【步步高 学案导学设计】高中物理 模块检测(含解析)新人教版选修3-3
【步步高】(新课标)高中物理 模块综合检测(一)新人教版选修3-3
物理人教版选修3-3模块综合检测（一）(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M，则该物质的分子质量和m kg水中所含氢原子数分别是()A.MNA，19mNA×103B．MNA,9mNAC.MNA，118mNA×103D.NAM，18mNA2．关于分子间距与分子力的下列说法中，正确的是()A．水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间有空隙；正是由于水分子间有空隙，才可以将物体压缩B．水的体积很难被压缩，这是由于水分子间距稍微变小时，分子间的作用力就表现为斥力C．一般情况下，当分子间距r<r0(平衡距离)时，分子力表现为斥力；当r＝r0时，分子力为零，当r>r0时分子力表现为引力D．弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力，正是分子引力和斥力的对应表现3．下列说法不符合分子动理论观点的是()A．用气筒打气需外力做功，是因为分子间的斥力作用B．温度升高，布朗运动显著，说明悬浮颗粒的分子运动剧烈C．相距较远的两个分子相互靠近的过程中，分子势能先减小后增加D．相距较远的两个分子相互靠近的过程中，分子间引力先增大后减小4．关于物体的内能，正确的说法是()A．温度、质量相同的物体具有相等的内能B．物体的内能与物体的体积有关C．机械能越大的物体，内能也一定越大D．温度相同的物体具有相同的内能5．关于液晶的以下说法正确的是()A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的状态B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏C．液晶表现各向同性的性质D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色6．下列情况晾出的湿衣服最不容易干的是()A．气温5℃，绝对湿度5.058×102 Pa B．气温10℃，绝对湿度6.754×102 PaC．气温15℃，绝对湿度1.023×103 Pa D．气温20℃，绝对湿度2.320×103 Pa7．一定质量的理想气体，处于某一状态，要使它的压强经过变化又回到初始状态值，用下列哪些方法可能实现()A．先保持温度不变，使它的体积膨胀，接着保持体积不变而降低温度B．先保持温度不变，使它的体积缩小，接着保持体积不变而降低温度C．先保持体积不变，升高温度，接着保持温度不变而使它的体积膨胀D．先保持体积不变，升高温度，接着保持温度不变而使它的体积缩小图18．如图1所示，a，b，c三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，a管竖直向下做自由落体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空气温度始终不变，当水银柱相对管壁静止时，a，b，c三管内的空气柱长度La、Lb、Lc间的关系为()A．Lb＝Lc＝LaB．Lb<Lc<LaC．Lb>Lc>LaD．Lb<Lc＝La图29．如图2所示为A、B两部分理想气体的V－t图象，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给条件，可知()A．当t＝273℃时，气体的体积A比B大0.2 m3B．当tA＝tB时，V A∶VB＝3∶1C．当tA＝tB时，V A∶VB＝1∶3D．A、B两部分气体都做等压变化，它们的压强之比pA∶pB＝3∶110.图3如图3所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则()A．A管内空气柱将变长B．A管内空气柱将变短C．两管内水银柱高度差将增大D．两管内水银柱高度差将减小二、填空题(本题共2小题，共18分)11.图4(9分)(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液，然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图4所示．坐标格正方形的大小为2 cm×2 cm，由图可以估算出油膜的面积是________m2(保留两位有效数字)，由此估算出油膜分子的直径是________m(保留一位有效数字)．(2)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于()A．油酸分子未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足半格的方格D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液滴数多计了10滴12．(9分)如图5所示，在水和汽达到动态平衡时，测得水柱长206 mm，水银柱长723.3 mm.已知大气压为760 mmHg，则水的饱和汽压为________mmHg.如把图中的管上提1 cm(未脱离水银槽)，则管中水银面将________(填“上升”“下降”或“不变”)，水的饱和汽压将________(填“变大”“变小”或“不变”)．图5三、计算题(本题共4小题，共42分)13．(8分)已知地球表面大气压强为p0，地球半径为R，重力加速度为g，地球周围大气层的厚度为h，空气的摩尔质量为μ，阿伏加德罗常数为NA.试估算地球大气层分子的平均距离．14．(10分)图6如图6所示，一端封闭、粗细均匀的U形管，其水平部分长为L，U形管绕开口臂的轴线以角速度ω匀速转动，长为L的水银柱封闭一段气柱，若处于U形管水平部分的水银柱的长度为L2，则被封闭气柱的压强为多少？[设水银的密度为ρ(kg/m3)，大气压强是p0(Pa)]15.(12分)一个自行车内胎的容积是2.0 L．用打气筒给这个自行车打气，每打一次就把1.0×105 Pa的空气打进去125 cm3.设打气前胎内有0.5 L压强为1.0×105 Pa的空气，打了20次，胎内的压强有多大？(假定空气的温度不变)16．(12分)图7甲中的实线表示1 mol 的理想气体发生状态变化时的p －V 图线，变化过程是由状态A 出发，经过B 、C 、D 各状态，最后又回到状态A ，试将这全部过程准确画在图乙所示的p －T 图中．图7期中检测1．A [某物质的摩尔质量为M ，故其分子质量为M NA ；mkg 水所含水分子的摩尔数为m×10318，故所含氢原子数为m×10318×NA×2＝mNA×1039，故选项A 正确．]2．ABC [水和酒精混合体积减小，说明分子间有空隙，选项A 正确．通常水的分子间距离大约为r0(10－10m)，所以稍微一压缩，分子间就表现为斥力，故很难压缩，B 正确．r<r0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力；r ＝r0时，斥力等于引力，分子力为零；r>r0时，引力大于斥力，分子力表现为引力，C 正确．弹簧弹力不是分子力的对应表现，D 错误．] 3．ABD [用气筒打气需外力做功，是因为气体压强增大的缘故；布朗运动显著，说明液体分子热运动剧烈；相距较远的两个分子相互靠近的过程中，分子势能先减小后增大，分子间引力增大．]4．B [物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能．温度相同，分子平均动能相同，质量相同，分子个数不一定相同，分子势能也不一定相同，故A 、D 错误．物体的内能与机械能没有必然的联系，内能与热运动相对应，机械能与机械运动相对应，内能由物体的温度、体积、分子数决定，而机械能由物体运动的速度、离地高度等条件决定，故C 错误，B 正确．]5．D [液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，它具有各向异性的性质，在外加电压下，对不同色光的吸收强度不同．] 6．D7．BC [如图所示的p －V 图象中，a 为气体的初状态．先作出通过a 点的等压线(虚线)，然后根据题意作出对应的状态变化图线．过程A 的图线如图中的a→c→d ，过程B 的图线如图中的a→e→b1，过程C 的图线如图中a→f→b2，过程D 的图线如图中的a→f→g ，很容易看出，在这四个过程中，只有过程B 、C 的图线能与等压线相交，符合题设要求．]8．D [设管的横截面积为S ，气体状态经变化达到稳定后，对水银柱应用牛顿第二定律，a 管：p0S ＋mg －paS ＝ma ，a ＝g ，解得pa ＝p0，b 管：pbS －mg －p0S ＝ma ，a ＝g ，解得pb ＝p0＋2mg S ，c 管：mgsinθ＋p0S －pcS ＝ma ，gsinθ＝a ，解得pc ＝p0，又因为三管内空气质量相等，温度相同，所以三管内空气的pV ＝恒量，pa ＝pc<pb 故La ＝Lc>Lb ，选项D 正确．] 9．AB [由图象可知，A 、B 两部分气体都发生等压变化，所以它们在相同温度下体积之比不变．]10．BC [将B 管慢慢提起，可以认为气体温度不变．A 中气体的压强增大，体积减小，所以气柱将变短，而pA ＝p0＋ph ，所以高度差增大．] 11．(1)2.4×10－2 8×10－10 (2)A解析 (1)油膜面积的估算可以先数出油膜所覆盖的整个方格数，不足半个格的舍去，多于半个格的算1个格，再计算总面积．将油膜看成单分子层，先计算2滴溶液中所含油酸的体积，即为油膜的体积，再除以油膜面积即得分子直径．(2)由公式d ＝VS 可知，d 偏大，则可能油酸体积V 偏大或油膜面积S 偏小．12．21.6 上升 变小 解析 h ＝ρ水ρ汞h 水＝113.6×206mm ＝15.1mm ，所以p 汽＝p0－p 汞－p 水＝(760－723.3－15.1)mmHg ＝21.6mmHg ，若将管上提，设汽的体积不变，由p 汽＝p0－(p 汞＋p 水)，可得p汞增大，所以p 汽减小，V 汽增大，即管中水银面上升，饱和汽压变小．13.3＋－R3]gμ3NAp0R2解析 地球表面空气的质量M ＝4πp0R2g ，总分子数为n ＝MNA ，大气总体积V ＝43π(R ＋h)3－43πR3，则分子间平均距离d ＝3Vn，解得d ＝3＋－R3]gμ3NAp0R214.38ρL2ω2＋p0－12ρgL解析 设U 形管横截面积为S ，被封闭气体的压强为p ，取水平部分水银柱为研究对象，受力分析如右图所示．由圆周运动知识及牛顿第二定律，得 pS ＋12ρgLS －p0S ＝12ρLSω2·34L ，所以p ＝38ρL2ω2＋p0－12ρgL.点拨 本题是一个关于圆周运动过程中求压强的问题，要用到匀速圆周运动的向心力计算公式及圆周运动的半径来确定． 15．1.5×105Pa解析 对打气20次后内胎中的气体研究：①⎩⎪⎨⎪⎧p1＝1.0×105Pa ，V1＝＋ ②⎩⎪⎨⎪⎧p2＝？V2＝2.0L.由p1V1＝p2V2得，p2＝p1V1V2＝1.0×105×32Pa ＝1.5×105Pa.点拨 (1)非等质量问题要转化为质量不变的问题．(2)内胎中原本有一部分气体，勿漏掉．16．见解析 解析由图甲可知状态A 的p ＝1atm ，V ＝22.4L ，所以T ＝273K ，在图乙中确定A 点．由A→B ，气体发生了等压变化，因为VB ＝2V A ，所以TB ＝2TA ，在图乙中确定了B 点． 由B→C ，气体发生了等容变化，因为pC ＝2pB ，所以TC ＝2TB ，在图乙中确定了C 点． 由C→D ，气体发生了等温变化，且pD ＝2pC ，所以在图乙中确定了D 点．如图所示．。
《步步高-学案导学》2013-2014学年高中物理人教版(选修3-1)同步-第二章-恒定电流--同步
图1
结果．那么它们体现了什么逻辑关系呢？
-
4
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学案13
(1)事件的两个条件需满足几个，事件才能发生？
(2)在下表中填写对应条件下事件的结果(灯泡 L 是亮还是
熄).
本
条件
结果
学
案
开关 A 开关 B 灯泡 L
栏
目
断
断
开
关
断
通
通
断
通
通
(3)如果把开关的“通”记为 1，“断”记为 0，把灯“亮”
答案 A
关
-
16
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学案13
例 2 两只晶体二极管组成如图 7 所示 电路，A、B 为输入端，Y 为输出端， 试分析说明它是什么逻辑电路．
本
学 案 栏
图7 解析 根据二极管的特点，只要在二极管上加上正向电
目 开
压，则二极管即可导通．由题中电路结构可知，D1、D2
关
两个二极管只要有一个导通，或者两个都导通，则整个
随时间变化关系的图象，则下列选项中能正确反映该门电
本 路输出端电势随时间变化关系的图象是
学 案 栏 目 开 关
图6
()
-
14
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本 学 案 栏 目 开 关
-
学案13
15
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学案13
本 解析 题图为与门电路，所以 A、B 输入端都是高电势时，
学 案
输出才为高电势，故 A 正确．
栏
目 开
系；具有“_非__”__逻__辑_关系的电路叫做“非”门．
其符号为______________.
