《選修3-3》單元練習全集.doc

選考部分 選修3-3 第十一章 第1單元 分子動理論 熱力學定律與 能量守恒智能演練場1(2010常州模擬)利用所學的熱學知識回答下列問題：(1)我們知道分子熱運動的速率是比較大的，常溫下能達幾百米/秒將香水瓶蓋打開后，離瓶較遠的人，為什么不能立刻聞到香味呢？(2)隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾年來，也出現(xiàn)了許多新的焊接方式， 如摩擦焊接、爆炸焊接等摩擦焊接是使焊件的兩個接觸面高速地向相反方向旋轉(zhuǎn)，同時加上很大的壓力(約每平方厘米加幾千到幾萬牛頓的力)，瞬間就焊接成一個整體了試用所學知識分析摩擦焊接的原理解析：(1)分子熱運動的速率雖然比較大，但分子之間的碰撞是很頻繁的，由于頻繁的碰撞使得分子的運動不再是勻速直線運動，香水分子從瓶子到鼻孔走過了一段曲折的路程，況且引起人的嗅覺需要一定量的分子，故將香水瓶蓋打開后，離得較遠的人不能立刻聞到香味(2)摩擦焊接是利用分子引力的作用當焊件的兩個接觸面高速地向相反方向旋轉(zhuǎn)且加上很大的壓力時，可以使兩個接觸面上的大多數(shù)分子之間的距離達到分子力發(fā)生明顯作用的范圍，靠分子力的作用使這兩個焊件成為一個整體答案：見解析2如圖1113所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示，F(xiàn)0為斥力，F(xiàn)0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置現(xiàn)在把乙分子從a處靜止釋放，若規(guī)定無窮遠處分子勢能為零，則：(1)乙分子在何處勢能最??？是正值還是負值？(2)在乙分子運動的哪個范圍內(nèi)分子力和分子勢能都隨距離的減小而增加？解析：(1)由于乙分子由靜止開始，在ac間一直受到甲分子的引力而做加速運動，引力做正功，分子勢能一直在減小，到達c點時所受分子力為零，加速度為零，速度最大，動能最大，分子勢能最小且為負值(2)在分子力表現(xiàn)為斥力的那一段上，即乙分子由c向d運動的過程中，分子力做負功，分子勢能增加答案：(1)c處負值(2)c到d階段3(2009廣東高考)(1)遠古時代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃隨著人類文明的進步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法“鉆木取火”是通過_方式改變物體的內(nèi)能，把_轉(zhuǎn)變成內(nèi)能(2) 某同學做了一個小實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍， 一小時后取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊密地套在瓶頸上，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖1114所示這是因為燒瓶里的氣體吸收了水的_，溫度_，體積_解析：(1)“鉆木”的過程是做功的過程，是把機械能轉(zhuǎn)化為 內(nèi)能的過程(2)燒瓶里的氣體吸收熱量后，由熱力學第一定律知，氣體的內(nèi)能增加，因而溫度升高，體積增大答案：(1)做功機械能(2)熱量升高增大4某同學為測量地表植物吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一面積為0.1 m2的面盆盛6 kg的水，經(jīng)太陽垂直照射15 min，溫度升高5，若地表植物每秒吸收太陽能的能力與水相等，試計算：(1)每平方米綠色植物每秒吸收的太陽能為多少焦耳？(2)若綠色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太陽能可放出0.05 L的氧氣，則每公頃綠地每秒可放出多少升的氧氣？1公頃104 m2，水的比熱容c4.2103 J/(kg)解析：(1)單位面積單位時間吸收的太陽能為W J1.4103 J(2)氧氣的體積為V0.05 L700 L.答案：(1)1.4103 J(2)700 L51 mol銅的質(zhì)量為63.5 g，銅的密度是8.9103 kg/m3，試計算(NA6.021023 mol1)(1)一個銅原子的體積；(2)假若銅原子為球形，求銅原子的直徑；(3)銅原子的質(zhì)量解析：(1)1 mol銅的體積即摩爾體積Vm m37.1106 m3而1 mol的任何物質(zhì)中含有NA個粒子，因此每個銅原子的體積為V01.21029m3.(2)假設銅原子為球形，其直徑為d，則V0()3，d 2.81010 m(3)一個銅原子的質(zhì)量m0 kg1.051025 kg.答案：(1)1.21029 m3(2)2.81010 m(3)1.051025 kg6一定量的氣體內(nèi)能增加了3105 J.(1)若吸收了2105 J的熱量，則是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做了多少焦耳的功？(2)若氣體對外界做了4105 J的功，則是氣體放熱還是從外界吸熱？放出或吸收的熱量是多少？