体．求：图1－2－13①第二次平衡时氮气的体积；②水的温度．解析：(1)C(2)①考虑氢气的等温过程．该过程的初态压强为p0，体积为hS，末态体积为0.8hS.设末态的压强为p，由玻意耳定律得p＝p0hS0.8hS＝1.25p0活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程．该过程的初态压强为1.1p0，体积为V；末态的压强为p′，体积为V′，则p′＝p＋0.1p0＝1.35p0V′＝2.2hS由玻意耳定律得V＝1.35p01.1p0×2.2hS＝2.7hS.②活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程．该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0＝273K，末态体积为2.7hS.设末态温度为T，由盖—吕萨克定律得T＝2.7hS2hST0＝368.55K.答案：(1)C(2)①2.7hS②368.55K11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB＝400K.(1)求气体在状态B时的体积；(2)说明B→C过程压强变化的微观原因；(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因．解析：(1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得VATA＝VBTB，代入数据得VB＝0.4m3.(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小．(3)Q1大于Q2；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同，而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2.答案：(1)0.4m3(2)见解析(3)Q1＞Q2，理由见解析12．(1)下列说法正确的是________．A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；E．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；F．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加．(2)一气象探测气球，在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0℃.求：①氦气在停止加热前的体积；②氦气在停止加热较长一段时间后的体积．解析：(1)ADEF(2)①在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，式中，p1＝76.0cmHg，V1＝3.50m3，p2＝36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积．解得V2＝7.39m3.②在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1＝300K下降到与外界气体温度相同，即T2＝225K．这是一等压过程，根据盖—吕萨克定律有V2T1＝V3T2，式中，V3是在此等压过程末氦气的体积．解得V3＝5.54m3.答案：(1)ADEF(2)①7.39m3②5.54m3