-
3
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【步步高 学案导学设计】高中物理 期末检测(含解析)新人教版选修3-3
期末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是()A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C．知道某物质的摩尔质量和密度就可求出阿伏加德罗常数D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同2．分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法中正确的是()A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D．分子间的吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小3．缝衣针能静止于水面上，是因为()A．针的重力可忽略B．针的重力与浮力平衡C．针的重力与表面张力平衡D．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对针产生一个向上的支持力4．下更说法错误的是()A．同一种物质能够生成几种不同的晶体B．同种物质晶体的形状可以不相同C．晶体在各方向上的物理性质是相同的D．晶体在一定条件下可转化成非晶体5．对一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积是所有气体分子的体积之和B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少图16．如图1所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)．将一个热敏电阻(电阻值随温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是()A．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体压强一定减小B．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小C．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D．若拉动活塞使汽缸内气体体积增大，则需加一定的力，说明气体分子间有引力7.图2一定质量的理想气体自状态A经状态B变化到状态C，这一过程在V—T图中表示如图2所示，则下述结论错误的是()A．在过程AB中，气体压强不断变大B．在过程BC中，气体密度不断变大C．在过程AB中，气体对外界做功D．在过程BC中，外界对气体做功8．下列说法中正确的是()A．任何物体的内能都是组成该物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行9．使一些小水银滴迅速合成一个较大的水银滴时，水银的温度将()A．升高B．降低C．不变D．无法判断10.图3图3中活塞将汽缸分成两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且汽缸不漏气，以U甲、U乙表示两气体的内能，则在用一定的拉力将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．U甲不变，U乙不变B．U甲减小，U乙增大C．U甲与U乙总量不变D．U甲与U乙总量增加二、填空题(本题共2小题，共18分)11．(9分)用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒的体积为V＝0.1×10－9 m3，碳的密度是ρ＝2.25×103 kg/m3，摩尔质量为M＝12 g/mol，阿伏加德罗常数为NA ＝6.0×1023 mol－1，则小炭粒所含分子数为________个(保留1位有效数字)．由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动．12．(9分)如图4所示是医院里给病人输液的示意图，假设药液瓶挂在高处的位置不变，则在输液过程中a、b两处气体的压强的变化是：a处气体的压强________，b处气体的压强________，药液进入人体的速度________．(填“变小”“变大”或“不变”)图4三、计算题(本题共4小题，共42分)13．(8分)已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol.阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)14.图5(10分)如图5所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p－V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J．求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？15.(10分)图6如图6所示，一个高为H的导热汽缸，原来开口，将其开口向上竖直放置．在气温为27℃、气压为760 mmHg、相对湿度为75%时，用一质量可不计的光滑活塞将开口端封闭．求将活塞下压多大距离时，将开始有水珠出现？16．(14分)图7如图7所示，圆筒固定不动，内壁光滑，横截面积为S，轻质活塞系于劲度系数为k的轻质弹簧下端，弹簧上端固定，开始时在活塞下的空气柱高为h0，温度为T0，压强与外界大气压强p0相同，若使气柱的温度缓慢增加，使：(1)压强增大一倍；(2)体积增大一倍时，问气柱的温度T各为多少？(设气体为理想气体，活塞移动的距离不超过弹簧的弹性限度)期末检测1．D [布朗运动是悬浮在液体中的颗粒的运动，是液体分子的无规则运动的反映，但不是颗粒的分子运动的反映，A 错．根据热力学第二定律可知机械能可以全部转化为内能，但是内能不可以全部转化为机械能，而不引起其他变化，B 错．知道物质的摩尔质量和密度可以求出摩尔体积，但不可求出阿伏加德罗常数，C 错．内能不同的物体温度可能相同，分子平均动能可能相同，D 对．]2．C [物体分子之间同时存在分子斥力和引力，这两个力都随着分子间距的增大而减小，因此选项C 对、D 错．固体分子在一般情况下分子引力与斥力平衡，选项A 错．气体充满容器是由于气体分子热运动造成的，选项B 错．] 3．D 4.C5．BC [气体体积是气体分子和分子间空隙体积之和，A 错；温度是气体分子热运动剧烈程度的标志，B 对．C 选项为气体压强的微观解释，C 对；气体分子间分子力为引力，膨胀时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增加，D 错．] 6．B7．C [过程AB 为等容过程，有pT ＝C ，当T 升高时，p 增大，故A 说法正确．过程BC 为等温过程，有pV ＝C ，当V 减小时，ρ＝mV ，故ρ增大，B 说法正确．AB 过程为等容过程，和外界不存在做功关系，故C 说法错误．BC 过程体积减小，故外界对气体做功，D 说法正确．]8．C [物体的内能是指所有分子运动的动能和分子势能之和，A 错；B 选项违背了热力学第二定律，B 错；自然界中，满足能量守恒定律的过程并不是都能自发地进行，而是有方向性的，D 错；由热力学第一定律可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，但方式是不同的，做功是其它形式能与内能的转化，而热传递是内能的转移．]9．A [因为表面层里分子要比液体内部稀疏些，所以表面层分子势能较液体内部大一些．小水银滴合并成较大的水银滴时表面积减小，表面层的分子数随之减小；可见合并过程中有些分子从表面层进入液体内部，导致水银的分子势能减小；因总的内能不变，故水银分子的平均动能增大，水银的温度升高，选项A 正确．]10．BD [用力缓慢地将拉杆向外拉的过程中，由于各部分均绝热，所以由甲气体体积增加，乙气体体积减小可得：U 甲减小，U 乙增大，A 错误，B 正确；又因为整个过程是外界对气体做正功，所以气体的总内能应增加，所以C 错，D 对．] 11．12.5×1010 不是解析 长度放大600倍的显微镜可以把小颗粒的体积放大n ＝6003＝2.16×108倍，故小颗粒的实际体积为V0＝V n ，小颗粒的质量为m ＝ρV0,1 mol 小颗粒中含有的分子数为NA ，由以上各式可得N ＝NAρVnM ，代入数据得：N ＝5×1010个．可见每一个小碳粒都含有大量的分子，由此可知，布朗运动不是分子的运动． 12．变大 不变 不变解析 选A 管下端液面为研究对象，在大气压强p0(向上)、液柱h1的压强ρgh1(向下)和液柱h1上方液面处压强pa(向下)作用下平衡．因为p0＝pa ＋ρgh1，则有pa ＝p0－ρgh1，因为输液过程中h1不断减小，所以pa 不断增大．再对b 处气体上方液面进行受力分析，B 管中与A 管最低液面在同一水平面处的压强也为p0，则有pb ＝p0＋ρgh2，因为在输液过程中p0，h2不变，所以pb 不变，则药液进入人体的速度也不变． 13．1×10－4(9×10－5～2×10－4都对)解析 设气体体积为V0，液体体积为V1 气体分子数n ＝ρV0Mmol NA ，V1＝n πd36(或V1＝nd3) 则V1V0＝ρ6Mmol πd3NA(或V1V0＝ρMmold3NA) 解得V1V0＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都对)14．(1)251 J (2)放热 293 J解析 (1)沿a→c→b 过程，ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335) J ＝209 J 沿a→d→b 过程，ΔU ＝W′＋Q′Q′＝ΔU －W′＝[209－(－42)] J ＝251 J 即有251 J 的热量传入系统． (2)由a→b ，ΔU ＝209 J ；由b→a ，ΔU′＝－ΔU ＝－209 J 根据热力学第一定律有 ΔU′＝W″＋Q″＝84 J ＋Q″ Q″＝(－209－84) J ＝－293 J负号说明系统放出热量，热量传递为293 J. 15.H 4解析 对水蒸气研究：①⎩⎪⎨⎪⎧ p1＝75%ps ，V1＝V. ②⎩⎪⎨⎪⎧p2＝ps ，V2＝？由p1V1＝p2V2得V2＝p1V1p2＝75%·ps·V ps ＝0.75V ，所以下压距离h ＝H4时开始有水珠出现．16．(1)2T0＋2p0S kh0T0 (2)2T0＋2kh0p0ST0解析 (1)以未升温时气体的状态为初状态，则p1＝p0，T1＝T0，V1＝h0S.压强增大一倍时气体的状态为末状态，则p2＝2p0，V2＝(h0＋l)S ＝(h0＋p0Sk )S.由状态方程，得p0h0ST0＝＋p0S k T2，所以T2＝2T0＋2p0Skh0T0.(2)当体积增大一倍时，由于体积增大，则弹簧被压缩而使气体的压强增大，其初、末状态的状态参量分别为：p1＝p0，T1＝T0，V1＝h0S ， p3＝p0＋kh0S，V3＝2h0S.由状态方程，得p0h0ST0＝＋kh0S T3，所以T3＝2T0＋2kh0p0S T0.。
物理步步高分层训练与测评答案选修3_3
物理步步高分层训练与测评答案选修3_3本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试时间90分钟.第I卷（选释题共40分）一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈C.气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的D.当气体膨胀时，气体分子的势能减小，因而气体的内能一定减少[答案]BC[解析]气体分子间空隙较大，不能忽略，选项A错误；气体膨胀时，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增加，并且改变内能有两种方式，气体膨胀，对外做功，但该过程吸、放热情况不知，内能不一定减少，故选项D错误2.(2011深圳模拟)下列叙述中，正确的是( )A.物体温度越高，每个分子的动能也越大B.布朗运动就是液体分子的运动C.一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变D.热量不可能从低温物体传递给高温物体[答案]C[解析]温度高低反映了分子平均动能的大小，选项A错误；布朗运动是微小颗粒在液体分子撞击下做的无规则运动，而不是液体分子的运动，选项B错误；物体内能改变方式有做功和热传递两种，吸收热量的同时对外做功，其内能可能不变，选项C正确：由热力学第二定律可知，在不引起其他变化的前提下，热量不可能从低温物体传递给高温物体，选项D错误。
3.以下说法中正确的是( )A.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B.在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C.布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动D.水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系[答案】BD[解析]一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项A错误；布朗运动是在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，选项C错误，4.下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是( )A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小[答案]C[解析]当分子力表现为引力时，说明分子间距离大于平衡距离，随着分子间距离的增大分子力先增大后减小，但分子力一直做负功，分子势能增大，A、B错误；当分子力表现为斥力时，说明分子间距离小于平衡距离，随着分子间距离的减小分子力增大，且分子力一直做负功，分子势能增大，只有C正确.5.(2011西安模拟)一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是( )A.温度升高后，气体分子的平均速率变大B.温度升高后，气体分子的平均动能变大C.温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大D.温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了[答案]ABC[解析]温度升高后，气体分子的平均速率、平均动能变大，撞击器壁的平均撞击力增大，压强增大，A、B、C对；分子总数目不变，体积不变，则单位体积内的分子数不变，D错.6.(2011·抚顺模拟)下列说法中正确的是( )A.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点D.当两分子间距离大于平衡位置的间距。
新步步高高二物理人教版选修33章末检测：第七章 分子动理论2
第七章分子动理论(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．关于布朗运动，下列说法中不正确的是()A．布朗运动是微观粒子运动，牛顿运动定律不再适用B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映C．强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动2．固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的，则对其中的引力和斥力，下列说法中正确的是()A．当物体被压缩时，斥力增大，引力减小B．当物体被压缩时，斥力、引力都增大C．当物体被拉伸时，斥力减小，引力增大D．当物体被拉抻时，斥力、引力都增大3．甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是()A．分子力先增大，后减小；分子势能一直减小B．分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大C．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小D．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大4．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是()A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小5．三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是()A．它们的温度可以有较大的差别B．它们的温度可以有微小的差别C．它们的温度一定相同D．无法判断温度的关系6．对一定质量的某种气体，在某一状态变化过程中压强p与热力学温度T的关系如图1所示，则描述压强p与摄氏温度t的关系图象中正确的是()7．一定质量的0℃的水在凝固成0℃的冰的过程中，体积变大，它内能的变化是()A．分子平均动能增加，分子势能减少B．分子平均动能减少，分子势能增加C．分子平均动能不变，分子势能增加D．分子平均动能不变，分子势能减少8．有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是()A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的9．下列说法中正确的是()A．物体的分子热运动动能的总和就是物体的内能B．对于同一种物质，温度越高，分子平均动能越大C．要使分子平均动能增大，外界必须向物体传热D．温度升高时，分子间的平均距离一定增大10．下列说法正确的是()A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大B．物体的机械能为零时内能也为零C．物体的体积减小，温度不变时，物体内能一定减小D11．(8分)一个房间的地面面积是15 m2，房间高3 m．已知标准状况下，空气的平均摩尔质量是2.9×10－2 kg/mol.通常用空气湿度(有相对湿度，绝对湿度)表示空气中含有的水蒸气的情况，若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为103 cm3，已知水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M mol＝1.8×10－2 kg/mol，求：(1)房间内空气的质量为________kg；(2)房间中有________个水分子；(3)估算一个水分子的线度为________ m．(保留两位有效数字)12．(8分)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中：(1)关于油膜面积的测量方法，下列说法中正确的是()A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能散开，等到状态稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积(2)实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2 m2的单分子薄层由此可估算油酸分子的直径d ＝________ m.三、计算题(本题共4小题，共44分)13．(10分)已知铜的密度为8.9×103 kg/m3，铜的原子量为64，质子和中子的质量约为1.67×10－27 kg，则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积为多少？铜原子的直径约为多少？14.(12分)在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气．已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A，水的摩尔质量为M A，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A，求：(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系；(2)它们中各有多少水分子；(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离．15.(10分)华氏度和摄氏度是用来计量温度的常用单位，其数值关系满足F＝1.8t＋32.(1)下图中能正确描述F和t函数关系的图象是( )(2)试探究图象在F、t轴上的截距表示的意义及大小．16.(12分)图2分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图2所示的图象中表现出来，就图象回答：(1)从图中看到分子间距离在r0处分子势能最小，试说明理由．(2)图中分子势能为零的点选在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，对吗？(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？第七章分子动理论1．ACD[布朗粒子是宏观粒子，其运动规律同样遵循牛顿定律，A错误．布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，B正确．光束中的粒子的运动是受小范围气流的影响，不是布朗运动，C错误．选项D中的热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，D错误．故选A、C、D.]2．B[物体被压缩时，r<r0，分子间引力和斥力都增大，只不过斥力增大得更快些，故A错，B对；当物体被拉伸时，r>r0引力和斥力都减小，只不过斥力减小得更快些，故C、D均错．]3．D[分子间距离较远时，分子力为零．当分子间距离减小时，分子间的分子力表现为引力，当r 减小到r＝r0时，分子力又为零，这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程．当r<r0时，分子力表现为斥力，且斥力随分子间距离的减小而一直增大，所以当r一直减小时，分子力的变化过程是先增大，再减小，后又增大，由于分子力先表现为引力，后表现为斥力，所以在r一直减小的过程中，分子力(引力)先做正功，分子势能减少；后为斥力做负功，分子势能增大．]4．