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精品(京津琼)2019高考物理总复* 专用优编提分练:选修3-3专练(一)

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选修 3-3 专练(一)
1.(1)下列说法中正确的是________. A.机械能不可能全部转化为内能,内能也无法全部用来做功从而转化为机械能 B.将两个分子由距离极*移动到相距无穷远处的过程中,它们的分子势能先减小后增大 C.当气体分子间的作用力表现为引力时,若气体等温膨胀,则气体对外做功且内能增大 D.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以液体存在表面张力 E.单位时间内气体分子对容器壁单位面积碰撞的次数减少,气体的压强一定减小 (2)如图 1 所示,两竖直且正对放置的导热汽缸底部由细管道(体积忽略不计)连通,两活塞 a、b(厚度不计)用刚性 轻杆相连,可在两汽缸内无摩擦地移动.上、下两活塞的横截面积分别为 S1=10 cm2、S2=20 cm2,两活塞总质量为 M=5 kg,两汽缸高度均为 H=10 cm.两汽缸与细管道内封闭有一定质量的理想气体,系统*衡时活塞 a、b 到缸底 部距离均为 L=5 cm.已知大气压强 p0=1.0×105 Pa,环境温度 T0=300 K,取重力加速度 g=10 m/s2.
图1 ①若缓慢升高环境温度,使一活塞缓慢移到对应汽缸的底部,求此时环境的温度. ②若保持温度不变,用竖直向下的力缓慢推活塞 b,直到活塞 b 到达汽缸底部,求此过程中推力的最大值. 答案 (1)BCD (2)①400 K ②75 N 解析 (1)机械能可以全部转化为内能,内能无法全部用来做功从而转化为机械能,故 A 错误;将两个分子由距离 极*移动到相距无穷远的过程中,分子力先是斥力后是引力,分子力先做正功后做负功,分子势能先减小后增大, 故 B 正确;当气体分子间的作用力表现为引力时,若气体等温膨胀,气体分子间距离变大,分子引力做负功,分子 势能增加,气体内能增加,同时由于气体体积增大,气体要对外界做功,故 C 正确;液体表面层分子间的距离大于 液体内部分子间的距离,则液体表面分子间表现为相互吸引,所以存在表面张力,故 D 正确;气体的体积增大,单 位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数减少,如果温度升高,气体分子撞击器壁的速率增大,对器壁的压 力增大,气体的压强可能增大、可能减小也可能不变,故 E 错误. (2)①汽缸内气体压强不变,温度升高,气体体积变大,故活塞向上移动 由盖-吕萨克定律有:LS1+T0 LS2=HTS2 解得:T=400 K ②设向下推动的距离为 x 时,气体压强为 p 由*衡条件得:p0S1+pS2=Mg+p0S2+pS1+F
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当 F=0 时,可得初始状态气体压强 p1=1.5×105 Pa 缓慢向下推活塞 b 的过程,温度不变

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由玻意耳定律得:

p(LS1+xS1+LS2-xS2)=p1(LS1+LS2) 联立以上各式得:F=1155-0xx=1x155-01(0≤x≤5 cm)

当 x=5 cm 时,F 最大,Fm=75 N. 2.(1)下列说法中正确的是________.

A.一定质量的 0 ℃的水变成 0 ℃的冰,体积膨胀,分子势能减小

B.硬币可以浮在*静的水面上是因为液体表面存在表面张力

C.用油膜法估测分子的大小实验中 D=VS的 V 是指油滴溶液的体积

D.热*衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态

E.当两个分子间的距离为 r0(*衡位置)时,分子间作用力为零,分子势能最小 (2)如图 2 所示,一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置,内有活塞,其横截面积为 S=1×10-4 m2,质量为 m=1 kg, 活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气,其内密封有一定质量的理想气体,气柱高度 h=0.2 m.已知大气压强 p0=1.0×105 Pa,取 g=10 m/s2.

图2 ①如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂,气柱高度变为原来的23,求砂子的质量并判断此过程理想气体是吸热还 是放热; ②如果在①基础上给汽缸底缓慢加热,使活塞恢复到原高度,此过程中气体吸收热量 5 J,求气体内能的增量. 答案 (1)ABE (2)见解析 解析 (1)0 ℃的水变成 0 ℃的冰,体积膨胀,对外做功,同时放出热量,内能减小,分子*均动能不变,分子势 能减小,故 A 正确;水面能托住小硬币不下沉主要是因为液体表面存在表面张力,故 B 正确;用油膜法估测分子的 大小实验中 D=VS的 V 是指一滴溶液中纯油酸的体积,故 C 错误;热*衡是指一个系统内部各部分温度相等的状态, 故 D 错误;设分子的*衡距离为 r0,分子间的距离为 r,当 r>r0,分子力表现为引力,分子距离越大,分子势能越 大.当 r<r0,分子力表现为斥力,分子距离越小,分子势能越大.故当 r=r0 时,分子力为 0,分子势能最小,故 E 正确. (2)①因为缓慢放置砂子,气体发生等温变化, 根据玻意耳定律,有 p1V1=p2V2
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p1=p0+mSg,p2=p0+mg+Sm砂g V1=hS,V2=23hS 代入数据解得 m 砂=1 kg 因为气体体积减小,外界对气体做功,理想气体温度不变,内能不变,所以此过程理想气体放热. ②使活塞恢复到原高度的过程,气体压强不变,气体对外做功 W=-p2Δ V=-2 J 由热力学第一定律 Δ U=W+Q 所以气体内能的增量为 3 J.

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