- 分子热运动和热机
- 共476题
[物理—选修3-3]（15分）
30.（5分）一定质量的理想气体从外界吸收了4×105J的热量，同时气体对外界做了6×105J的功。则气体内能改变量是 J；分子的平均动能 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
31.（10分）如图，在导热良好的圆柱形气缸内，可以自由移动的活塞a和b密封了A、B两部分气体，处于平衡状态。已知活塞横截面积SA∶SB=2∶1，密封气体的长度LA∶LB=1∶4。若用外力把活塞a向右缓慢移动d的距离，求活塞b向右移动的距离。
正确答案
（1）2×105；变小
解析
根据热力学第一定律有：△U=Q+W=4×105J-6×105J=-2×105J ，负号表示气体的内能减小，气体的内能减小，则温度降低，所以分子的平均动能减小．
考查方向
热力学第一定律
解题思路
在热力学中，系统发生变化时，设与环境之间交换的热为Q，与环境交换的功为W，可得内能的变化为：△U=Q+W
易错点
理解热力学第一定律中的符号法则是解题的关键.
正确答案
解析
设外界大气压为p0，设b向右移动x
对A：pA1=p0，VA1=LASA
pA2=p， VA2=（LA-d）SA +x SB
由于是等温变化，由玻耳定律：pA1VA1 =pA2VA2
对B：pB1=p0，VB1=LBSB
pB2=p， VB2=（LB-x）SB
由于是等温变化，由玻耳定律：pB1VB1 =pB2VB2 ,联立以上各式可得：
考查方向
理想气体的状态方程；气体的等容变化和等压变化
解题思路
对两部分封闭气体，温度不变，对两部分封闭气体分别根据玻意耳定律列式求解.
易错点
关键是对两部分封闭气体确定状态.
选考题：共45分。请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应题号后的方框涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
【物理一选修3-3】(1 5分)
19.(5分)健身球是一个充满气体的大皮球，现把健身球放在水平地面上。若在人体压向健身球的过程中球内气体温度保持不变，则_______。(填正确答案标号，全部选对得5分，部分选对得2分，错选得0分)
A.气体分子的平均动能增大
B.气体的密度增大
C.气体从外界吸收热量
D.外界对气体做功
20.(10分)如图所示，固定在水平地面上的气缸，用一个不漏气的活塞封闭了一定质量理想气体，活塞可以无摩擦地移动，活塞的面积S=100 c
温度t1=27℃。现对气缸内的气体缓慢加热。(P0=1.0×105Pa，g=10 m／s2)
求①使物块A刚开始移动时，气缸内的温度为多少K；②使物块B刚开始移动时，气缸内的温度为多少K。
正确答案
BD
解析
在人压向球的过程中，外界对球做功，气体的体积减小，故气体的密度增大；气体温度不变，故气体分子的平均动能不变；
由于外界对气体做功，但气体温度不变，故内能不变；由热力学第一定律可知，气体对外放热；故AC错误,BD正确；
考查方向
热力学第一定律
解题思路
根据人对气体所做功及气球的形状的变化，确定出气体密度变化；由温度不变可知，内能不变；由热力学第一定律可知气体是否吸热.
易错点
关键理解对于理想气体分子势能是忽略不计，所以温度不变时，内能不变.
正确答案
①330K；
②540K；
解析
①气体的初状态参量：p1=p0=1.0×105Pa，V1=L1S，T1=273+27=300K，物体A开始移动前气体做等容变化，此时气体的压强：
②物块B刚要移动时气体压强：
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
①根据题意求出气体的状态参量，应用查理定律可以求出气体的温度；
②根据题意求出气体的状态参量，应用理想气体状态变化过程可以求出气体的温度.
易错点
分析清楚气体的状态变化过程，确定出气体初末状态参量是解题的关键.