C[当分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力是先增大后减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B不正确；当分子力表现为斥力时，随着分子间距离的减小，分子力变大，分子力依然做负功，分子势能增大．所以C项正确，D不正确．]5．C[当三个系统处于热平衡状态，它们有相同的状态参量，所以具有相同的温度，故C项正确．] 6．C[由题图可知p＝kT(k>0)，把T＝t＋273代入得p＝k(t＋273)，故可知C正确．]7．D[0℃的水变成0℃的冰，温度不变，分子的平均动能不变，但水结冰要放热，其内能减少，只能是分子势能减少，故只有D项正确．]8．D[温度是分子平均动能的标志，温度不变时，分子的平均动能不变，温度越高，分子热运动越剧烈，故A、B项说法均正确．由内能定义知C项正确．布朗运动是由液体分子对悬浮颗粒撞击作用不平衡引起的，故选项D错误．]9．B10．D[物体的机械能和内能是两个完全不同的概念，物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定，分子动能不可能为零(温度不可能达到绝对零度)，而物体的动能可能为零，所以选项A、B均不正确；物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，r<r0时，分子间距离减小，分子势能将增大，所以C项也不正确；由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以D项正确．]11．(1)58(2)3.3×1025(3)3.1×10－1012．(1)D(2)5×10－10解析(1)油酸酒精溶液滴在水面上，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积．(2)V＝1200×150cm3＝10－10m3，d＝VS＝10－100.2m＝5×10－10m.13．1.19×10－29m3 2.83×10－10m解析(1)铜的原子量为64，即每摩尔铜的质量为64g，其摩尔体积：V mol＝Mρ＝6.4×10－28.9×103m3①每个铜原子的体积V0＝V molN A②由①②得V 0＝1.19×10－29m 3(2)把铜原子作为球形模型，其直径设为d ，则43π(d 2)3＝V 0 代入数据，解得d ＝2.83×10－10m14．(1)相等 (2)ρV M A N A V V A N A(3) 36M A ρπN A 3V A N A解析 (1)在标准状况下温度相同，所以分子的平均动能相同．(2)体积为V 的水，质量为M ＝ρV分子个数为n 1＝M M A N A ＝ρV M AN A ， 对体积为V 的水蒸气，分子个数为n 2＝V V AN A (3)设相邻的两个水分子之间的平均距离为d ，将水分子视为球形，每个水分子的体积为V n 1＝M A ρN A， 分子间距等于分子直径d ＝36M A ρN A π， 设相邻的水蒸气中两个水分子之间距离为d ′，将水分子占据的空间视为立方体．d ′＝3V A N A. 15．(1)C(2)F 轴截距表示摄氏度时华氏32度，t 轴截距表示华氏零度时摄氏－17.8度．解析 (1)依据F ＝1.8t ＋32，结合数学知识可知，图象在F 轴上截距为正，在t 轴上截距为负，C 对．(2)因F ＝1.8t ＋32当t ＝0时 F ＝32即F 轴截距表示摄氏零度时华氏温度32度．当F ＝0时 t ＝－32018＝－17.8，即t 轴截距表示华氏零度时摄氏－17.8度． 16．见解析解析 (1)当分子间距离r ＝r 0时分子力为零，当分子间距离小于r 0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大．如果分子间距大于r 0时，分子间的相互作用力表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大．从以上两种情况综合分析，分子间距离以r 0为基准，分子间距离不论减小或增大，分子势能都增大，所以说在r 0处分子势能最小．(2)由图可知，选两个分子相距无穷远时分子势能为零．r ＝r 0时分子势能最低且小于零，故在这种情况下，分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零．(3)若选r ＝r 0时，分子势能为零，则E p －r 图象为故可知在r ≠r 0时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变．。
【步步高】(新课标)高中物理 第八章 气体 章末总结学案 新人教版选修3-3
章末总结一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用1．玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在T恒定、V恒定、p恒定时的特例．2．正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键．3．求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强．(2)也可以把封闭气体的物体(如液柱、活塞、汽缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解．4．注意气体实验定律或理想气体状态方程的适用条件，即适用于定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题．例1如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两汽缸的容积均为V0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4.现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有挤压；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦．求：图1(1)恒温热源的温度T ；(2)重新达到平衡后，左汽缸中活塞上方气体的体积Vx.解析 (1)设左、右活塞的质量分别为M1、M2，左、右活塞的横截面积均为S 由活塞平衡可知：p0S ＝M1g ① p0S ＝M2g ＋p0S 3得M2g ＝23p0S ②打开阀门后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持14V0不变，所以当下面接触温度为T的恒温热源稳定后，活塞下方体积增大为(V0＋34V0)，则由等压变化：12V0＋34V0T0＝V0＋34V0T解得T ＝75T0(2)如图所示，当把阀门K 打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由①②两式知M1g ＞M2g ，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，汽缸上部保持温度T0等温变化，汽缸下部保持温度T 等温变化．设左侧上方气体压强为p ，由pVx ＝p03·V04，设下方气体压强为p2：p ＋M1g S＝p2，解得p2＝p ＋p0所以有p2(2V0－Vx)＝p0·7V04联立上述两个方程有6V2x －V0Vx －V20＝0，解得Vx ＝12V0，另一解Vx ＝－13V0，不合题意，舍去．答案 (1)75T0 (2)12V0例2 如图2所示，一定质量的气体放在体积为V0的容器中，室温为T0＝300 K ，有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A 、B 两室，B 室的体积是A 室的两倍，A 室容器上连接有一U 形管(U 形管内气体的体积忽略不计)，两边水银柱高度差为76 cm ，右室容器中连接有一阀门K ，可与大气相通(外界大气压等于76 cmHg)求：图2(1)将阀门K 打开后，A 室的体积变成多少？(2)打开阀门K 后将容器内的气体从300 K 分别加热到400 K 和540 K 时，U 形管内两边水银面的高度差各为多少？解析 (1)初始时，pA0＝p0＋ρgh ＝2 atm ，V A0＝V0/3打开阀门后，A 室气体等温变化，pA ＝1 atm ，体积为V A ，由玻意耳定律得 pA0 V A0＝pA V A V A ＝pA0V A0pA ＝23V0(2)假设打开阀门后，气体从T0＝300 K 升高到T 时，活塞C 恰好到达容器最右端，即气体体积变为V0，压强仍为p0，即等压过程． 根据盖—吕萨克定律V1T1＝V2T2得T ＝V0V AT0＝450 K因为T1＝400 K<450 K ，所以pA1＝p0，水银柱的高度差为零．从T ＝450 K 升高到T2＝540 K 为等容过程．根据查理定律p0T ＝pA2T2，得pA2＝1.2 atm.T2＝540 K 时，p0＋ρgh′＝1.2 atm ， 故水银高度差h′＝15.2 cm. 答案 (1)23V0 (2)0 15.2 cm二、气体的图象问题要会识别图象反映的气体状态的变化特点，并且熟练进行图象的转化，理解图象的斜率、截距的物理意义．当图象反映的气体状态变化过程不是单一过程，而是连续发生几种变化时，注意分段分析，要特别关注两阶段衔接点的状态． 1．等温线图3(1)在p －V 图中，p 与V 乘积越大，温度越高，如图3甲所示，T2>T1. (2)在p －1V 图中，直线的斜率越大，温度越高，如图乙所示，T2>T1.图4 2.等容线在p －T 图中，直线的斜率越大，体积越小，如图4所示，V2<V1. 3．等压线在V －T 图中，直线的斜率越大，压强越小，如图5所示p2<p1.图5 例3图6一定质量的理想气体，在状态变化过程中的p －T 图象如图6所示．在A 状态时的体积为V0，试画出对应的V －T 图象和p －T 图象．解析 对气体A→B 的过程，根据玻意耳定律，有p0V0＝3p0VB ，则VB ＝13V0.由此可知A 、B 、C 三点的状态参量分别为：A ：p0、T0、V0；B ：3p0、T0、13V0；C ：3p0、3T0、V0.V －T 图象和p －V 图象分别如图甲、乙所示．答案见解析图图71．(气体实验定律的应用)图7为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( ) A ．温度降低，压强增大 B ．温度升高，压强不变 C ．温度升高，压强减小 D ．温度不变，压强减小 答案 A解析 对被封闭的一定质量的空气进行研究，当水柱上升时，封闭空气的体积V 减小，结合理想气体状态方程pVT ＝C 得，当外界大气压强p0不变时，封闭空气的压强p 减小，则温度T 一定降低，B 选项不可能．当外界大气压强p0减小时，封闭空气的压强p 减小，则温度T 一定降低，C 、D 选项均不可能．当外界大气压强p0增大时，封闭空气的压强p 存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况．当封闭空气的压强p 增大时，温度T 可能升高、不变或降低；当封闭空气的压强p 不变时，温度T 一定不变；当封闭空气的压强p 减小时，温度T 一定降低．故只有选项A 可能．2．(气体实验定律的应用)容积为1 L 的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa 时，用塞子塞住，此时温度为27 ℃；当把它加热到127 ℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好(塞子塞好时瓶内气体温度仍为127 ℃，压强为1.0×105 Pa)，把－273 ℃视作0 K ．求： (1)塞子打开前，烧瓶内的最大压强；(2)最终瓶内剩余气体的质量与原瓶内气体质量的比值． 答案 (1)1.33×105 Pa (2)34解析 (1)塞子打开前：选瓶中气体为研究对象 初态有p1＝1.0×105 Pa ，T1＝300 K 末态气体压强设为p2，T2＝400 K 由查理定律可得p2＝T2T1p1≈1.33×105 Pa.(2)设瓶内原有气体体积为V ，打开塞子后在温度为400 K 、压强为1.0×105 Pa 时气体的体积为V′由玻意耳定律有p2V ＝p1V′可得V′＝43V故瓶内所剩气体的质量与原瓶内气体质量的比值为34.图83．(气体实验定律应用)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa 、体积为2.0×10－3 m3的理想气体，现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 ℃.(1)求汽缸内气体的最终体积；(2)在图8上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(外界大气压强为1.0×105 Pa)． 答案 (1)1.47×10－3 m3 (2)见解析图解析 (1)在活塞上方倒沙的全过程中温度保持不变，即 p0V0＝p1V1解得p1＝V0V1p0＝2.0×10－31.0×10－3×1.0×105 Pa ＝2.0×105 Pa在缓慢加热到127 ℃的过程中压强保持不变，则 V1T0＝V2T2所以V2＝T2T0V1＝273＋127273×1.0×10－3 m3≈1.47×10－3 m3(2)整个过程中汽缸内气体的状态变化如图所示。
人教版高中物理选修3-3测试题及答案解析全册
人教版高中物理选修3-3测试题及答案解析全册课时跟踪检测（一） 物体是由大量分子组成的1．(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )A ．油酸未完全散开B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格D ．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴解析：选AC 油酸分子直径d ＝V S ，计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了。
油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量酒精，不影响测量结果，B 错；若计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格，使S 偏小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错。
2．在用油膜法估测分子大小的实验中，体积为V 的某种油，形成一圆形油膜，直径为d ，则油分子的直径近似为( )A.2V πd 2B.πd 22V C.πd 24V D.4V πd 2 解析：选D 油膜的面积为π⎝⎛⎭⎫d 22，油膜的油分子的直径为V π⎝⎛⎭⎫d 22＝4V πd 2，故D 对。
3．根据下列物理量(一组)，就可以估算出气体分子间的平均距离的是( )A ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B ．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积C ．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度D ．该气体的密度、体积和摩尔质量解析：选C 由气体的立方体模型可知，每个分子平均占有的活动空间为V 0＝r 3，r 是气体分子间的平均距离，摩尔体积V ＝N A V 0＝M ρ。
因此，要计算气体分子间的平均距离r ，需要知道阿伏加德罗常数N A 、摩尔质量M 和该气体的密度ρ。
4．最近发现的纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景，棱长为1 nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的数量最接近于( )A ．102个B ．103个C ．106个D ．109个解析：选B 把氢原子看做是小立方体，那么氢原子的体积为：V 0＝d 3＝10－30 m 3边长为1 nm 的立方体体积为：V ＝L 3＝(10－9)3 m 3＝10－27 m 3可容纳的氢分子个数：n ＝V V 0＝103 个。
【步步高 学案导学设计】2014-2015学年高中物理 模块综合检测(含解析)教科版选修3-3
模块综合检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是( ) A ．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 B ．永动机是不可能制成的C ．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D ．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体2．用M 表示液体或固体的摩尔质量，m 表示分子质量，ρ表示物质密度，V m 表示摩尔体积，V 0表示分子体积．N A 表示阿伏加德罗常数，下列关系式不正确的是( )A ．N A ＝V 0V mB ．N A ＝V m V 0C ．V m ＝Mρ D ．m ＝M /N A3．对于一定质量的理想气体，下列情况中不可能发生的是( ) A ．分子热运动的平均动能不变，分子间平均距离减小，压强变大 B ．分子热运动的平均动能不变，分子间平均距离减小，压强减小 C ．分子热运动的平均动能增大，分子间平均距离增大，压强增大 D ．分子热运动的平均动能减小，分子间平均距离减小，压强不变 4．一定质量的理想气体( )A ．先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B ．先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C ．先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D ．先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能 5．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( ) A ．晶体一定有天然的规则外形 B ．冰有固定的熔点，一定是晶体C ．晶体的物理性质一定表现为各向异性D ．水晶片和玻璃片都是透明的，故它们都是晶体6．下图中的四个图象是一定质量的气体，按不同的方法由状态a 变到状态b ，则反映气体变化过程中从外界吸热的是( )7.图1如图1所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态由A→B→C→A，且A→B等容，B→C 等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时( )A．单位体积内气体的分子数n A＝n B＝n CB．气体分子的平均速率v A>v B>v CC．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力F A>F B，F B＝F CD．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是N A>N B，N A>N C8．下面提供了科技发展的四则信息：①低温技术已有重大突破，1933年低温已达0.25 K,1957年达到了2×10－5 K,1995年通过一系列巧妙的方法已达到1×10－8 K．随着低温技术的出现和发展，科学家一定能把热力学温度降到绝对零度以下．②随着火箭技术的发展，人类一定能够在地球上任意位置的上空发射一颗同步卫星．③一个国际科研小组正在研制某种使光速大大降低的介质，这些科学家希望在不久的将来能使光的速度降到每小时40 m左右，慢到几乎与乌龟爬行的速度相仿．④由于太阳的照射，海洋表面的温度可达30℃左右，而海洋深处的温度要低得多，在水深600～1 000 m的地方，水温约4℃，因此人们正在研制一种抗腐蚀的热交换器，利用海水温差发电，并取得了成功．试辨别、判断以上信息中正确的是( )A．①② B．②④ C．①③ D．③④9．如图2所示，图2活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的理想气体，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，缸套和活塞都是由导热材料做成，则当环境温度升高后( )A．封闭气体的压强增大 B．气体膨胀活塞上移C．气体膨胀缸套下移 D．气体对外界做功，内能增加10．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )A．都具有方向性 B．只是部分具有方向性C．没有方向性 D．无法确定11．(10分)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是________(填写选项前的字母)A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J 的功，则此过程中的气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J．气泡到达湖面后，气泡中的气体温度上升，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.12．(8分)图3用图3所示的实验装置，研究体积不变时气体的压强与温度的关系．当时大气压强为H cmHg.封闭有一定质量的气体的烧瓶，浸在冰水混合物中，使U形管压强计的可动管A和固定管B 中的水银面刚好相平．将烧瓶浸入温度为t℃的热水中时，B管水银面将________，这时应将A管________(以上两空格填“上升”或“下降”)，使B管中水银面________，记下此时A、B两管中水银面的高度差为h cm，则此状态下瓶中气体的压强为________cmHg.三、计算题(本题共4小题，共42分)13．(10分)在标准状况下，空气的摩尔质量是M＝29×10－3kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多少？成年人做一次深呼吸，约吸入4.5 cm3的空气，则做一次深呼吸吸入空气的质量是多少？所吸入的分子个数大约是多少？14．(8分)图4如图4所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S，在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为W，其内能增加了ΔU，已知照射到集热板上太阳光的能量的50%被箱内气体吸收，求：(1)这段时间内集热箱内的气体共吸收的热量；(2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率．15.