解析：(1)由熱力學第一定律UQW得WUQ3105 J2105 J1105 J外界對氣體做功(2)由UQW得QUW3105 J(4105 J)7105 J氣體從外界吸熱答案：(1)外界對氣體做功1105 J(2)氣體從外界吸熱7105 J7已知水的密度為1.0103 kg/m3，水的摩爾質(zhì)量M1.8102 kg/mol，求：(保留兩位有效數(shù)字，NA61023 mol1)(1)1 cm3的水中有多少個水分子？(2)水分子的直徑有多大？解析：水的摩爾體積為Vm m3/mol1.8105 m3/mol(1)1 cm3水中的水分子數(shù)：NV個3.31022個(2)建立水分子的球模型有：d3水分子直徑：d m3.91010 m答案：(1)3.31022個(2)3.91010 m8下表為0和100時氧分子的速率分布不同溫度下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比(%)，仔細觀察下表，對于氣體分子的無規(guī)則運動，你能得出哪些結(jié)論？按速率大小劃分的速率區(qū)間v/(ms1)0100100以下1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9答案：隨著溫度的升高，分子的平均運動速率增大；各分子的運動速率(平均動能)并不相同；但其速率分布遵循中間多兩邊少的規(guī)律9如圖1115所示為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外(1)下列說法正確的是_A熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關系？解析：(1)熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C正確，D錯誤；由熱力學第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫助電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故應選B、C.(2)由熱力學第一定律可知，電冰箱從冰箱內(nèi)吸了熱量，同時消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多答案：見解析10重1000 kg的氣錘從2.5 m高處落下，打在質(zhì)量為200 kg的鐵塊上，要使鐵塊的溫度升高40以上，氣錘至少應落下多少次？設氣錘撞擊鐵塊時做的功有60%用來使鐵塊溫度升高，且鐵的比熱容c0.11 cal/(g)，g取10 m/s2，1 cal4.2 J解析：氣錘下落過程中只有重力做功，機械能守恒，因而氣錘撞擊鐵塊時動能為Ekmgh103102.5 J2.5104 J由動能定理知氣錘撞擊鐵塊所做的功為WEk02.5104 J使鐵塊溫度升高所需的熱量(升高40)Qcmt0.1120010340 cal3.696106 J設氣錘下落n次才能使鐵塊溫度升高40，由能量守恒定律有：nWQn次246.4次故氣錘至少要下落247次答案：247次選考部分 選修3-3 第十一章 第2單元 固體、液體和氣體智能演練場1如圖1125所示，一向右開口的汽缸放置在水平地面上，活塞可無摩擦移動且不漏氣，汽缸中間位置有小擋板初始時，外界大氣壓為p0，活塞緊壓小擋板處，現(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度，則如圖1126所示的pT圖象能正確反應缸內(nèi)氣體壓強變化情況的是 ()解析：初始時刻，活塞緊壓小擋板，說明汽缸中的氣體壓強小于外界大氣壓強；在緩慢升高汽缸內(nèi)氣體溫度時，氣體先做等容變化，溫度升高，壓強增大，當壓強等于大氣壓時活塞離開小擋板，氣體做等壓變化，溫度升高，體積增大，A、D是錯誤的在pT圖象中，等容線為通過原點的直線，所以C圖是錯誤的答案：B2(2010上海模擬)(1)研成粉末后的物體已無法從外形特征和物理性質(zhì)各向異性上加以判斷時，可以通過_方法來判斷它是否為晶體(2)在嚴寒的冬天，房間玻璃上往往會結(jié)一層霧，霧珠是在窗玻璃的_表面(填“外”或“內(nèi)”)(3)密閉容器里液體上方的蒸汽達到飽和后，還有沒有液體分子從液面飛出？為什么這時看起來不再蒸發(fā)？答：_解析：(1)加熱時，晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，因而可以用加熱時有無確定熔點的實驗來判斷(2)靠近窗的溫度降低時，飽和汽壓也變小，這時會有部分水蒸氣液化變成水附著在玻璃上，故在內(nèi)側(cè)出現(xiàn)霧珠(3)還有液體分子從液面飛出，但同時也有氣體分子被碰撞飛回到液體中去，當液體上方的蒸汽達到飽和時，單位時間內(nèi)逸出液體表面的分子數(shù)與回到液體表面的分子數(shù)相等而呈動態(tài)平衡即飽和汽液體不再減少，從宏觀上看好像不再蒸發(fā)了答案：(1)用加熱時有無確定熔點的實驗(2)內(nèi)(3)見解析3(2010東城模擬)如圖1127所示，導熱的汽缸固定在水平地面 上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中(狀態(tài))，汽缸 的內(nèi)壁光滑現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動一段距離(狀態(tài))，在此過程中：(1)如果環(huán)境保持恒溫，下列說法正確的是 ()A每個氣體分子的速率都不變B氣體分子平均動能不變C水平外力F逐漸變大D氣體內(nèi)能減少E氣體放熱F氣體內(nèi)能不變，卻對外做功，此過程違反熱力學第一定律，不可能實現(xiàn)G氣體是從單一熱庫吸熱，全部用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律(2)如果環(huán)境保持恒溫，分別用p、V、T表示該理想氣體的壓強、體積、溫度氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，此過程可用圖1128中的哪幾個圖象表示 ()解析：(1)溫度不變，分子平均動能不變，分子平均速率不變，由于熱運動頻繁碰撞，不是每個分子的速率都不變，B對，A錯；由玻意耳定律知體積增大，壓強減小，活塞內(nèi)、外壓強差增大，水平拉力F增大，C對；由溫度不變、體積增大知，氣體內(nèi)能不變，對外做功，由熱力學第一定律知，氣體一定從外界吸收熱量，D、E、F均錯；題中氣體雖從單一熱庫吸熱，全部用來對外做功，但必須有外力作用于桿并引起氣體的體積增大，因而引起了其他變化，不違反熱力學第二定律，G對(2)由題意知，從到，溫度不變，體積增大，壓強減小，所以只有A、D正確答案：(1)BCG(2)AD4內(nèi)壁光滑的導熱汽缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質(zhì)量的活塞封閉壓強為1.0105 Pa、體積為2.0103 m3的理想氣體現(xiàn)在活塞上方緩緩倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，然后將汽缸移出水槽，緩慢加熱，使氣體溫度變?yōu)?27.(大氣壓強為1.0105 Pa) (1)求汽缸內(nèi)氣體的最終體積；(2)在圖1129所示的pV圖上畫出整個過程中汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化解析：(1)在活塞上方倒沙的全過程中溫度保持不變，即p0V0p1V1解得：p1p01.0105 Pa2.0105Pa在緩慢加熱到127的過程中壓強保持不變，則所以V2V11.0103m31.47103m3.(2)如下圖所示答案：(1)1.47103m3(2)見解析圖5(2009山東高考)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中AB過程為等壓變化，BC過程為等容變化已知VA0.3 m3，TATC300 K，TB400 K.(1)求氣體在狀態(tài)B時的體積(2)說明BC過程壓強變化的微觀原因(3)設AB過程氣體吸收熱量為Q1，BC過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小并說明原因解析：(1)設氣體在狀態(tài)B時的體積為VB，由蓋呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)得VB0.4 m3(2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變化(降低)，氣體分子平均動能變化(減小)，導致氣體壓強變化(減小)(3)Q1大于Q2；因為TATC，故AB增加的內(nèi)能與BC減少的內(nèi)能相同，而AB過程氣體對外做正功，BC過程氣體不做功，由熱力學第一定律可知Q1大于Q2.答案：(1)0.4 m3(2)見解析(3)Q1大于Q2，原因見解析6.某同學在夏天游玩時，看到有一些小昆蟲可以在水面上停留或能跑來跑去而不會沉入水中，尤其是湖水中魚兒戲水時吐出小氣泡的情景，覺得很美，于是畫了一幅魚兒戲水的圖畫如圖11210所示但旁邊的同學考慮到上層水溫較高和壓強較小的情況，認為他的畫有不符合物理規(guī)律之處，請根據(jù)你所掌握的物理知識指出正確的畫法(用簡單的文字表述，不要畫圖)，并指出這樣畫的物理依據(jù)(1)正確的畫法應為：_.(2)物理學依據(jù)：_.(3)試分析小昆蟲在水面上不會沉入水中的原因_解析：(1)正確的畫法應為：上面的氣泡體積比下面的氣泡體積要大(2)物理學依據(jù)：由理想氣體狀態(tài)方程得V2V1.因為p1p2，T2T1，所以V2V1.(3)由于水的表面張力作用，當昆蟲在水面上時，水的表面向下凹，像張緊的橡皮膜，小昆蟲受到向上的彈力與重力平衡，所以昆蟲可以在水面上停留或能跑來跑去而不會沉入水中答案：見解析7(2009上海高考)如圖11211所示，粗細均勻的彎曲玻璃管A、B 兩端開口管內(nèi)有一段水銀柱，右管內(nèi)氣柱長為39 cm，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣柱長為40 cm.先將B端封閉，再將左管豎直插入水銀槽，設整個過程溫度不變，穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高 2 cm.求：(1)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強p；(2)左管A端插入水銀槽的深度h.(大氣壓強p076 cmHg)解析：(1)設均勻玻璃管的橫截面積為S，插入水銀槽后對右管內(nèi)氣體，由玻意耳定律得：p0l0Sp(l0h/2)S，所以p78 cmHg.(2)插入水銀槽后左管內(nèi)氣體壓強：ppgh80 cmHg，左管內(nèi)、外水銀面高度差h14 cm，對中、左管內(nèi)氣體有p0lSplS，得l38 cm，左管插入水銀槽深度hlh/2lh17 cm.