选修模块33下

第133b节选修模块3—3（下）1.2014年理综新课标卷Ⅰ33．[物理——选修3－3]（15分）（1）（6分）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态．其p­T图像如图所示．下列判断正确的是________．A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同【答案】ADE【解析】因为CTpV，从图中可以看出，a→b过程Tp不变，则体积V不变，因此a→b过程外力做功W＝0，气体温度升高，则ΔU0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸收热量，A正确；b→c过程气体温度不变，ΔU＝0，但气体压强减小，由CTpV知V增大，气体对外做功，W0，由ΔU＝Q＋W可知Q0，即气体吸收热量，B错误；c→a过程气体压强不变，温度降低，则ΔU0，由CTpV知V减小，外界对气做功，W0，由ΔU＝W＋Q可知WQ，C错误；状态a温度最低，而温度是分子平均动能的标志，D正确；b→c过程体积增大了，容器内分子数密度减小，温度不变，分子平均速率不变，因此容器壁单位面积单位时间受到分子撞击的次数减少了，E正确．（2）（9分）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动．开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h4。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积．已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.【答案】094mghTpT【解析】设气缸的横载面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp，由玻意耳定律得phS=(p+Δp)(h-14h)S①解得Δp=13p②外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h′.根据盖一吕萨克定律，得TOpabch－14hST0＝h′ST③解得h′＝3T4T0h④据题意可得Δp＝mgS⑤气体最后的体积为V＝Sh′⑥联立②④⑤⑥式得V＝9mghT4pT0.⑦2.2014年理综新课标卷Ⅱ33.【物理选修3-3】（15分）（1）下列说法正确的是。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B.空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果【答案】BCE【解析】悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，B正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，故水的沸点也较低，D错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中水蒸发吸收热量，使湿泡的温度降低的缘故，E正确。（2）如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b在气缸的正中央。（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强。【答案】320K;,P034ABab【解析】（ⅰ）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为V0/4，由题给数据和盖吕萨克定律有00018742143VVVV①0001443VVVV②2211TVTV③由①②③式和题给数据得T1=320K④（ⅱ）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的116时活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1'，压强为P1'；末态体积为V2'，压强为P2'，由题给数据和玻意耳定律有,VV,PP,VV02010116341⑤,VPVP2211⑥由⑤⑥式得,PP0234⑦3.2014年理综重庆卷10．[选修3-3]（1）（6分）重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体（可视为理想气体）A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小【答案】B【解析】对理想气体由PV＝nRT可知体积和质量不变，温度升高时，压强增大，选项C错误；理想气体的内能只有分子动能，而温度是分子平均动能的标志，故温产升高，分子平均动能增大，内能增大，选项A、D错误，体积不变，故W=0，由热力学第一定律△U=Q＋W知，吸热内能增大，选选项B正确。（2）（6分）题10图为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0，压强为P0的气体。当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩。若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变。当体积压缩到V时气泡与物品接触面的边界为S。求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力。【答案】SPVV00【解析】设压力为F，压缩后气体压强为P由等温过程：P0V0=PVF=PS解得：SPVVF004.2014年物理江苏卷12A．[选修3-3](12分)一种海浪发电机的气室如图所示.工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭.气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电.气室中的空气可视为理想气体.（1）下列对理想气体的理解，正确的有.A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律【答案】AD【解析】理想气体是指气体本身的体积和分子间作用力都忽略不计的气体，是一种理想模型，选项A正确；B项错误；理想气体的内能只有气体的温度决定，选项C错误；理想气体在任何情况下都严格遵守三大定律，选项D正确。（2）压缩过程中，两个阀门均关闭。若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能(选填“增大”、“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104J。【答案】增大等于【解析】根据热力学第一定律可知改变气体的内能的方式是做功和热传递，与外界绝热的情况下，对气体做功，气体的内能增加，又因为气体的内能由温度决定，所以温度升高，气体分子热运动加剧，分子平均动能增大；由△U=W+Q可知，在与外界绝热的情况下，气体内能的增量等于活塞对气体所做的功；（3）上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0.224m3，压强为1个标准大气压。VS接触面物品题10图圆柱形气泡进气阀门出气阀门出气口进气口活塞气室已知1mol气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1.计算此时气室中气体的分子数.(计算结果保留一位有效数字)【答案】5×1024（或6×1024）【解析】设气体在标准状态时的体积为V1，等压过程：11TVTV气体物质的量：01VVn，且分子数为：N=nNA解得ANTVVTN01代入数据得：N=5.0×1024（或6×1024）5.2014年理综山东卷37.（12分）【物理－物理3－3】（1）如图，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体______________。（双选，填正确答案标号）a、内能增加b、对外做功c、压强增大d、分子间的引力和斥力都增大（2）一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103kg、体积V0=0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1=40m，筒内气体体积V1=1m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为2h时，拉力减为零，此时气体体积为2V，随后浮筒和重物自动上浮。求2V和2h。已知大气压强p0=1×105Pa，水的密度＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g=10m/s2。不计水温度变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。【答案】ab【解析】（2）当F＝0时，由平衡条件得)(20VVgMg①0V1V0V2V2h1h浮筒重物0p水面代入数据得325.2mV②设筒内气体初态、末态的压强分别为P1、P2，由题意得101ghPP＝③202ghPP＝④在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得2211VPVP⑤联立②③④⑤式，代入数据得m102h⑥6.2014年物理海南卷15．模块3-3试题（12分）（1）（4分）下列说法正确的是A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C．单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性D．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体E．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征（2）（8分）一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为p10，如图（a）所示，若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体的体积之比为3:1，如图（b）所示。设外界温度不变，已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。【答案】（1）CE(4分。选对1个给2分，选对2个给4分;有选错的不给这4分)（2）gSpm5410【解析】（2）设活塞的质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为20p，倒置后上下气体的压强分别为2p、1p，由力的平衡条件有Smgpp1020Smgpp21图(b)ⅠⅡⅠⅡ图(a)倒置过程中，两部分气体均经历等温过程，设气体的总体积为V0，由玻意耳定律得4201010VpVp4202020VpVp解得gSpm54107.2014年理综福建卷29．[物理-选修3-3]（1）如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是。（填选项前的字母）A．曲线①B．曲线②C．曲线③D．曲线④答案：D解析：根据气体分子运动的统计规律：中间多，两头少，即大多数分子的速率是比较接近的，但不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多，所以形成的图像应该是中间多，两头少的情况。故曲线4正确反映，D正确，ABC错误。，（2）如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C，设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是。（填选项前的字母）A．TA＜TB，TB＜TCB．TA＞TB，TB=TCC．TA＞TB，TB＜TCD．TA=TB，TB＞TC答案：C解析：A与B状态的体积相同，则有：BBAATpTp，解得1BABAppTT，所以TA＞TB，B与C状态的压强相同，则有：CCBBTVTV，解得1CBCBVVTT，所以TA