图5(10分)如图5所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声，在27℃时，下端封闭的空气柱长为L1＝20 cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L2＝10 cm，管内水银柱的重量为10 N，横截面积为1 cm2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，问：(1)当温度达到多少时报警器会报警？(2)如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20 J，则空气柱的内能增加了多少？16．(14分)如图6甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0.开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至温度为399.3 K．求：(1)活塞刚离开B处时的温度T B；(2)缸内气体最后的压强p；(3)在图乙中画出整个过程的p －V图线．图6模块综合检测1．BC 2.A3．B [温度T 是分子热运动的平均动能的标志，分子间平均距离的变化对应着气体的体积V 的变化，根据理想气体状态方程判断知只有B 不可能．]4．CD [先等压膨胀，体积增大，再等容降温，压强会减小，但温度不一定低于初温，故A 错误；同理，等温膨胀，压强减小，等压压缩，温度又减小，难以确定体积变化，故B 错误；先等容升温，压强增大，又体积减小，故温度可能等于起始温度，故C 正确；先等容加热，再绝热压缩，气体的温度始终升高，内能一定增加，故D 正确．]5．B [只有单晶体有天然的规则外形，多晶体没有天然的规则外形，故A 错误；晶体一定有熔点，非晶体一定没有熔点，故B 正确；只有单晶体物理性质表现为各向异性，C 错误；玻璃是非晶体，D 错误．]6．D [A 是等温变化，温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，气体放热；B 中p a V a >p b V b ，由pVT＝C (常数)，知T a >T b ，E a >E b ，又V a >V b ，外界对气体做功，故气体放热；C 是等容变化，体积不变，不伴随做功，因T a >T b ，E a >E b ，故气体放热；D 温度不变，内能不变，由p a >p b 知V a <V b ，气体对外界做功，故气体吸热．]7．CD [由图可知B →C ，体积增大，密度减小，A 错；C →A 等温变化，分子平均速率v A ＝v C ，B 错；B →C 为等压过程，p B ＝p C ，而气体分子对器壁产生作用力，F B ＝F C ，F A >F B ，则C 正确；A →B 为等容降压过程，密度不变，温度降低，N A >N B ，C →A 为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有N A >N C ，D 正确．]8．D [四则信息均为与当今科技发展前沿相关的信息，但①项违背了热力学第三定律，即绝对零度不可达到；②项中同步卫星只能定点在赤道正上方；③项中光速与介质有关，光在不同介质中传播速度不相同；④项中叙述符合能量守恒定律而且不违背物理原理．] 9．CD [系统重力不变，弹簧伸长不变，故活塞不移动，对缸套受力分析可知，封闭气体压强不变，气体做等压膨胀，缸套下移，气体对外做功，温度随环境温度升高而升高，内能增加，C 、D 正确．]10．A [自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性，如下表：]解析 (1)气体体积增大，分子间的距离增大，则气体分子间作用力减小，A 错；温度不变，则气体分子的平均速率、平均动能均不变，B 、C 错；根据熵增加原理，D 正确．(2)气体视为理想气体，内能由温度决定，气泡上升时内能不变，ΔU ＝0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，气泡吸收热量，Q ＝－W ＝0.6 J ；到达湖面后，W ＝－0.1 J ，Q ＝0.3 J ，则ΔU ＝W ＋Q ＝0.2 J.12．下降 上升 回到原处 (H ＋h ) 13．4.8×10－26kg 5.8×10－6 kg 1.2×1020个解析 空气中气体分子的平均质量m ＝M N A ＝29×10－36.02×1023 kg ＝4.8×10－26 kg 做一次深呼吸吸入空气的质量m ′＝V ′V M ＝4.5×10－622.4×10－3×29×10－3 kg ＝5.8×10－6kg做一次深呼吸所吸入的分子个数n ＝V ′V N A ＝4.5×10－622.4×10－3×6.02×1023个＝1.2×1020个14．(1)ΔU ＋W (2)ΔU ＋WSt解析 (1)设吸收的热量为Q ，根据热力学第一定律得： ΔU ＝－W ＋Q ，Q ＝ΔU ＋W(2)在垂直集热板单位面积上的辐射功率：P ＝Q St η＝ΔU ＋WSt ×50%＝ΔU ＋WSt15．(1)177℃ (2)18 J解析 (1)由V 1T 1＝V 2T 2得T 2＝V 2V 1T 1＝450 Kt 2＝177℃(2)气体对外做功W ′＝(p 0S ＋mg )L 2＝2 J由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ＝－W ′＋Q ＝18 J16．(1)330 K (2)1.1p 0 (3)见解析图解析 (1)活塞离开B 之前，气体做等容变化，据查理定律有0.9p 0T 0＝p 0T B ，得T B ＝T 00.9＝2970.9 K＝330 K.(2)考虑气体各状态间的关系，设活塞最终可以移动到A 处，从活塞刚离开B 处到刚到达A 处，气体做等压变化，由盖·吕萨克定律有V 0T B ＝1.1V 0T A，解得T A ＝1.1T B ＝363 K 从活塞刚到达A 处到升温至399.3 K 的过程中， 气体做等容变化，由查理定律有p 0T A ＝pT， 解得p ＝p 0T T A ＝399.3363p 0＝1.1p 0. 由结果p >p 0可知，活塞可以移动到A 处的假设成立． (3)整个过程的p －V 图线如图所示。
新步步高高二物理人教版选修33章末检测：第八章 气体1
第八章 章末检测一、基础练1．为了控制温室效应，各国科学家都提出了不少方法和设想．有人根据液态CO 2密度大于海水密度的事实，设想将CO 2液化后，送入深海海底，以减小大气中CO 2的浓度．为使CO 2液化，最有效的措施是( )A ．减压、升温B ．增压、升温C ．减压、降温D ．增压、降温2．如图1所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象，关于这两个图象的正确说法是( )图1 A ．甲是等压线，乙是等容线B ．乙图中p －t 线与t 轴交点对应的温度是－273.15℃，而甲图中V －t 线与t 轴的交点不一定是－273.15℃.C ．由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p 与t 成直线关系D ．乙图表明随温度每升高1℃，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变3．向固定容器内充气，当气体压强为p ，温度为27℃时，气体的密度为ρ，当温度为327℃，气体压强为1.5p 时，气体的密度为( )A ．0.25ρB ．0.5ρC ．0.75ρD ．ρ4．关于理想气体的状态变化，下列说法中正确的是( )A ．一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100℃上升到200℃时，其体积增大为原来的2倍B ．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2C ．一定质量的理想气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍D ．一定质量的理想气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半二、提升练5．一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度( )A ．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B ．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D ．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀 6.图2将一根质量可忽略的一端封闭的塑料管子插入液体中，在力F 的作用下保持平衡，如图2所示的H 值大小与下列哪个量无关( )A ．管子的半径B ．大气压强C ．液体的密度D ．力F7．一绝热隔板将一绝热长方形容器隔成两部分，两边分别充满气体，隔板可无摩擦移动．开始时，左边的温度为0℃，右边的温度为20℃，当左边的气体加热到20℃，右边的气体加热到40℃时，则达到平衡状态时隔板的最终位置( )A ．保持不动B ．在初始位置右侧C ．在初始位置左侧D ．决定于加热过程 8.图3如图3所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V 1＝2V 2，现将玻璃管缓慢地均匀加热，则下述说法中正确的是( )A ．加热过程中，始终保持V 1′＝2V 2′B ．加热后V 1′>2V 2′C ．加热后V 1′<2V 2′D图4如图4所示，一个密闭的汽缸，被活塞分成体积相等的左、右两室，汽缸壁与活塞是不导热的；它们之间没有摩擦，两室中气体的温度相等．现利用右室中的电热丝对右室加热一段时间．达到平衡后，左室的体积变为原来体积的34，气体的温度T 1＝300K ．求右室气体的温度．10.图5粗细均匀的U 形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为19cm ，封闭端空气柱长度为40cm ，如图5所示，问向左管内再注入多少水银可使两管水银面等高？已知外界大气压强p 0＝76cmHg ，注入水银过程中温度保持不变．11．如图6所示为一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，开始时内部封闭气体的压强为p 0，经过太阳曝晒，气体温度由T 0＝300K 升至T 1＝350K.图6 (1)求此时气体的压强．(2)保持T 1＝350K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p 0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．12．一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定汽缸内，开始时气体体积为V 0，温度为27℃，在活塞上施加压力，将气体体积压缩到23V 0，温度升高到57℃.设大气压强p 0＝1.0×105Pa ，活塞与汽缸壁摩擦不计．(1)求此时气体的压强．(2)保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V 0，求此时气体的压强．习题课 理想气体状态方程的应用1．D2．AD [由查理定律p ＝CT ＝C (t ＋273.15)及盖—吕萨克定律V ＝CT ＝C (t ＋273.15)可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A 正确；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t 轴的交点温度为－273.15℃，即热力学温度的0 K ，故B 错；查理定律及盖—吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故C 错；由于图线是直线，故D 正确．]3．C [由理想气体状态方程得pV 300＝1.5pV ′600， 所以V ′＝43V ，所以ρ′＝34ρ＝0.75ρ，应选C.] 4．C [一定质量的理想气体压强不变，体积与热力学温标成正比，温度由100℃上升到200℃时，体积增大为原来的1.27倍，故A 错误；理想气体状态方程成立的条件为质量不变，B 项缺条件故错误；由理想气体状态方程pV T ＝C 得C 项正确，D 错误．] 5．AD [由于此题要经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在p －V 坐标中画出等温变化图线，然后在图线上任选一点代表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示，从图线的发展趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度，选项A 、D 正确．]6．B [分析管子的受力如右图所示，由受力平衡有p 0S ＋F ＝pS ，又p ＝p 0＋ρgH ，故H ＝p －p 0ρg ＝F ρgS ＝F ρg πr 2，与大气压强无关，故选B.] 7．B [设温度变化过程中气体的体积不变，据查理定律得：p 2T 2＝p 1T 1⇒p 2－p 1p 1＝T 2－T 1T 1⇒Δp ＝p 1T 1ΔT . 对左边气体，Δp 左＝p 左273×20；对右边气体Δp 右＝p 右293×20.因初始p 左＝p 右，故Δp 左>Δp 右．即隔板将向右侧移动．本题的正确答案为B.]8．A [在整个加热过程中，上段气柱的压强始终保持为p 0＋h 1不变，下段气柱的压强始终为p 0＋h 1＋h 2不变，所以整个过程为等压变化．根据盖—吕萨克定律得V 1T ＝V 1′T ′，即V 1′＝T ′T V 1， V 2T ＝V 2′T ′，即V 2′＝T ′T V 2. 所以V 1′V 2′＝V 1V 2＝21，即V 1′＝2V 2′.] 9．500K解析 根据题意对汽缸中左、右两室中气体的状态进行分析：左室的气体：加热前p 0、V 0、T 0，加热后p 1、34V 0、T 1； 右室的气体：加热前p 0、V 0、T 0，加热后p 1、54V 0、T 2； 根据理想气体状态方程有左室气体p 0V 0T 0＝p 134V 0T 1， 右室气体p 0V 0T 0＝p 154V 0T 2， 所以p 134V 0300K ＝p 154V 0T 2， 所以T 2＝500K.10．39cm解析 以右管中被封闭气体为研究对象，气体在初状态下其p 1＝p 0－p h ＝(76－19) cmHg ＝57cmHg ，V 1＝L 1S ＝40S ；末状态p 2＝p 0＝76cmHg ，V 2＝L 2S .则由玻意耳定律得：57×40S ＝76×L 2S ，L 2＝30cm.需注入的水银柱长度应为h ＋2(L 1－L 2)＝39cm.11．(1)76p 0 (2)67解析 (1)设升温后气体的压强为p 1，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1① 代入数据得p 1＝76p 0② (2)抽气过程可视为等温膨胀过程，设膨胀后的总体积为V ，由玻意耳定律得p 1V 0＝p 0V ③联立②③式解得V ＝76V 0④ 设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为K ，由题意得K ＝V 0V⑤ 联立④⑤式解得K ＝67⑥ 12．(1)1.65×105Pa (2)1.1×105Pa解析 (1)由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1，所以此时气体的压强为 p 1＝p 0V 0T 0·T 1V 1＝1.0×105×V 0300×33023V 0Pa ＝1.65×105Pa. (2)由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，知p 2＝p 1V 1V 2＝1.65×105×23V 0V 0Pa ＝1.1×105Pa。
新步步高高二物理人教版选修33学案：10.110.2 功和内
10.1-10.2 功和内能热和内能[学习目标定位]1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．1．功是能量转化的量度．2．物体内部分子做无规则运动时，所具有的动能以及分子势能的总和叫内能．3．热量从高温物体传向低温物体．4．理想气体的温度升高时，其内能增加(填“增加”或“减少”)．一、焦耳的实验1．绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热．2．代表性实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升．(2)通过电流的热效应给水加热．3．实验结论要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关．二、功和内能1．内能：一个只依赖于热力学系统自身状态的物理量，是热力学系统的一种能量．2．绝热过程中做功与内能的变化关系：ΔU＝W.三、热和内能1．热传递热量总是由高温物体向低温物体传递．2．热量和内能(1)关系描述：热量是在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度．(2)公式表达：ΔU＝Q.一、功和内能[问题设计]在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？答案要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功方式无关．[要点提炼]1．内能和内能的变化量(1)内能是一个状态量，指物体内所有分子的动能和势能之和．(2)内能的变化量只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．绝热过程中，内能在两个状态间的差值等于外界对系统所做的功．2．功和内能(1)功是过程量，内能是状态量．(2)物体的内能大，并不意味着做功多．(3)在绝热过程中，做功一定引起内能的变化，做功越多，内能变化越大(填“大”或“小”)．二、热和内能[问题设计]用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？答案说明做功和热传递都能改变物体的内能．[要点提炼]1．热量热量是单纯的传热过程中系统内能变化的量度．热量像功一样是一个过程量，因此只有在热传递过程中才能谈热量．2．温度和内能从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志．物体的温度升高，其内能一定增加．但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)．3．热量和内能变化的关系在只有热传递的情况下，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少，并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量，即ΔU＝Q.一、功和内能图1例1如图1所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小．答案 D图2针对训练1如图2所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加答案 C解析向下压活塞，力F对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故选项C正确．二、热和内能例2在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是()A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量C．一定是物体分子动能增加了50 JD．物体的分子平均动能可能不变解析在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等数量的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J，物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能，故C错，D对．答案BD三、内能与相关概念的辨析例3对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是()A．热量、功、内能三个量的物理意义是等同的B．热量和功二者可作为物体内能大小的量度C．热量、功和内能的国际单位都相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的解析热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度．故A、B 错误，C、D正确．答案CD针对训练2关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是()A．热水的内能比冷水的内能多B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等D．热量是热传递过程中内能转移的量度答案 D解析物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故选项A、B错；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项C错；关于热量的论述，选项D是正确的．1．(功和内能)在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高，这是因为()A．胎内气体压强不断增大，而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断对胎内气体做功答案 D解析给自行车轮胎打气，外界对胎内气体做功，气体内能增加，温度升高，D正确．2．(功和内能)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计空气团内分子间的势能)()A．体积减小，温度降低B．体积减小，温度不变C．体积增大，温度降低D．体积减小，温度不变答案 C解析空气团与外界的热交换忽略不计，随高度上升压强逐渐减小，体积逐渐增大，对外界做功，所以内能逐渐减小，则温度逐渐降低，只有选项C正确，选项A、B、D均错误．3．(热和内能)下列说法正确的是()A．若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等B．做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变C．一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2.则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量D．高温物体内能多，低温物体内能少答案 B解析A、B两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等，A错．做功和热传递都是改变内能的方式，B对．一物体温度从t1升高到t2，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C 错．高温物体分子的平均动能大，内能不一定大，D错．4．(内能与相关概念的辨析)关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是()A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止答案 C解析改变物体内能的两种方法：做功和热传递．温度升高，内能增加，但不一定是吸收热量，A错误；物体沿斜面下滑时，可能不受摩擦力，内能可能不变，B错误；物体克服摩擦力做功，摩擦生热，内能可能增大，C正确；热传递的条件是物体间存在温度差，热量从温度高的物体传递给温度低的物体，温度相同后热传递停止，D错误．。
