高中物理選修3-3與3-5課本習(xí)題解釋與說明

課后練習(xí)一高二物理同步復(fù)習(xí)課程第7講分子熱運動能量守恒（一）1.已知金剛石的密度為ρ＝3.5×103kg/m3，現(xiàn)有一塊體積為4.0×10－8m3的一小塊金剛石，它含有多少個碳原子?假如金剛石中的碳原子是緊密地挨在一起，試估算碳原子的直徑?(保留兩位有效數(shù)字)答案：2.2×10－10m詳解：先求出此金剛石質(zhì)量，然后除以一個碳原子的質(zhì)量，就是碳原子個數(shù)。碳原子緊密排在一起的模型，就是一個一個的小球緊密相連，整個金剛石看成一個正方體，于是一條邊上碳原子個數(shù)就是碳原子總個數(shù)的三次方根。金剛石一條邊的長度就是體積的三次方根。然后邊長除以一條邊上碳原子個數(shù)就是碳原子直徑。2.關(guān)于布朗運動，下列說法中正確的是()A．布朗運動就是分子的運動B．布朗運動是組成固體微粒的分子無規(guī)則的反映C．布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映D．觀察時間越長，布朗運動越顯著答案：C詳解：布朗運動是液體無規(guī)則運動的反映，它本身不是分子運動。布朗運動的顯著程度和觀察時間無關(guān)，和液體溫度，運動微粒的質(zhì)量等有關(guān)。3.關(guān)于分子間相互作用力，以下說法正確的是()A．分子間的相互作用力是由組成分子的原子內(nèi)部的帶電粒子間的相互作用而引起的B．溫度越高，分子間的相互作用力就越大C．分子力實質(zhì)上就是分子間的萬有引力D．分子引力不等于分子斥力時，違背了牛頓第三定律答案：A詳解：A是正確的理論知識。分子間作用力大小與分子距離有關(guān)，和溫度無關(guān)。另外，分子引力和分子斥力明顯不是作用力和反作用力，不能亂套用牛頓第三定律。4.關(guān)于分子間的相互作用力的以下說法中，正確的是()分子。分子總動能必然是氫氣大，因為兩氣體質(zhì)量相等，必然是氫分子多。氫氣內(nèi)能也大，因為二者溫度相同，但是氫分子多，也就是說，氫氣物質(zhì)的量大。高二物理同步復(fù)習(xí)課程第8講分子熱運動能量守恒（二）1.在絕熱的氣缸內(nèi)封閉著質(zhì)量、體積和種類都相同的兩部分氣體A和B（不計氣體分子之間的作用力），中間用導(dǎo)熱的固定隔板P隔開。若不導(dǎo)熱的活塞Q在外力作用下向外移動時，下列論述：① 氣體B壓強減小，內(nèi)能減??；② ②氣體B壓強減小，內(nèi)能不變；③ 氣體A壓強減小，內(nèi)能減??；④ ④氣體A壓強不變，內(nèi)能不變。其中正確的是（）A.只有②④正確B.只有①③正確C.只有②③正確D.只有①④正確答案：B詳解：氣缸絕熱，于是B體積增大對外做功，又沒有熱傳遞時，內(nèi)能一定減小。B壓強也因為體積的增大而減小，內(nèi)能減小就意味著溫度降低。P是導(dǎo)熱的，于是AB溫度必然一樣。于是A溫度也降低，內(nèi)能減小。體積不變的氣體降溫，明顯A壓強減小。2.一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p1、V1、T1，在另一平衡狀態(tài)下的壓強、體積和溫度分別為p2、V2、T2，下列關(guān)系正確的是（）A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝T2B．p1＝p2，V1＝V2，T1＝2T2C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2答案：D詳解：一定質(zhì)量的氣體，根據(jù)公式，必然有PV/T=常數(shù)。于是只有D正確。3.長直均勻玻璃管內(nèi)用水銀柱封閉一定質(zhì)量的空氣后倒插入水銀槽內(nèi)。靜止時露出水銀槽面的水銀柱高為h，保持溫度不變，稍向上提玻璃管（管口仍在槽內(nèi)水銀面下），封閉在管內(nèi)的空氣的體積V和壓強p以及水銀柱高h各如何變化？答案：體積V增大，壓強p減小，h增大.詳解：向上提，體積必然增大。因為溫度不變，于是壓強減小，于是相應(yīng)地，水銀柱會上升一小段兒，水銀柱高度增大。（看到水銀柱升高，同學(xué)可能會對"體積增大"略感不放心。其實我們可以反證，如果體積減小，那么必然有壓強的增大，于是水銀柱降低。往上提管，水銀柱又降低，體積焉能減??？于是假設(shè)矛盾，體積增大的結(jié)論被肯定）4.下列說法正確的是（）A.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量C.氣體分子熱運動的平均動能減少，氣體的壓強一定減小D.單位面積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大答案：A詳解：A是氣體壓強的微觀成因。B項，單位時間的沖量是力，怎能是壓強？C項氣體降溫氣壓不一定降低，因為氣體體積可以變化。D項也不對，氣體如果同時降溫，氣壓變化也難說。5.一定質(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VA=0.3m3，TA=TB=300K、TB=400K。（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）沒AB過程氣體吸收熱量為Q，BC過程中氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小說明原因。答案：（1）。(2)氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變小，氣體分子平均動能減小，導(dǎo)致氣體壓強減小。(3)大于；因為TA=TB，故AB增加的內(nèi)能與BC減小的內(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(xué)第一定律可知大于。(1)詳解：等壓變化中，氣體體積和溫度成正比，帶入題中數(shù)據(jù)易得答案6.