選修3-3熱學(解析版)

1、選修 3-3 熱學(解析版)1 、 近期我國多個城市的PM2.5 數(shù)值突破警戒線，受影響最嚴重的是京津冀地區(qū)，霧霾籠罩，大氣污染嚴重。PM2.5 是指空氣中直徑等于或小于2.5 微米的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體形成危害。礦物燃料燃燒的排放是形成PM2.5 的主要原因。下列關于PM2.5 的說法中正確的是()A PM2.5 的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當B PM2.5 在空氣中的運動屬于布朗運動C.溫度越低PM2.5活動越劇烈D 倡導低碳生活減少煤和石油等燃料的使用能有效減小PM2.5 在空氣中的濃度E PM2.5 中顆粒小一些的，其顆粒的運動

2、比其他顆粒更為劇烈【答案】BDE解析“PM2.5是指直徑小于或等于 2.5微米的顆粒物，PM2.5的尺度遠大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級，A 錯誤。 PM2.5 在空氣中的運動是固體顆粒的運動，屬于布朗運動，B 正確。 大量空氣分子對PM2.5 無規(guī)則碰撞，溫度越高，空氣分子對顆粒的撞擊越劇烈，則 PM2.5的運動越激烈，C 錯誤。導致PM2.5 增多的主要原因是環(huán)境污染，故應該提倡低碳生活，有效減小PM2.5 在空氣中的濃度，D 正確。 PM2.5 中顆粒小一些的，空氣分子對顆粒的撞擊越不均衡，其顆粒的運動比其他顆粒更為劇烈，E 正確。2、下列說法正確的是()A 懸浮在水中的花粉的布朗運動反

3、映了花粉分子的熱運動B 空氣的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果C .彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點D 高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故E 干濕泡溫度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結果【答案】BCE解析 布朗運動是指水中的花粉在液體分子無規(guī)則運動的撞擊下發(fā)生無規(guī)則運動，它間接反映了液體分子的無規(guī)則運動，A 錯誤。在液體表面張力的作用下，水滴呈球形，B 正確。液晶像液體一樣具有流動性，而其光學性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點，C 正確。 水的沸點和氣壓有關，高原地區(qū)水

4、的沸點較低，是因為高原地區(qū)大氣壓較低，D 錯誤。濕泡下端包有濕紗布，濕紗布上的水分要蒸發(fā)，蒸發(fā)是一種汽化現(xiàn)象，汽化要吸熱，所以溫度計的示數(shù)較低，E 正確。3、下列說法正確的是()A 不能將工廠里擴散到外界的能量收集起來重新利用B 溫度升高，說明物體中所有分子的動能都增大C.氣體對容器壁有壓強是因為氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結果D 在一個絕熱容器內(nèi)，不停地攪拌液體，可使液體的溫度升高【答案】ACD解析 工廠擴散到外界的能量不能收集起來重新利用，A 正確； 溫度升高，分子的平均動能增大， 但不是所有分子的動能都增大，B 錯誤；氣體的壓強是由分子無規(guī)則運動對器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的，C 正確；攪拌的同時給

5、液體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，D 正確。4、如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體 A和B,活塞處于靜止平衡狀態(tài)。 現(xiàn)通過電熱絲對氣體 A加熱一段時間，后來活塞達到新的平衡，不計氣體分子勢能，不計活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變，則下列判斷正確的是()A 氣體A 吸熱，內(nèi)能增加B 氣體B 吸熱，對外做功，內(nèi)能不變C.氣體A分子的平均動能增大D 氣體A 和氣體 B 內(nèi)每個分子的動能都增大E 氣體B 分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞總次數(shù)減少【答案】ACE解析 氣體A進行等容變化，則 W= 0,根據(jù)AU=W+ Q可知氣體A吸收熱量，內(nèi)能增加，