2025高考物理步步高同步练习选修3第三章 热力学定律第1节 功、热和内能的改变含答案
2025高考物理步步高同步练习选修3第三章热力学定律第1节功、热和内能的改变学习目标要求核心素养和关键能力1.了解焦耳的两个实验的原理。
2.知道做功和传热是改变内能的两种方式及做功、传热与内能改变的关系。
3.明确内能、功、热量和温度四个物理量的区别和联系。
1.科学思维用等效思维理解做功和热传递在改变物体内能上的等效性。
2.科学探究体会焦耳实验的科学探究过程。
一、焦耳的实验1.绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程。
2.代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
(2)通过电流的热效应给水加热。
3.实验结论：在各种不同的绝热过程中，系统状态变化相同，则外力所做的功相同，与做功的方式无关。
二、功和内能的改变1.内能：依赖于一个热力学系统自身状态的物理量，是热力学系统的一种能量。
2.功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU ＝W。
(1)ΔU＝W适用条件是绝热过程。
(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少。
【判一判】(1)从微观角度说，内能是所有分子的动能和势能之和。
(√)(2)从宏观角度说，内能是只依赖于热力学系统自身状态的物理量。
(√)(3)功是状态量，内能是过程量。
(×)(4)外界对物体做功多，就意味着物体的内能大。
(×)三、热与内能的改变1.传热(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生传热，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。
(3)传热的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2.热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即传热能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
【判一判】(1)若A、B两物体接触但没有传热，则两物体所包含的热量相等。
【步步高】(新课标)高中物理 模块综合检测(四)新人教版选修3-3
物理人教版选修3-3模块综合检测（四）(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分)图11.把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图1所示，下列说法中正确的是( )A ．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒B ．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动C ．越小的炭粒，运动越明显D ．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的 答案 BC解析 水分子在显微镜下是观察不到的，故A 错．据布朗运动的含义知道B 、C 正确．水分子不是静止不动的，D 错．2．液体与固体具有的相同特点是( )A ．都具有确定的形状B ．体积都不易被压缩C ．物质分子的位置都确定D ．物质分子都在固定位置附近振动答案 B解析 液体与固体具有的相同特点是都不易被压缩，选项B 正确．3．下列说法中正确的是( )A ．给轮胎打气的过程中，轮胎内气体内能不断增大B ．洒水车在不断洒水的过程中，轮胎内气体的内能不断增大C ．太阳下暴晒的轮胎爆破，轮胎内气体内能减小D ．拔火罐过程中，火罐能吸附在身体上，说明火罐内气体内能减小答案 ACD解析 给轮胎打气的过程中，轮胎内气体质量增加，体积几乎不变，压强增加，温度升高，内能增加，选项A 正确；洒水车内水逐渐减小，轮胎内气体压强逐渐减小，体积增大，对外做功，气体内能减小，选项B 错误；轮胎爆破的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，选项C 正确；火罐内气体温度逐渐降低时，内能减小．选项D 正确．4．某自行车轮胎的容器为V.里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p ，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为________的空气．(填选项前的字母)( )A.p0p VB.p p0V C ．(p p0－1)V D ．(p p0＋1)V 答案 C解析设要向轮胎充入体积为V′的空气，由玻意耳定律，p0V＋p0V′＝pV，解得V′＝(pp0－1)V，选项C正确．图25.如图2所示，气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖．设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同．当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是()A．快速挤压时，瓶内气体压强变大B．快速挤压时，瓶内气体温度不变C．快速挤压时，瓶内气体体积不变D．缓慢挤压时，气球下降答案AD解析快速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传递，由W＋Q＝ΔU知，内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必然减小，则重力mg 大于浮力ρgV气球，气球下降，则D项正确．图36.如图3所示，绝热的汽缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的空气后水平放置在光滑地面上，不计活塞与汽缸壁的摩擦，现用电热丝给汽缸内的气体加热，在加热过程中() A．汽缸向左移动B．活塞A、B均向左移动C．密封气体的内能一定增加D．汽缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同答案 C解析用电热丝给汽缸内的气体加热后，汽缸内的气体温度升高，内能增大，压强变大，活塞A、B均向外运动，A、B错，C正确；活塞A的面积大于活塞B的面积，单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数不同，D错．7．下列说法正确的是()A．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大B．温度高的物体分子平均动能一定大，内能也一定大C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关D．昆虫可以停在水面上，主要是液体表面张力的作用E．热力学第二定律指出：在任何自然的过程中，一个孤立的系统的总熵不会减小答案CDE解析当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随着分子间距离的增大而减小，选项A错误；温度高的物体分子平均动能一定大，但内能还与分子势能有关，所以温度高的物体内能不一定大，选项B错误；根据气体压强的微观解释，选项C正确；根据液体表面张力的特点知，选项D正确；根据热力学第二定律的内容，选项E正确．8．以下说法正确的是()A．满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的B．所有的晶体都有固定的熔点C．气体对外做功，其内能可能增加D．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小E．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系答案BCE解析热现象的发生都有方向性，不是只要遵循能量守恒定律的过程就能实现，A错误；晶体的明显特征是有固定的熔点，B正确；根据热力学第一定律，气体内能的改变是由做功和热传递共同决定的，虽然气体对外做功，但如果吸收的热量多于对外做的功，内能也可能增加，C正确；分子引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，D错误；同一种液体，对一种固体来说是浸润的，对另一种固体来说可能是不浸润的．如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡，水银不能浸润玻璃，但能浸润锌，这说明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，E正确．9．下列说法正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大C．液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点D．热力学第二定律可以表述为：与热现象有关的自然过程都具有方向性E．已知某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该物质一个分子体积为V0＝MρNA答案CDE解析布朗运动是固体小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，A错误；分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，距离减小，分子力做负功，分子势能增大；分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，距离减小，分子力做正功，分子势能减小，因此分子间距离为r0时，分子势能最小，B错误；液晶既具有液体的流动性又具有单晶体的光学各向异性的特点，C正确；热力学第二定律主要表述了热现象的方向性，D正确；某固体物质的摩尔质量除以密度为摩尔体积，摩尔体积除以阿伏加德罗常数为每个分子的体积，E正确．10.图4如图4是一定质量的理想气体的p －V 图，气体状态从A→B→C→D→A 完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D 为等温过程，温度分别为T1和T2.下列判断正确的是( )A ．T1>T2B ．C→D 过程放出的热量等于外界对气体做的功C ．若气体状态沿图中虚线由A→B ，则气体的温度先降低后升高D ．从微观角度讲B→C 过程压强降低是由于分子的密集程度减少而引起的E ．若B→C 过程放热200 J ，D→A 过程吸热300 J ，则D→A 过程气体对外界做功100 J 答案 ABE解析 p －V 的等温图线为反比例函数图线，由理想气体状态方程pV T＝C 可知，图线离原点越远温度越高，即T1>T2，A 正确；C→D 过程为等温过程，气体体积减小，压强增大，由热力学第一定律可知，B 正确；A→B 过程，气体的温度先升高再降低，C 错误；从B→C 过程气体体积不变，分子的密集程度不变，压强降低是由于温度减小，分子平均速率减小而引起的，D 错误；气体在状态C 、状态D 温度相同有相同的内能，气体在A 、B 温度相同有相同的内能，由热力学第一定律分析可得E 正确．二、填空题(本题共2小题，共16分)11．(8分)(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105 J ，同时气体的内能增加了1.5×105 J ．试问：此压缩过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)的热量等于__________J.(2)若一定质量的理想气体状态分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是________(填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能________(填“增加”、“减少”或“不变”)．答案 (1)放出 5×104 (2)C 增加图512. (8分)如图5所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A.其中，A→B 和C→D 为等温过程，B→C 和D→A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是( )A ．A→B 过程中，外界对气体做功B ．B→C 过程中，气体分子的平均动能增大C ．C→D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D ．D→A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是__________(选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B 过程中吸收63 kJ 的热量，在C→D 过程中放出38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________ kJ.(3)若该循环过程中的气体的量为1 mol ，气体在A 状态时的体积为10 L ，在B 状态时压强为A 状态时的23.则气体在B 状态时单位体积内的分子数为________．(已知阿伏加德罗常数NA ＝6.0×1023 mol －1，结果保留一位有效数字)答案 (1)C (2)B→C 25 (3)4×1025 m －3解析 (1)A→B 过程为等温过程，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，选项A 错误．B→C 为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以B→C 过程中，气体分子的平均动能减小，选项B 错误．C→D 为等温过程，C→D 过程中，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C 正确．D→A 为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，气体温度升高，所以D→A 过程中，气体分子的速率分布曲线向速度大的方向移动，发生变化，选项D 错误．(2)该循环过程中，内能减小的过程是B→C.由热力学第一定律，气体完成一次循环对外做的功为63 kJ －38 kJ ＝25 kJ.(3)等温过程pA V A ＝pBVB ，单位体积内的分子数n ＝γNA VB，γ＝1 mol. 解得n ＝γNApB pA V A，代入数据得n ＝4×1025 m －3. 三、计算题(本题共4小题，共44分)图613. (10分)如图6所示，柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体，容器外包裹保温材料．开始时活塞至容器底部的高度为H1，容器内气体温度与外界温度相等．在活塞上逐步加上多个砝码后，活塞下降到距容器底部H2处，气体温度升高了ΔT ；然后取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降，最后静止于距容器底部H3处，已知大气压强为p0.求气体最后的压强与温度．答案 H1H3p0 H3H2－H3ΔT 解析 对取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降的等压过程，由盖吕萨克定律，H2S T0＋ΔT＝H3S T0，解得T0＝H3H2－H3ΔT ，从初状态到最后状态，温度相同，由玻意耳定律p0H1S ＝p3H3S ，解得p3＝H1H3p0. 14．(10分)2012年6月16日16时21分“神舟九号”飞船载着三名宇航员飞向太空．为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样．假如在地面上航天服内气压为1 atm ，气体体积为2 L ，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4 L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统．(1)求此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因；(2)若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到0.9 atm，则需补充1 atm的等温气体多少升？答案(1)见解析(2)1.6解析(1)航天服内的气体，开始时压强为p1＝1 atm，体积为V1＝2 L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4 L．由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝0.5 atm.航天服内气体的温度不变，则气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间内撞击到航天服单位面积上的分子数减少，故压强减小．(2)设需补充1 atm的气体体积为V′，取总气体为研究对象，则有p1(V1＋V′)＝p3V2，解得V′＝1.6 L.15．(12分)一种水下重物打捞方法的工作原理如图7所示．将一质量M＝3×103 kg、体积V0＝0.5 m3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＝40 m，筒内气体体积V1＝1 m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮，求V2和h2.已知大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，重力加速度的大小g＝10 m/s2.不计水温变化，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．图7答案 2.5 m310 m解析拉力减为零时，由平衡条件得Mg＝ρg(V0＋V2)①代入数据得V2＝2.5 m3②设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1＝p0＋ρgh1③p2＝p0＋ρgh2④在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤联立②③④⑤式，代入数据得h2＝10 m16．(12分)潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力使容器浮出水面．如图8所示，假设在深10 m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，铁箱内充满水，潜水员先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内，排出部分水．已知铁箱质量为560 kg，容积为1 m3，水底温度恒为7 ℃，外界大气压强恒为p0＝1 atm＝1.0×105 Pa，水的密度为1×103 kg/m3，忽略铁箱壁的厚度、铁箱的高度及打入空气的质量，求需要打入多大体积的1 atm 、27 ℃的空气可使铁箱浮起(g 取10 m/s2)．图8答案 1.2 m3解析 设打入的空气体积为V1，到湖底后，这部分空气的体积为V2. 湖底的压强p2＝p0＋p 水＝2 atm铁箱充气后所受浮力为F 浮＝ρ水gV2上浮的临界条件是ρ水gV2－mg ＝0有V2＝m ρ水＝560103m3＝0.56 m3 由理想气体的状态方程有p0V1T1＝p2V2T2得V1＝p2V2T2×T1p0＝2×0.56280×3001m3＝1.2 m3.。
新步步高高二物理人教版选修33学案：10.4 热力学新步步高高二物理人教版选修33学案：第二定律