某體育館內(nèi)有一恒溫游泳池，水溫等于室溫，現(xiàn)有一個氣泡從水池底部緩緩上升，那么在上升過程中，泡內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()①分子間的平均距離增大②分子平均動能減?、鄄粩辔鼰幄軌簭姴粩鄿p小A.①②B.②③C.②④D.①③④答案：D詳解：上升過程壓強肯定不斷減小，氣泡逐漸脹大，分子間距逐漸增大。但是因為是緩慢上升，于是認為氣體時刻和水同溫度，于是分子平均動能不變。氣泡脹大就要對外做功，然而溫度還不變，于是它肯定不斷吸熱。7.如圖，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等?，F(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比（）A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B．左右兩邊氣體溫度都升高C．左邊氣體壓強增大D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量答案：BC詳解：右邊氣體升溫膨脹，向左推動隔板，于是左邊氣體接受外界對它做功，內(nèi)能增大，也升溫。左邊氣體體積減小，同時還升溫，壓強必然增大。根據(jù)能量守恒，左右兩邊氣體內(nèi)能增加量等于電熱絲放的熱。高二物理同步復(fù)習(xí)課程第9講分子熱運動能量守恒（三）1.某人在做測定水的汽化熱實驗時，得到的數(shù)據(jù)如下：銅制量熱器小筒的質(zhì)量M1=200g，通入水蒸氣前筒內(nèi)水的質(zhì)量M2=350g，溫度t1=14℃；通入t2=100℃的水蒸氣后水的溫度為t3=36℃，水的質(zhì)量變?yōu)镸3=364g,他測得的水的汽化熱L是多少？［銅的比熱C銅=3.9×102J／（Kg．K）］答案：2.2×106焦／千克詳解：可見，水蒸氣的質(zhì)量是14克。銅筒溫度升高22度吸熱是W1，350克水升溫22度吸熱W2，14克水蒸氣變成14克一百度液態(tài)水放熱W3，14克一百度液態(tài)水降溫至36度放熱W4,于是根據(jù)能量守恒，有W1+W2=W3+W4W1,W2,W4皆可用cm△t來計算，于是W3可以求解，經(jīng)計算，是30800J。然后W3（以焦耳為單位），除以水蒸氣質(zhì)量0.014千克即可求出汽化熱。2.下列現(xiàn)象中，哪些是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的（）A.打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加B.夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來解暑C.冬天搓搓手，會感覺到手變得暖和起來D.太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高答案：BD詳解：A是做功（電功）改變了內(nèi)能，B符合題意。C是做功改變內(nèi)能。D符合題意。3.對于在一個大氣壓下100℃的水變成100℃的水蒸氣的過程中，下列說法正確的是（）A.水的內(nèi)能增加，對外界做功，一定是吸熱B.水的內(nèi)能不變，對外界做功，從外界吸熱C.水的內(nèi)能減少，對外界不做功，向外界放熱D.水的內(nèi)能增加，對外界做功，向外界放熱答案：A詳解：水要吸熱汽化，內(nèi)能必然增加，因為體積的膨脹，對外要做功。4.一定質(zhì)量的氣體，在壓縮過程中外界對氣體做功300J，但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300J，問氣體在此過程中是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？答案：氣體放熱，放出600J的熱量。詳解：外界對氣體做功300J，氣體內(nèi)能反而減小300J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律，必然是氣體放熱300+300=600J。5.下列說法中正確的是（）A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B.一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可以實現(xiàn)的C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進行答案：AC詳解：A正確，是正確的理論常識。B不可以，第二類永動機明顯不違背能量守恒。C對，這是熱力學(xué)第二定律意義的一個方面。D不對，有不少過程是可以自發(fā)進行的，比如水往低處流。6.下面關(guān)于機械能和內(nèi)能的說法正確的是()A.機械能大的物體，內(nèi)能一定也大B.物體做加速運動時，速度越大，物體內(nèi)部分子平均動能一定增大C.物體降溫時，其機械能一定減少D.摩擦生熱是機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化答案：D詳解：A錯，機械能大和內(nèi)能大，這二者無關(guān)。B錯，物體內(nèi)部分子平均動能是溫度的表征，物體速度大，溫度不一定高。C錯，物體降溫和機械能不沾邊。D明顯正確。7.用打氣筒打氣時，過一會筒壁會熱起來，這是為什么？答案：打氣時活塞壓縮空氣做功，使筒內(nèi)空氣內(nèi)能增加，溫度升高；同時克服活塞與筒壁間的摩擦做功也使筒壁內(nèi)能增加，溫度升高。8.一個透熱良好的氣缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下壓活塞，壓縮中對氣體做了2000J的功，穩(wěn)定后使容器中2千克的水溫度升高了0.2℃，假設(shè)盛水容器絕熱。問：壓縮前后缸內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？答案：氣體內(nèi)能增加了320J。詳解：對氣體做功是2000J。然后氣體和水有熱傳遞，氣體把熱量傳遞給水。傳遞的熱量用cm△t來計算，代