答案：(1)78 cmHg(2)7 cm8有人設計了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖11212所示玻璃泡A內(nèi)封有一定量氣體，與管A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出設B管的體積與A泡的體積相比可略去不計(1)B管刻度線是在1標準大氣壓下制作的(1標準大氣壓相當于76 cm水銀柱的壓強)已知當溫度t27時的刻度線在x16 cm處，問t0的刻度線在x為多少厘米處？(2)若大氣壓已變?yōu)橄喈斢?5 cm水銀柱的壓強，利用該測溫裝置測量溫度時所得讀數(shù)仍為27，問此時實際溫度為多少？解析：(1)A中氣體為等容過程，有pp1把p1761660 (cmHg)，T127327300 (K)，T273 K代入上式得：p60 cmHg54.6 cmHgx(7654.6) cm21.4 cm(2)此時A泡內(nèi)氣體壓強為pp0x751659 (cmHg)而體積未變，由查理定律：TT1300 K295 K22.答案：(1)21.4 cm(2)229如圖11213所示，一圓柱形容器豎直放置，通過活塞封閉著攝氏溫度為t的理想氣體活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時間，結(jié)果活塞緩慢上升了h，若這段時間內(nèi)氣體吸收的熱量為Q，已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，不計器壁向外散失的熱量及活塞與器壁間的摩擦，求：(1)氣體的壓強；(2)這段時間內(nèi)氣體的內(nèi)能增加了多少？(3)這段時間內(nèi)氣體的溫度升高了多少？解析：(1)pp0(2)氣體對外做功為WpSh(p0)Sh(p0Smg)h由熱力學第一定律得：UQWQ(p0Smg)h(3)由蓋呂薩克定律得：解得：t2732tttt273t.答案：見解析選考部分 選修3-3 實驗八 用油膜法估測分子的大小智能演練場1“用油膜法估測分子的大小”實驗的簡要步驟如下：A將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S.B將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上C用淺盤裝入約2 cm深的水D用公式d求出薄膜厚度，即油酸分子的大小E根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V.(1)上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完全，請指出：_(2)上述實驗步驟的合理順序是_解析：(1)C步驟中，要在水面上均勻地撒上石膏粉或痱子粉實驗中，要有步驟F：用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)(2)合理順序為CFBAED答案：(1)見解析(2)CFBAED2在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，現(xiàn)有按體積比為nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒請補充下述估測分子大小的實驗步驟：(1)_(需測量的物理量自己用字母表示)(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定 后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖實83所示(已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時半個以上方格面積記為S，不足半個的舍去)則油膜面積為_(3)估算油酸分子直徑的表達式為d_.解析：(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V.(2)利用補償法，可查得面積為8S.(3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V，油膜面積S8S，由d，得d.答案：(1)見解析(2)8S(3)3. 油酸酒精溶液的濃度為每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖實84所示若每一小方格的邊長為25 mm，試問：(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為_模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為_油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的_圖實84中油酸膜的面積為_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是_m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學在實驗過程中，在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原_.解析：油膜面積約占70小格，面積約為S702525106 m24.4102