10.4 热力学第二定律[学习目标定位]1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因.2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题．1．气体膨胀对外界做功．2．不同物质能够彼此进入对方的现象叫扩散．3．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．一、自然过程的方向性凡是实际的过程，只要涉及热现象，如物体间的传热、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性．这些过程可以自发地朝某个方向进行，例如热由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行．这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．二、热力学第二定律的克劳修斯表述德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．三、热力学第二定律的开尔文表述1．热机(1)热机工作的两个阶段第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．(2)热机的效率：热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值，用公式表示为η＝W Q.2．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．3．热力学第二定律的其他表述(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的.一、热力学第二定律[问题设计]两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这一过程可逆吗？答案不可逆[要点提炼]1．两种常见表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(阐述的是热传递的方向性)(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(阐述的是机械能与内能转化的方向性)2．热力学第二定律的理解(1)克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的．(2)开尔文表述中的“单一热库”指温度恒定且均匀的热库．“不产生其他影响”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物质实质揭示了热变功过程是不可逆的．(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的方向性．进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．[延伸思考]热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．二、两个热力学定律的比较与应用[问题设计]地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？答案这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功．[要点提炼]1．两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)．2．两类永动机的比较：第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)．第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)．3．第一类永动机和第二类永动机都不可能制成第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象有关的宏观过程具有方向性的自然规律．一、热力学第二定律的基本考查例1关于热力学第二定律，下列说法正确的是()A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D．热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义解析热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的．它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．答案 B例2如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()图1A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对解析由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生．答案 C二、热力学第一定律和热力学第二定律例3关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确．答案 B例4第二类永动机不可能制成是因为()A．违背了能量守恒定律B．违背了热力学第二定律C．机械能不能全部转变为内能D．内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响答案BD1．(热力学第二定律)下列说法中正确的是()A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发，这也就说明了这些过程中的一些，其逆过程在某些条件下是可以发生的，但也有的是不可能发生的．2．(热力学第二定律)热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定是否具有方向性答案 A解析自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．3．(热力学定律的应用)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了0.5×105 J答案 D4．(热力学定律的应用)下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等效的答案ACD解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故选项A正确，选项B错误；热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D正确．。
新步步高高二物理人教版选修33学案：第七章 分子动理论 章末总结
章末总结一、阿伏加德罗常数的相关计算阿伏加德罗常数N A是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．若物质的摩尔质量记为M，摩尔体积记为V，则有：(1)一个分子的质量m0＝M N A.(2)固体、液体中每个分子的体积：V0＝VN A＝MρN A.气体中只能求每个分子所占的空间：V0＝M ρN A.(3)质量为m的物体所含分子数：N＝mM N A.体积为V′的物体所含分子数：N＝V′V N A.例1已知金刚石的密度为ρ＝3.5×103 kg/m3，现有体积为4.0×10－8 m3的一小块金刚石，它有多少个碳原子？假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起的，试估算碳原子的直径．(保留两位有效数字)解析先求金刚石的质量：m＝ρV＝3.5×103×4.0×10－8 kg＝1.4×10－4 kg 这块金刚石的摩尔数：n＝mM＝1.4×10－4 kg12×10－3 kg/mol≈1.17×10－2 mol这块金刚石所含的碳原子数：N＝nN A＝1.17×10－2×6.02×1023≈7.0×1021(个) 一个碳原子的体积：V0＝VN ＝4.0×10－87.0×1021m3≈5.7×10－30 m3把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式V0＝π6d3可得碳原子直径：d＝36Vπ＝36×5.7×10－303.14m≈2.2×10－10 m答案7.0×1021个 2.2×10－10 m二、对用油膜法估测分子的大小的理解图1用油膜法估测分子的大小的实验原理是：油酸是一种脂肪酸，它的分子的一部分和水分子的亲和力很强．当把一滴酒精稀释过的油酸溶液滴在水面上时，酒精溶于水或挥发，在水面上形成一层油酸薄膜，薄膜可认为是单分子层膜，如图1所示．将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上，可以计算出油膜的面积，根据纯油酸的体积V和油膜的面积S，可以计算出油膜的厚度d＝VS，即油酸分子的直径．例2在“用油膜法估测分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是____________．(填写步骤前面的序号)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为____________m．(结果保留1位有效数字)解析(2)每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为：V＝1300×150cm3＝115 000cm3＝115 000×10－6 m3油酸分子的直径：d＝VS ＝115 000×10－60.13m≈5×10－10 m.答案(1)④①②⑤③(2)5×10－10三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常相似，但却有着本质的区别．1．分子力曲线分子间作用力与分子间距离的关系曲线如图2甲所示，纵轴表示分子力F；图象横轴上方的曲线表示斥力，下方的曲线表示引力，即斥力为正，引力为负，也就是正负表示力的方向；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时引力与斥力大小相等．图22．分子势能曲线分子势能随分子间距离变化的关系曲线如图乙所示，纵轴表示分子势能E p；图象横轴上方的势能一定大于横轴下方的势能，即分子势能有正负，但正负反映其大小，正值一定大于负值；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时分子势能最小．3．曲线的比较图甲中分子间距离r＝r0处，对应的是分子力为零，而在图乙中分子间距离r＝r0处，对应的是分子势能最小，但不为零．若取r>10r0处，分子力为零，则该处分子势能为零．例3图3甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是()图3A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大解析由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，是一负值；当分子间距离r>r时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r中分子力做负功，分子势能增大，由此知选项C、D正确．答案CD四、分子热运动和物体的内能1．分子热运动：分子热运动是永不停息且无规则的，温度越高分子热运动越剧烈．大量分子的运动符合统计规律．扩散现象能直接说明分子在做无规则热运动，而布朗运动能间接说明分子在做无规则热运动．2．物体的内能是指组成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和．(1)由于温度越高，分子平均动能越大，所以物体的内能与温度有关．(2)由于分子势能与分子间距离有关，而分子间距离与物体体积有关，因此物体的内能与物体的体积有关．(3)由于物体所含物质的量不同，分子数目不同，分子势能与分子动能的总和不同，所以物体的内能与物质的量也有关系．总之，物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关系．例4下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是()A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子势能的总和D．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加解析气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果，选项A错.100 ℃的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，所以选项B错误．根据内能的定义可知选项C正确．如果气体的温度升高，分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定增加，故选项D错误．答案 C1．(物体的内能)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法中正确的是()A．分子的平均动能与分子的总动能都相同B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同C．内能相同D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能答案AD解析在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确，B错误．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，C错误，D正确．2．(阿伏加德罗常数的相关计算)已知空气的摩尔质量为29×10－3 kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多大？答案 4.8×10－26 kg解析空气中气体分子的平均质量为m0＝M/N A≈4.8×10－26 kg.。
新步步高高二物理人教版选修33：10.110.2 功和内能 热
10.1-10.2 功和内能热和内能每课一练1（人教版选修3-3）题组一功和内能1．金属制成的汽缸中装有柴油和空气的混合物，有可能使柴油达到燃点的过程是()A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞答案 A解析要使汽缸中的柴油达到燃点，即要让封闭气体温度升高，内能增加，故要对气体做功，向里推活塞，若动作缓慢，由于有热传递达不到理想温度，故要迅速向里推活塞，选项A正确．2．一个铁块沿斜面匀速下滑，关于铁块的机械能和内能的变化(忽略热传递)，下列判断中正确的是()A．铁块的机械能和内能都不变B．铁块的机械能减小，内能不变C．铁块的机械能增大，内能增大D．铁块的机械能减小，内能增大答案 D解析铁块沿斜面匀速下滑时，动能不变，势能减小，所以铁块的机械能一定减小．铁块沿斜面匀速滑下，说明此斜面一定是不光滑的，铁块下滑时克服摩擦力做功，铁块损失的机械能转化为铁块和斜面的内能，因此铁块的温度会略有升高，内能增大．图13.如图1所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明()A．做功可以增加物体的热量B．做功一定可以升高物体的温度C．做功可以改变物体的内能D．做功一定可以增加物体的内能答案 C解析迅速向下压活塞，实际上是对玻璃气筒内的气体做功，由于是迅速向下压筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程(即Q＝0)．乙醚达到燃点而燃烧表明气体温度升高，内能增大，这说明做功可以改变物体的内能．4．如图2所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图2A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．题组二热和内能5．下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的()A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C．陨石在大气层中下落，温度升高D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高答案BD解析A选项是电流做功改变内能，C选项是摩擦力做功改变内能，只有B、D选项是通过热传递的方式改变物体内能的，故选B、D.6．关于热传递，下列说法正确的是()A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体B．两个物体之间发生热传递的条件是它们之间有温度差C．在热传递中，热量一定从内能多的物体传向内能少的物体D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递答案BD解析热量的概念只有在涉及能量的传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，故A错；物体间发生热传递的必要条件是存在温度差，故B对；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C错，D对．故正确答案为B、D.7．一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则()A．从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C．达到热平衡时，铜块的温度T＝T1＋T22D．达到热平衡时，两者的温度相等答案AD解析一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止．而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A、D正确，选项B错误．设c铁、c铜分别为铁、铜的比热容，根据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝c铜T1＋c铁T2c铜＋c铁，由此可知选项C错误．题组三内能与相关概念的辨析8．关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．温度相同的同种气体它们的内能一定相等B．体积相同的同种气体它们的内能一定相等C．机械能越大的物体内能也越大D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系答案 D解析决定内能的因素有温度、体积及物质的量，D正确，A、B错误；内能与机械能无直接关系，C错误．9．关于物体的内能，下列说法正确的是()A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能B．将物体举高或使它们的速度增大，是利用做功来使物体的内能增加C．阳光照射衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能答案AC10．下列说法中正确的是()A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变答案BC解析内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物体机械能为零，但内能永不为零，A错误，B正确；绝热容器停止运动，内部气体的机械能转化为内能，温度升高，C正确，D错误．。
新步步高高二物理人教版选修33学案：10.3 热力学新步
10.3 热力学第一定律能量守恒定律[学习目标定位]1.能说出热力学第一定律的内容，并会运用于分析和计算.2.理解并能运用能量守恒定律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．1．单纯地对系统做功，功与内能变化的关系为ΔU＝W.2．单纯地对系统传热，热量与内能变化的关系为ΔU＝Q.一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与热传递．两者在改变系统内能方面是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．二、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．三、永动机不可能制成1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．2．第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律.一、热力学第一定律[问题设计]一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判定是通过对它做功的方法，还是使用了传热的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等价的，那么当外界对系统做功为W，又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少？答案系统内能的增量ΔU＝Q＋W.[要点提炼]1．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.23.应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；(2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量；(3)再根据未知量结果的正负来确定吸热、放热情况或做功情况．4．气体实验定律和热力学第一定律的关系两者的结合点是体积V和温度T.注意三个特殊过程的特点：(1)等温过程：内能不变，ΔU＝0；(2)等容过程：体积不变，W＝0；(3)绝热过程：Q＝0.二、能量守恒定律[问题设计]使热力学系统内能改变的方式有做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？答案能量的总量保持不变．[要点提炼]1．对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．2．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．3．第一类永动机(1)定义：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．(2)不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是．一、热力学第一定律例1关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是()A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加解析做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．答案CD例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？解析选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得：Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.答案5×104 J二、能量守恒定律例3下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．所以A、B、C正确；D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D错误．例4“第一类永动机”不可能制成，是因为()A．不符合机械能守恒定律B．违背了能量守恒定律C．做功产生的热不符合热功当量D找不到合适的材料和合理的设计方案答案 B三、热力学第一定律与气体实验定律的结合图1例5如图1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体．轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0.起初环境的热力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为Q.求：(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU；(2)最终的环境温度T.