选考题：请考生从给出的3道物理题中任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
【物理—选修3-3】（15分）
18.（6分） 下列有关热现象的叙述，正确的是________。(填入正确选项前的字母。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。A．布朗运动是指悬浮在液体中花粉分子的无规则热运动B．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子
力一定是引力C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定
律D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不变E．热量可以从高温物体传递到低温物体，也可以从低温物体传递到高温物体
19. (9分)如图所示，L形一端开口的玻璃管在竖直平面内，管是由粗细不同的两部分组成的，竖直部分粗管的横截面积是水平部分细管横截面积的2倍，管的封闭端水平放置，水平段管长为100 cm，竖直段管长为30 cm，在水平管内有一段长为12 cm的水银封闭着一段长为80 cm的空气柱。已知气柱的温度为27 ℃，大气压强为75 cmHg，现对气体缓慢加热，求：当温度上升到119 ℃时，封闭端空气柱的长度。
正确答案
BDE
解析
A、布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，实质是液体分子的无规则热运动造成的，故A错误;
B、分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的必定大于平衡距离，此时分子间的作用力一定是引力，故B正确;
C、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误;
D、温度是理想气体内能的决定因素，故一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变，故D正确；
E、由热力学第二定律知，在外界的影响下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱，故E正确．
考查方向
热力学第二定律；物体的内能 ; 分子的热运动 布朗运动
解题思路
布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，实质是液体分子的无规则热运动造成的；分子力与分子间距离有关；热力学第一定律说明做功和热传递在改变物体内能方面是等效的，而热力学第二定律说明一切涉及热现象的宏观过程具有方向性；
易错点
掌握布朗运动的现象和实质，明确温度是理想气体内能的标志.
正确答案
98 c
解析
设水银柱将要进入竖直管内所需温度为t1，由盖·吕萨克定律： 
解得：T2＝330 K，t1＝57°。
设水银柱刚好全部到竖直管内所需温度为t，由气体状态方程：
解得：T3＝405 K，t2＝132 ℃，
可见119℃时水平管内还有水银，设竖直管内水银柱高为x，
把数据代入对应气体状态方程：
解得：x＝5 cm， 所以空气柱长为98 cm.
考查方向
理想气体的状态方程
解题思路
假设水银柱全部还在水平管内，此过程被封闭的气体压强不变，计算当温度变为119℃时，气体的长度，与水平管的长度相比较，判断是否合理．再假设进入竖直管的水银高度为xcm，分析此时的状态参量，列式进行求解.
易错点
判断水银柱是否能进入竖直管是解决此问题的关键.
增量预算的缺点在于( )。
A．工作量大
B．受原有项目的制约
C．不利于根据情况的变化调整预算
D．具有滞后性
E．具有间断性
正确答案
B,C
解析
[解析] 增量预算优点是简单、工作量小，所以选项A不正确；缺点是受原有项目制约，不利于根据情况的变化调整预算，所以选项BC正确；选项DE是定期预算的缺点。
财政赤字出现后，必须解决赤字的弥补问题，否则大于收入的支出将无法安排。通常弥补赤字的方法主要有( )。
A．增支减收
B．增收减支
C．动用结余
D．向中央银行借款或透支
E．发行公债
正确答案
B,C,D,E
解析
[解析] 增收减支，是指通过增加财政收入、减少财政支出来弥补财政赤字；动用结余，是指动用以前年度滚存的财政结余；向中央银行借款或透支通常用于弥补财政硬赤字；发行公债通常用来弥补财政软赤字。增收减支、动用结余、向中央银行借款或透支及发行公债都是财政赤字常用的弥补方法。故本题答案为BCDE。
14．下列说法正确的是
正确答案
解析
A、B选项，布朗运动反应的是固体微粒在液体中，由于受到液体分子的撞击，受力不平衡，而出现的无规则运动。而不是液体分子的无规则运动，但是能反应液体分子的无规则运动。故A选项错误，B选项正确。
C、D选项，根据热力学第一定律的表达式：W+Q=ΔU，即物体内能的增量（ΔU）等于外界对物体做的功（W）和物体吸收的热量（Q）的总和。 物体吸收热量，如果对外做正功，内能不一定增加，故C错误；外界对物体做功，如果物体放出热量，物体的内能也不一定增加，故D错误。
考查方向
1、考查你布朗运动，分子间的相互作用力
2、考查热力学第一定律
解题思路
1、首先清楚布朗运动的定义：悬浮在液体中的固体颗粒所做的无规则运动
条件：任何固体微粒，在任何温度下悬浮在液体中都可做布朗运动
起因：液体分子对微粒撞击的不平衡
2、熟记热力学第一定律的内容：物体内能的增量（ΔU）等于外界对物体做的功 （W）和物体吸收的热量（Q）的总和。
易错点
1、对布朗运动的定义模糊不清
2、对热力学第一定律的内容不清楚
知识点
35.选考题一【物理——选修3-3】
以下说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
正确答案
解析
A.一定量的理想气体在体积不变的条件下，不会对外做功，故吸收热量后内能一定增加，故温度升高，分子热运动的平均动能增加，压强增加，故A错误；
B.液晶各向异性，对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化，故B正确；
C.液体表面层的密度比较小，分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力,故C正确；
D.气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，故D错误；
E.自然界发生的一切过程能量都守恒，符合能量守恒定律，但宏观热现象要符合热力学第二定律才能发生，故E正确；
考查方向
热力学第一定律；液晶;液体的表面张力;分子间的相互作用力;热力学第二定律
解题思路
液晶显示屏工作原理；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力;气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，与斥力无关；宏观热现象要符合热力学第二定律才能发生.