6、溫度升高，氣體A 分子的平均動能變大，但不是每個分子的動能都增加，選項A、 C 正確，D 錯誤；因為中間是導熱隔板，所以氣體B 吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；又因為壓強不變，故體積變大，氣體對外做功，選項B 錯誤；氣體B 的壓強不變，但是體積增大，平均動能增大，所以氣體B 分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)減少，選項E 正確。5、 下列說法正確的是()A 氣體總是充滿容器，說明氣體分子間只存在斥力B.對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C.溫度越高布朗運動越劇烈，說明水分子的運動與溫度有關D.物體內(nèi)能增加，溫度一定升高E.熱量可以從低溫物體傳到高溫物體【答案】BCE解析氣體總

7、是充滿容器，說明氣體分子在做無規(guī)則熱運動，而氣體分子之間既存在引力也存在斥力，A錯誤。由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，所以對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫 度升高，氣體內(nèi)能一定增大，B正確。溫度越高布朗運動越劇烈，說明水中懸浮的微粒的運動與溫度有關，而懸浮微粒的運動是由水分子運動對微粒的碰撞造成的，即水分子的運動與溫度有關，C正確。物體內(nèi)能增加，例如冰吸熱熔化，內(nèi)能增加，但是溫度不變，D錯誤。熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，例如電冰箱中熱量從低溫物體傳到高溫物體，E正確。6、在用油膜法估測分子大小”的實驗中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入標注250 mL的 容量瓶中，再加入酒精后得到250 m

8、L的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有那子粉的盛水淺盤中滴下 2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜， 待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形 坐標格的玻璃板下觀察油膜，如圖所示。坐標格的正方形大小為2 cmX2 cm。由圖可以估算出油膜的面積是 cm2（保留2位有效數(shù)字），由此估算出油酸分子的直徑是 m（保留1位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.6 02 8X10 10解析 數(shù)油膜的正方形格數(shù) 64,大于半格的算一格，小于半格的舍去，估算出油膜的面積是 S=格數(shù) X2 cmX2 cm = 256 cm2= 2.6 x21cm2。

9、溶液濃度 1/1000 ,每滴溶液體積為 1/100 ml,2滴溶液中所含油酸體積為V=2X10 5 cm3,油膜厚度即油酸分子的直徑是d = V-8X 100 m。S7、如圖是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個量子圍欄”的照片。這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43 10 8 m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為m(保留2位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?.4X010解析 直徑為1.43 M08 m的圓周周長為Td-4.5 x 80n,可以估算出鐵原子的直徑約為4.5 10 8109.4 X 100 m。488、如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過等壓、等容和等溫過程完

10、成一個循環(huán),A、B、C狀態(tài)參量如圖所示，氣體在狀態(tài)A的溫度為27 C,求:(1)氣體在狀態(tài)B的溫度Tb;Q。(2)氣體從A-B-C狀態(tài)變化過程中與外界交換的總熱量【答案】(1)600 K(327 C) (2)2 P0V0解析（i）a到b過程是等壓變化有：=r, Ta Tb代入數(shù)據(jù)得Tb= 600 K（327 C）。（2）根據(jù)熱力學第一定律有：AU = Q + W,其中 W= 2poVo, AU = 0,解得Q=2poVo（吸熱）。9、如圖所示，玻璃管的橫截面S= 1 cm2,在玻璃管內(nèi)有一段質(zhì)量為m=0.1 kg的水銀柱和一定量的理想氣體，當玻璃管平放時氣體柱的長度為lo= 10 cm,現(xiàn)把玻

11、璃管正立，過較長時間后再將玻璃管倒立，經(jīng)過較長時間后，求玻璃管由正立至倒立狀態(tài)，水銀柱相對于管底移動的距離是多少？（假設環(huán)境溫度保持不變，大氣壓強取po= 1X105 Pa）【答案】2 cm解析 氣體做等溫變化，當玻璃管平放時有：pi=p。，Vi = l0S,玻璃管正立時，對水銀柱受力分析：P2S= p0S+ mg,mg故 p2=p0+ Q , V2=l2S。 S玻璃管倒立時，對水銀柱受力分析，PoS= p3S+ mg士 _mg有：P3=P0 q , V3= l3S, S根據(jù)玻意耳定律，得 PiVi=P2V2, p2V2=p3V3。由以上各式聯(lián)立解得 Al = l3-l2= 2mgp0l0 2