解析(1)密封气体的压强p＝p0－(G/S)密封气体对外做功W＝pS×0.1L由热力学第一定律得ΔU＝Q－W得ΔU＝Q－0.1pSL＋0.1LG(2)该过程是等压变化，由盖—吕萨克定律有LS T0＝(L＋0.1L)ST解得T＝1.1T答案(1)Q－0.1p0SL＋0.1LG(2)1.1T01．(热力学第一定律)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则根据热力学第一定律，下列各式中正确的是()A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J答案 B解析因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105 J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，即B选项正确．2．(能量守恒定律)下面设想符合能量守恒定律的是()A．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行D．利用核动力，驾驶地球离开太阳系答案BCD解析利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能使转动停止，故A不符合．让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机不带燃料也能飞行，故B、C符合；利用反冲理论，以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D符合．图23．(热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)如图2所示，一绝热容器被隔板K隔成a、b两部分．已知a内有一定质量的稀薄气体，b内为真空．抽离隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变答案BD解析抽离隔板K，a内气体体积变大，由于b内为真空，所以a内气体不做功，由热力学第一定律可得B正确．内能不变，故温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知压强变小，所以D正确．图34. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)如图3是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的气柱长度为22 cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105 Pa，不计活塞的重力．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？(2)若以适当的速度压缩气体，气体向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S ＝1 cm2)答案(1)1.1×106 Pa(2)82 J解析(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l0＝22 cm，l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS，缓慢压缩，气体温度不变由玻意耳定律得pV0＝pV解得p＝1.1×106 Pa(2)大气压力对活塞做功W1＝p0S(l0－l)＝2 J人做功W2＝100 J由热力学第一定律得ΔU＝W1＋W2＋QQ＝－20 J解得ΔU＝82 J。
新步步高高二物理人教版选修33章末检测：第七章 分子
章末检测卷(七)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．以下说法正确的是()A．一般分子直径的数量级为10－10 mB．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在分子引力和分子斥力D．扩散现象说明分子做无规则运动答案ACD解析由分子动理论可知选项C、D正确；一般分子直径的数量级为10－10 m，选项A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，但布朗运动间接反映了液体或气体分子在永不停息地做无规则运动，B选项错误．故正确答案为A、C、D.2．关于布朗运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映C．随着时间的推移，布朗运动逐渐变慢，最终停止D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动答案 B解析布朗运动是宏观粒子的运动，其运动规律同样遵循牛顿运动定律，选项A错误；布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，选项B正确；布朗运动永不停息，选项C错误；热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，选项D错误．3．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧排放的烟尘是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是()A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．PM2.5的运动轨迹是由气流的运动决定的D．PM2.5必然有内能答案 D解析PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C错误；PM2.5内部的热运动不可能停止，故PM2.5必然有内能，D正确．4．雨滴下落，温度逐渐升高，在这个过程中，下列说法中正确的是()A．雨滴内分子的势能都在减小，动能在增大B．雨滴内每个分子的动能都在不断增大C．雨滴内水分子的平均动能不断增大D．雨滴内水分子的势能在不断增大答案 C解析根据题目只可以确定分子的平均动能在增大．5．关于机械能和内能，下列说法中正确的是()A．机械能大的物体，其内能一定很大B．物体的机械能损失时，内能却可以增加C．物体的内能损失时，机械能必然减少D．物体的内能可以为0，机械能不可以为0答案 B解析内能和机械能是两种不同形式的能量，两者无必然联系．只有在系统的能量转化只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故选项A、C错误，B正确；因为物体的分子总在不停地做无规则运动，故内能不可能为0，选项D错误．6．下列说法正确的是()A．温度计测温的原理是热平衡定律B．温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数C．温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统热平衡时，这一示数也是被测系统的温度D．温度计读出的示数总是被测系统的温度，无论是否达到热平衡答案AC解析温度计能测出被测物体的温度的原理就是热平衡定律，即温度计与被测物体达到热平衡时温度相同，其示数也就是被测物体的温度，故A、C正确，D错误．温度计与被测系统的温度不相同时，仍有示数，B错．7．当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是()A．两种气体的分子平均动能相等B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体分子热运动的平均速率相等答案AB解析因为温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确．因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek ＝m v22可得，分子质量大的平均速率小，故选项B正确，D错误．虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，故选项C错误．8．N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B．2 g氢气所含原子数目为N AC．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N AD．17 g氨气所含质子数目为10N A答案 D解析由于构成单质分子的原子数目不一定相同，所以同温同压下相同体积气体单质所含原子数目不一定相同，A错.2 g氢气所含原子数目为2NA，B错．在常温常压下，11.2 L氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C错.17 g 氨气即1 mol氨气，其所含质子数为(7＋3) mol，即10NA，D对．9．两个分子从靠得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上．这一过程中，关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是()A．分子间的引力和斥力都在增大B．分子间的斥力在减小，引力在增大C．分子间的相互作用力的合力在逐渐减小D．分子间的相互作用力的合力，先减小后增大，再减小到零答案 D解析由分子力随距离的变化关系得，分子距离由靠得不能再靠近变化到大于分子直径10倍以上时，引力和斥力都在减小，故A、B错．相互作用的合力的变化如图所示，应为先减小再增大，再减小到零，C错，D 对．图110.甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图1中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加答案BC解析乙分子从a到b再到c的过程中，分子间的作用力一直表现为引力(F<0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，此时分子的动能最大、分子势能最小；乙分子再从c到d的过程中，分子力表现为斥力，由于分子力的作用会使乙分子做减速运动，直至速度减为零，该过程分子力做负功、分子势能增加、分子动能减少．二、实验题(本题共2小题，共16分)11．(4分)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若用直径为0.5 m的浅圆盘盛水，让油酸在水面上形成单分子薄膜，那么油酸滴的体积不能大于____________ m3(保留一位有效数字)．答案2×10－11解析由于油酸膜面积最大为圆盘面积，则油酸的最大体积为V＝πR2d＝3.14×(0.52)2×10－10m3≈2×10－11 m3.12．(12分)在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：①取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm 的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．(1)这种估测方法是将每个分子视为________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________．(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为__________m 3，油膜面积为__________m 2，求得的油膜分子直径为____________m ．(结果全部取2位有效数字)答案 (1)球形 单分子油膜 直径(2)4.0×10－12 8.1×10－3 4.9×10－10解析 (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V ＝1100×0.1250mL ＝4.0×10－6 mL ＝4.0×10－12 m 3 形成油膜的面积S ＝1.0×(67＋14) cm 2＝8.1×10－3 m 2油酸分子的直径d ＝V S≈4.9×10－10 m. 三、计算题(本题共4小题，44分)13．(8分)设想将1 g 水均匀分布在地球表面上．估算1 cm 2的表面上有多少个水分子．(已知1 mol 水的质量为18 g ，地球的表面积约为5×1014 m 2，结果保留一位有效数字)答案 7×103个解析 1 g 水的分子数N ＝m M N A,1 cm 2的分子数N ′＝N S S 地≈7×103个 14．(10分)已知汞的摩尔质量为M ＝200.5 g /mol ，密度为ρ＝13.6×103 kg/m 3，求一个汞原子的质量和体积分别是多少？(结果保留两位有效数字)答案 3.3×10－22 g 2.4×10－29 m 3解析 由原子质量＝摩尔质量阿伏加德罗常数得： m ＝200.56.02×1023 g ≈3.3×10－22 g 由原子体积＝摩尔体积阿伏加德罗常数得： V ＝200.5×10－313.6×103×6.02×1023 m 3≈2.4×10－29 m 3.图215. (12分)将甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲、乙分子间作用力与距离间的关系图象如图2所示．若质量为m＝1×10－26kg的乙分子从r3(无穷远)处以v＝100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大？答案5×10－23 J解析在乙分子靠近甲分子的过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大．动能和势能之和不变．当速度为零时，分子势能最大．E pm＝ΔE k减＝12m v2＝12×1×10－26×1002 J＝5×10－23 J16．(14分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6×1023 mol－1.试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离．(结果保留1位有效数字)答案(1)3×1024个(2)3×10－9 m解析(1)设N2的物质的量为n，则n＝ρV M ，氮气的分子总数N＝ρVM N A，代入数据得N＝3×1024个．(2)每个分子所占的空间为V0＝V N ，设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝3V＝3VN，代入数据得a≈3×10－9 m.。
【步步高】(新课标)高中物理 7.5 内能学案 新人教版选修3-3
7.5 内能[学习目标定位] 1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素．1．分子力与分子间距离的关系：当r>r0时，分子力表现为引力；当r<r0时，分子力表现为斥力；当r＝r0时合力为0.2．弹力做功与弹性势能的关系：当弹力做正功时弹性势能减小，当弹力做负功时弹性势能增大．3．扩散现象和布朗运动反映了分子不停地做无规则的热运动．一、分子动能1．定义：分子由于热运动而具有的能叫分子的动能，所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能．2．大小决定因素：物质的温度是它的分子热运动的平均动能的标志．二、分子势能1．定义：分子间由分子力和分子间的相互位置决定的势能，叫分子势能．2．大小决定因素：从微观上看，决定分子势能的因素是分子间距离；从宏观上看，决定分子势能的因素是物体的体积．三、物体的内能1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．2．大小决定因素：物体的内能由物质的量、温度、体积及物态共同决定.一、分子动能[问题设计]分子处于永不停息的无规则运动中，因而具有动能．为什么研究分子动能的时候主要关心平均动能？答案分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能．[要点提炼]1．温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志．(2)在微观上：温度是物体分子热运动的平均动能的标志．2．分子动能的理解(1)由于分子热运动的速率大小不一，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子热运动的平均动能．(2)温度是大量分子平均动能的标志，但对个别分子没有意义．同一温度下，各个分子的动能不尽相同．(3)分子的平均动能决定于物体的温度．(4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关．(填“有”或“无”)．[延伸思考]1．物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？答案温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变．2．物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？答案分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关．二、分子势能[问题设计]分子间存在相互作用力，分子运动时，分子力要做功，而功是能量转化的量度，那么分子力做功对应什么能量变化呢？答案分子力做功对应分子势能的变化．[要点提炼]分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．当分子间的距离发生变化时，分子力做功，分子势能发生变化．(1)当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负(填“正”或“负”)功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大(填“增大”或“减小”)．(2)当分子间的距离r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负(填“正”或“负)功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大(填“增大”或“减小”)．图1(3)如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图1所示的实线表示(分子力F与分子间距离r的关系如图中虚线所示)．从图线上看出，当r＝r0时，分子势能最小(填“最大”或“最小”)．三、内能[问题设计]物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系．常规情况下，组成物质的分子一定具有相互作用力且在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零．[要点提炼]1．任何物体在任何温度下都具有内能．因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的．2．内能的决定因素(1)从微观上看，物体的内能大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距离三个因素决定．(2)从宏观上看，物体的内能由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．3．内能与机械能的区别和联系(1)物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能．内能和机械能是两种不同形式的能量．(2)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动的动能和分子势能的总和．而机械能是由物体的机械运动速度、相对参考面的高度、物体形变大小等决定的能量，它是对宏观物体整体来说的．(3)物体具有内能的同时也可以具有机械能．当物体的机械能增加时，内能不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但机械能与内能之间可以相互转化．一、分子动能例1关于分子的动能，下列说法中正确的是()A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关解析分子的动能与机械运动的速度无关，温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小．答案CD二、分子势能图2例2如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象．下列判断中正确的是()A．当r<r0时，r越小，则分子势能Ep越大B．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大C．当r＝r0时，分子势能Ep最小D．当r→∞时，分子势能Ep最小解析当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r>r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，分子势能为零，但不是最小．故正确答案为A、C.答案AC针对训练设r＝r0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是()A．r＞r0时，分子力做正功，动能增大，势能减小B．r＝r0时，动能最大，势能最小C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．以上均不对答案ABC解析一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r＝r0时，势能最小，动能最大．三、内能例3下列说法正确的是()A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解．温度是分子热运动的平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误．两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由Ek＝12m v2知，分子的平均速率v可能不同，故D项正确．最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C项错误．机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误．故正确答案为D.答案 D1．(分子动能)关于温度的概念，下列说法正确的是()A．某物体的温度为0 ℃，则其中每个分子的温度都为0 ℃B．温度是分子热运动平均速率的标志C．温度是分子热运动平均动能的标志D．温度可从高温物体传递到低温物体，达到热平衡时，两物体温度相等答案 C解析温度是对大量分子而言的，对每个分子没有意义，温度是分子热运动平均动能的标志，不是平均速率的标志，A、B错，C对；热传递的是热量不是温度，D错．2．(分子势能)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是()A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和分子动能之和不变答案BCE解析 两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离r>r0时，随着距离r 的减小，分子力先增大后减小，分子间距离r<r0时，分子力一直增大至最大，故选项A 错；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B 、C 正确，选项D 错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和分子动能之和不变，选项E 正确．3．(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A ．机械能可以为零，但内能永远不为零B ．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C ．温度越高，物体的内能越大D ．0 °C 的冰的内能与等质量的0 °C 的水的内能相等答案 A解析 机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A 项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关，B 、C 、D 三项错误，故选A.内能⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 分子动能⎩⎪⎨⎪⎧ 温度是物体分子平均动能的标志定义：分子永不停息地做无规则运动而 具有的动能宏观上由温度决定分子势能⎩⎪⎨⎪⎧ r 决定分子力的性质⎩⎪⎨⎪⎧ r>r0表现为引力r<r0表现为斥力r ＝r0分子力为0r 变化→分子力做功→分子势能发生变化宏观上由体积决定。