易错点
正确理解热力学第一定律与热力学第二定律.
知识点
21.选考题一
下列说法正确的是______(填正确答案标号，选对1个得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)
正确答案
解析
A.液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子力表现为引力，使液面有收缩的趋势，故A正确；
B.气体的压强与气体分子的平均动能和气体分子的密集程度两个因素有关，所以气体分子的平均动能越大，气体的压强不一定越大,故B错误;
C.第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律，故C错误；
D.空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度；空气的相对湿度越大，人们感觉越潮湿．故D正确；
E.物体内能增加，有两种方式:对物体做功，发生热传递; 如果给物体传递热量，但同时物体对外界做了功，那么物体的内能不一定增加，故E正确；
考查方向
液体的表面张力现象和毛细现象；热力学第二定律；相对湿度；热力学第一定律
解题思路
液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力；根据饱和汽及湿度的定义解答；做功与热传递都可以改变物体的内能，气体的压强与气体分子的平均动能和气体分子的密集程度两个因素有关.
易错点
关键要理解表面张力的形成原因，并能用来解释生活中的一些现象，知道改变内能有两种方式：做功和热传递；
知识点
选考题一
一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，如图所示水平放置。活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使气缸水平放置，活塞与气缸底的距离L1＝12cm，离气缸口的距离L2＝3cm。外界气温为27℃，大气压强为1．0×105Pa，将气缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与气缸口相平，已知g＝10m／s2，求：
33．此时气体的温度为多少?
34．在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J的热量，则气体增加的内能△U多大?
正确答案
T1＝T0＝×300 K＝450 K
解析
当气缸水平放置时，p0=1.0×105 Pa，V0=L1S=12S，T0=273+27=300K，
当气缸口朝上，活塞到达气缸口时，活塞的受力分析图如图所示:
由平衡条件得：p1S=p0S+mg，
解得：
此时气体的体积：V1=（L1+L2）S=15S，
由理想气体状态方程得：
代入：
解得：
考查方向
理想气体的状态方程
解题思路
根据题意求出气缸内气体的状态参量，然后应用理想气体状态方程可以求出气体的温度．
易错点
根据理想气体方程求解关键是要找对气体初末状态参量.
正确答案
ΔU＝W＋Q得ΔU＝310 J
解析
当气缸口向上，未加热稳定时，由玻意耳定律得：
p0L1S=p1LS，
即：1.0×105×12=1.2×105×L，
解得：L=10cm，
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为：
W=-p0（L1+L2-L）S-mg（L1+L2-L）=-60J
根据热力学第一定律可知：△U=W+Q=370-60=310J；
考查方向
气体实验定律；热力学第一定律
解题思路
根据功的公式求出气体对外做的功，然后应用热力学第一定律求出气体内能的增量.
易错点
应用热力学第一定律解题时要注意各量的正负号，从而确定气体内的变化.
34.选考题请考生从给出的3道物理题中任选一题作答，如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
选考题一
下列说法正确的是 （ ）
（填入正确选项前的字母，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
正确答案
解析
A、固体微粒越大，同一时刻与之碰撞的液体分子越多，固体微粒各个方向受力越趋近平衡，布朗运动越不明显，故A错误；
B、在r＞r0时，分子力表现为引力，分子间距离增大时分子力做负功，故r越大，分子势能越大，故B正确；
C、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误；
D、根据理想气体状态方程
E、由于蒸发只在液体表面进行，因此液体表面分子比较稀疏，分子间的距离大于平衡距离r0，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势,故E正确.
考查方向
热力学第一定律；热力学第二定律；布朗运动；液体的表面张力
解题思路
布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反应，固体微粒越大布朗运动越不明显；根据分子力做功判断分子势能的变化，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增加．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律；根据理想气体状态方程可知，压强、体积都增大时，温度升高，则内能增加；液体表面张力的原因是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力.
易错点
本题关键是理解布朗运动概念，及分子力做功量度分子势能的变化.
知识点
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