12、 =m- 2 cmo2 mg106 104p0S10、如圖，兩個側壁絕熱、頂部和底部都導熱的相同汽缸直立放置，汽缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門Ko兩汽缸的容積均為 Vo,汽缸中各有一個絕熱活塞 （質(zhì)量不同，厚度可忽略)。開始時K關閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強分別為po和po/3；左活塞在汽缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為V0/4?，F(xiàn)使汽缸底與一恒溫熱源接觸，平衡后左活塞升至汽缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K,經(jīng)過一段時間，重新達到平衡。已知外界溫度為To,不計活塞與汽缸壁間的摩擦。求：(1)恒溫熱源的溫度 T;(2)重新達到平衡后

13、左汽缸中活塞上方氣體的體積Vx?！敬鸢浮?1)7To (2)1Vo 52解析(1)與恒溫熱源接觸后，在 K未打開時，右活塞不動，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過程，由蓋一呂薩克定律得：T 7Vo/4 小=To 5Vo/4由此得：T= 7To5(2)由初始狀態(tài)的力學平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大。打開 KB,左活塞下降 至某一位置，右活塞必須升至汽缸頂，才能滿足力學平衡條件。汽缸頂部與外界接觸， 底部與恒溫熱源接觸， 兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過程，設左活塞上方氣體壓強為p,由玻意耳定律得：pVx = (p+ po)(2 Vo Vx)= po(Vo聯(lián)立式得：6V2VoVx Vo=O 1其解為Vx=

14、Vo(1)穩(wěn)定后容器A內(nèi)氣體壓強；(2)穩(wěn)定后汽缸B內(nèi)氣體的體積；(3)活塞下移過程中，汽缸 B內(nèi)氣體對活塞做的功?！敬鸢浮?1)1.01 105 Pa (2)3.0 L (3)181.8 J解析(1)Pa= pB= P0S: mg = 1.01 105 Pa。S(2)B氣體等壓變化，排出汽缸的氣體體積為AVb,根據(jù)查理定律： 魯=黑，解得AVB=400X2.4 L= 1.8 L ,留在汽缸內(nèi)的氣體體積為：Vb=4.8 L-1.8 L = 3.0 L。(3)活塞下移距離為：AVb 1.8 10 11、如圖所示，容器 A和汽缸B都能導熱，A放置在127 C的恒溫槽中，B處于27 C的環(huán) 境中，大

15、氣壓強為 po= 1.0 105 Pa,開始時閥門 K關閉，A內(nèi)為真空，其容積 Va= 2.4 L, B 內(nèi)活塞橫截面積 S= 100 cm1 2 3、質(zhì)量m= 1 kg,活塞下方充有理想氣體，其體積Vb = 4.8 L,活塞上方與大氣連通，A與B間連通細管體積不計，打開閥門K后活塞緩慢下移至某一位置(未觸及汽缸底部)。g取10 m/s2。試求：d= $ 100M0 4 m = 0.18 m，缸內(nèi)氣體對活塞的作用力為：F = p0S+ mg= 105X0.01 N+10 N= 1010 N,氣體對活塞做的功為：W= Fd = 1010 0.18 J=- 181.8 Jo12、扣在水平桌面上的熱

16、杯蓋有時會發(fā)生被頂起的現(xiàn)象。如圖所示，截面積為S的熱杯蓋扣在水平桌面上，開始時內(nèi)部封閉氣體的溫度為300 K,壓強為大氣壓強 p0o當封閉氣體溫度上升至303 K時，杯蓋恰好被整體頂起， 放出少許氣體后又落回桌面， 其內(nèi)部氣體壓強立刻 減為P。，溫度仍為303 Ko再經(jīng)過一段時間，內(nèi)部氣體溫度恢復到300 Ko整個過程中封閉氣體均可視為理想氣體。求：當溫度上升到303 K且尚未放氣時，封閉氣體的壓強；(2)當溫度恢復到300 K時，豎直向上提起杯蓋所需的最小力。 101201【答水】100P0 (2)10100P0s解析 (1)以開始封閉的氣體為研究對象，由題意可知，初狀態(tài)溫度T0= 300 K,壓強為p0,末狀態(tài)溫度