新步步高高二物理人教版选修33学案：10.510.6 热力学
10.5-10.6 热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展[学习目标定位]1.了解有序和无序是相对的，知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.2.知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.3.了解能量耗散、能源和环境．1．热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．2．热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．一、有序和无序宏观态和微观态1．有序、无序：一个系统的个体按确定的某种规则，有顺序地排列即为有序；对个体分布没有确定的要求，“怎样分布都可以”即为无序．2．宏观态、微观态：系统的宏观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态．二、热力学第二定律的微观解释一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．三、熵及熵增加原理1．熵：表达式S＝k ln Ω，k叫做玻耳兹曼常量，Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目．S表示系统内分子运动无序性的量度，称为熵．2．熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．四、能量耗散1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性．五、能源和环境1．常规能源：煤、石油、天然气．新能源：太阳能、生物质能、风能、核能等．2．环境问题：温室效应、酸雨、光化学烟雾.一、热力学第二定律的微观意义[问题设计]图11.如图1所示，一个箱子被挡板均匀分为左、右两室，左室有4个气体分子a、b、c、d，右室为真空，撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内4个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情况．答案可能的宏观态有：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应的微观态数目：1、4、6、4、1.不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0.2．试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观意义？答案从无序的角度看，热力学系统是由大量做无序运动的分子组成的．因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的瞬间，分子仍聚集在左室，对于左、右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了．我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性最小．实际上，当气体系统中分子个数相当多时，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室中的现象．因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，综上可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．[要点提炼]1．正确理解宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的微观态的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的．2．热力学第二定律的微观意义(1)对热力学过程的微观解释在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发地转变为有序的运动．(2)对热传递过程的微观解释从微观上看，热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行．(3)微观意义大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行，即一切自发过程总是沿着无序性增大的方向进行．3．熵增加原理(1)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．(2)热力学第二定律也叫熵增加原理．(填“增加”或“减少”)二、能源和可持续发展[问题设计]1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能2．化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题？答案温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[要点提炼]1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．(2)能量耗散虽然不会使能量的总量减少，却会导致能量品质的降低(填“降低”或“提高”)，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．2．能源和人类社会发展(1)常规能源对环境的影响：石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”．排入大气中的污染物在太阳紫外线照射下发生光化学效应，形成二次污染物“光化学烟雾”．煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”．(2)开发新能源新能源有太阳能、风能、核能、生物质能等，它们的特点是：污染少、可再生、资源丰富．一、热力学第二定律的微观意义例1一个箱子被分成A、B两室，有四个不同颜色的小球被放在箱子中，整个封闭系统进入了一个自发的过程，则A、B两室中的小球分布共有多少种可能？每种可能称为一个宏观态，则每种宏观态对应的微观态有多少种？试用图例说明．解析设有红、黄、蓝、绿四个小球(分别用①、②、③、④表示)，把它们按如下方式放入箱中，如图甲所示．甲如果不区分小球的颜色，则只会出现如图所示的5种可能，即有5个宏观态，而每种宏观态下，A中的小球可以是四种颜色中的任意几种的组合，由排列组合知识知，宏观态(1)对应1个微观态，宏观态(2)对应4个微观态，宏观态(3)对应6个微观态，宏观态(4)对应4个微观态，宏观态(5)对应1个微观态，即共存在16个微观态．如图乙所示．乙答案见解析例2关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序．热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程．答案CD例3下列关于熵的说法中错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C二、能量耗散和可持续发展例4下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对．答案BD例5以下说法正确的是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的解析煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的产生，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错．答案AC1．(热力学第二定律的微观意义)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是()A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.2．(熵)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．3．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案CD解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．4．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热答案 D解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.。
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模块检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B．永动机是不可能制成的C．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体2．用M表示液体或固体的摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质密度，Vm表示摩尔体积，V0表示分子体积．NA表示阿伏加德罗常数，下列关系式不正确的是()A．NA＝V0Vm B．NA＝VmV0C．Vm＝MρD．m＝M/NA3．对于一定质量的理想气体，下列情况中不可能发生的是()A．分子热运动的平均动能不变，分子间平均距离减小，压强变大B．分子热运动的平均动能不变，分子间平均距离减小，压强减小C．分子热运动的平均动能增大，分子间平均距离增大，压强增大D．分子热运动的平均动能减小，分子间平均距离减小，压强不变4．一定质量的理想气体()A．先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B．先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C．先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D．先等容加热，再绝热压缩，其内能必大于起始内能5．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A．晶体一定有天然的规则外形B．冰有固定的熔点，一定是晶体C．晶体的物理性质一定表现为各向异性D．水晶片和玻璃片都是透明的，故它们都是晶体6．下图中的四个图象是一定质量的气体，按不同的方法由状态a变到状态b，则反映气体变化过程中从外界吸热的是()7．如图1所示是一定质量的理想气体的p－V图线，若其状态由A→B→C→A，且A→B等容，B→C等压，C→A等温，则气体在A、B、C三个状态时()图1A．单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nCB．气体分子的平均速率vA>vB>vCC．气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA>FB，FB＝FCD．气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数是NA>NB，NA>NC8．下面提供了科技发展的四则信息：①低温技术已有重大突破，1933年低温已达0.25 K,1957年达到了2×10－5 K,1995年通过一系列巧妙的方法已达到1×10－8 K．随着低温技术的出现和发展，科学家一定能把热力学温度降到绝对零度以下．②随着火箭技术的发展，人类一定能够在地球上任意位置的上空发射一颗同步卫星．③一个国际科研小组正在研制某种使光速大大降低的介质，这些科学家希望在不久的将来能使光的速度降到每小时40 m左右，慢到几乎与乌龟爬行的速度相仿．④由于太阳的照射，海洋表面的温度可达30℃左右，而海洋深处的温度要低得多，在水深600～1 000 m的地方，水温约4℃，因此人们正在研制一种抗腐蚀的热交换器，利用海水温差发电，并取得了成功．试辨别、判断以上信息中正确的是()A．①②B．②④C．①③D．③④9．如图2所示，图2活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的理想气体，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为S，大气压强为p0，缸套和活塞都是由导热材料做成，则当环境温度升高后()A．封闭气体的压强增大B．气体膨胀活塞上移C．气体膨胀缸套下移D．气体对外界做功，内能增加10．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定二、填空题(本题共2小题，共18分)11．(10分)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是________(填写选项前的字母)A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J．气泡到达湖面后，气泡中的气体温度上升，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.12．(8分)图3用图3所示的实验装置，研究体积不变时气体的压强与温度的关系．当时大气压强为H cmHg.封闭有一定质量的气体的烧瓶，浸在冰水混合物中，使U形管压强计的可动管A和固定管B 中的水银面刚好相平．将烧瓶浸入温度为t℃的热水中时，B管水银面将________，这时应将A管________(以上两空格填“上升”或“下降”)，使B管中水银面________，记下此时A、B 两管中水银面的高度差为h cm，则此状态下瓶中气体的压强为________cmHg.三、计算题(本题共4小题，共42分)13．(10分)在标准状况下，空气的摩尔质量是M＝29×10－3 kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多少？成年人做一次深呼吸，约吸入4.5 cm3的空气，则做一次深呼吸吸入空气的质量是多少？所吸入的分子个数大约是多少？14．(8分)图4如图4所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S，在t时间内集热箱里气体膨胀对外做功的数值为W，其内能增加了ΔU，已知照射到集热板上太阳光的能量的50%被箱内气体吸收，求：(1)这段时间内集热箱内的气体共吸收的热量；(2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率．15.图5(10分)如图5所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声，在27℃时，下端封闭的空气柱长为L1＝20 cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L2＝10 cm，管内水银柱的重量为10 N，横截面积为1 cm2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，问：(1)当温度达到多少时报警器会报警？(2)如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20 J，则空气柱的内能增加了多少？16．(14分)如图6甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0.开始时活塞在B 处，缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K ，现缓慢加热汽缸内气体，直至温度为399.3 K ．求：(1)活塞刚离开B 处时的温度TB ；(2)缸内气体最后的压强p ；(3)在图乙中画出整个过程的p －V 图线．图6模块检测 1．BC 2.A 3．B [温度T 是分子热运动的平均动能的标志，分子间平均距离的变化对应着气体的体积V 的变化，根据理想气体状态方程判断知只有B 不可能．]4．CD [先等压膨胀，体积增大，再等容降温，压强会减小，但温度不一定低于初温，故A 错误；同理，等温膨胀，压强减小，等压压缩，温度又减小，难以确定体积变化，故B 错误；先等容升温，压强增大，又体积减小，故温度可能等于起始温度，故C 正确；先等容加热，再绝热压缩，气体的温度始终升高，内能一定增加，故D 正确．]5．B [只有单晶体有天然的规则外形，多晶体没有天然的规则外形，故A 错误；晶体一定有熔点，非晶体一定没有熔点，故B 正确；只有单晶体物理性质表现为各向异性，C 错误；玻璃是非晶体，D 错误．]6．D [A 是等温变化，温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，气体放热；B 中paVa>pbVb ，由pVT ＝C(常数)，知Ta>Tb ，Ea>Eb ，又Va>Vb ，外界对气体做功，故气体放热；C 是等容变化，体积不变，不伴随做功，因Ta>Tb ，Ea>Eb ，故气体放热；D 温度不变，内能不变，由pa>pb 知Va<Vb ，气体对外界做功，故气体吸热．]7．CD [由图可知B→C ，体积增大，密度减小，A 错；C→A 等温变化，分子平均速率vA ＝vC ，B 错；B→C 为等压过程，pB ＝pC ，而气体分子对器壁产生作用力，FB ＝FC ，FA>FB ，则C 正确；A→B 为等容降压过程，密度不变，温度降低，NA>NB ，C→A 为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有NA>NC ，D 正确．]8．D [四则信息均为与当今科技发展前沿相关的信息，但①项违背了热力学第三定律，即绝对零度不可达到；②项中同步卫星只能定点在赤道正上方；③项中光速与介质有关，光在不同介质中传播速度不相同；④项中叙述符合能量守恒定律而且不违背物理原理．]9．CD [系统重力不变，弹簧伸长不变，故活塞不移动，对缸套受力分析可知，封闭气体压强不变，气体做等压膨胀，缸套下移，气体对外做功，温度随环境温度升高而升高，内能增加，C 、D 正确．]10．A解析 (1)气体体积增大，分子间的距离增大，则气体分子间作用力减小，A 错；温度不变，则气体分子的平均速率、平均动能均不变，B 、C 错；根据熵增加原理，D 正确．(2)气体视为理想气体，内能由温度决定，气泡上升时内能不变，ΔU ＝0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，气泡吸收热量，Q ＝－W ＝0.6 J ；到达湖面后，W ＝－0.1 J ，Q ＝0.3 J ，则ΔU ＝W ＋Q ＝0.2 J.12．下降 上升 回到原处 (H ＋h) 13．4.8×10－26 kg 5.8×10－6 kg 1.2×1020个 解析 空气中气体分子的平均质量m＝M NA ＝29×10－36.02×1023 kg ＝4.8×10－26 kg做一次深呼吸吸入空气的质量m′＝V′V M ＝4.5×10－622.4×10－3×29×10－3 kg ＝5.8×10－6 kg做一次深呼吸所吸入的分子个数n ＝V′V NA ＝4.5×10－622.4×10－3×6.02×1023个＝1.2×1020个14．(1)ΔU ＋W (2)＋St解析 (1)设吸收的热量为Q ，根据热力学第一定律得：ΔU ＝－W ＋Q ，Q ＝ΔU ＋W (2)在垂直集热板单位面积上的辐射功率：P ＝Q Stη＝ΔU ＋WSt×50%＝＋St15．(1)177℃ (2)18 J解析 (1)由V1T1＝V2T2 得T2＝V2V1T1＝450 K t2＝177℃(2)气体对外做功W′＝(p0S ＋mg)L2＝2 J由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ＝－W′＋Q ＝18 J 16．(1)330 K (2)1.1p0 (3)见解析图解析 (1)活塞离开B 之前，气体做等容变化，据查理定律有0.9p0T0＝p0TB ，得TB ＝T00.9＝2970.9 K＝330 K.(2)考虑气体各状态间的关系，设活塞最终可以移动到A 处，从活塞刚离开B 处到刚到达A 处，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律有 V0TB ＝1.1V0TA，解得TA ＝1.1TB ＝363 K 从活塞刚到达A 处到升温至399.3 K 的过程中，气体做等容变化，由查理定律有p0TA ＝pT ，解得p ＝p0T TA ＝399.3363p0＝1.1p0.由结果p>p0可知，活塞可以移动到A 处的假设成立．(3)整个过程的p －V 图线如图所示。