《》2020屆高考物理一輪復習 第1講分子動理論 熱力學定律與能量守恒 新人教版選修3-3

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1、選考部分 選修3-3 第1講 (本欄目內容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．(2020·四川理綜)下列現象中不能說明分子間存在分子力的是(　　) A．兩鉛塊能被壓合在一起　　　 B．鋼繩不易被拉斷 C．水不容易被壓縮 D．空氣容易被壓縮 解析：　A、B選項說明分子間存在引力，C選項說明分子間存在斥力，D項說明氣體分子間距大，故答案為D. 答案：　D 2．下列說法中正確的有(　　) A．第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律 B．熱機的效率從原理上講可達100% C．因為能量守恒，所以“能源危機”是不可能的 D．自然界中

2、的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 解析：　第二類永動機是指從單一熱源吸收，全部用來對外做功而不引起其他變化的機器，它并不違背能量守恒定律，卻違背了熱力學第二定律；第一類永動機是不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機器，它違背能量守恒定律，所以選項A錯誤．從熱力學第二定律的表述可知，任何熱機的效率都達不到100%，因此B錯．關于“能源危機”必須明確以下幾點：(1)能源是提供能量的資源，如煤、石油等．(2)人們在消耗能源時，放出熱量，部分轉化為內能，部分轉化為機械能，但最終基本上都轉化成了內能，人們無法把這些內能全部收集起來重新利用(能量耗散)，而可供利用的能

3、源是有限的．因此，“能源危機”并非說明能量不守恒．故C選項錯誤，D選項正確． 答案：　D 3．(2020·北京卷)做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如右圖．圖中記錄的是(　　) A．分子無規(guī)則運動的情況 B．某個微粒做布朗運動的軌跡 C．某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線 D．按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線 解析：　布朗運動是小顆粒的無規(guī)則運動，圖中是每隔相等的時間間隔內顆粒的位置連線圖，不是運動軌跡，從一個位置到另外的位置是怎樣運動的，無從得知． 答案：　D 4.右圖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外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽

4、化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外． 下列說法正確的是(　　) A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，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 解析：　熱力學第一定律是熱現象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，是能的轉化和守恒定律的具體表現，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.

5、 答案：　BC 5.如右圖所示，縱坐標表示兩個分子間引力、斥力的大小，橫坐標表示兩個分子間的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關系，e為兩曲線的交點，則下列說法正確的是(　　) A．ab為斥力曲線，cd為引力曲線，e點橫坐標的數量級為10－10 m B．ab為引力曲線，cd為斥力曲線，e點橫坐標的數量級為10－10 m C．若兩個分子間距離大于e點的橫坐標，則分子間作用力的合力表現為斥力 D．若兩個分子間距離越來越大，則分子勢能亦越來越大 解析：　e點橫坐標等于分子平衡距離r0，其數量級應為10－10 m，因平衡距離之內，分子斥力大于分子引力，分子

6、力表現為斥力．則ab為引力曲線，cd為斥力曲線．B對．兩分子間距離大于e點的橫坐標，即r＞r0時，作用力的合力表現為引力，C錯．若r＜r0時，當兩分子間距離增大時，合力做正功，分子勢能減小，D錯．答案為B. 答案：　B 二、非選擇題 6.小剛同學為了表演“輕功”，用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質量的空氣(可視為理想氣體)，然后將它們放置在水平木板上，再在氣球的上方平放一塊輕質塑料板，如右圖所示．小剛同學慢慢站上輕質塑料板中間位置的過程中，氣球一直沒有破裂，球內氣體溫度可視為不變． (1)下列說法正確的是________(填選項前字母)． A．氣體內氣體的壓強是由于氣體重力而產生的

7、 B．由于小剛同學壓迫氣體，球內氣體分子間表現為斥力 C．氣球內氣體分子平均動能不變 D．氣體內氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 (2)表演過程中，對球內氣體共做了4 J的功，此過程中氣球________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________J．若小強同學代替小剛表演時，某氣球突然爆炸，則該氣球內的氣體內能________(填“增加”或“減少”)，溫度________(填“升高”或“降低”)． (3)一只氣球內氣體的體積為2 L，密度為3 kg/m3，平均摩爾質量為30g/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023mol－1，試估算這個氣球內氣體的分子個數． 解析：　

8、(3)氣球內氣體的質量m＝ρV 分子個數N＝NA 代入數據得N＝1.204×1023個 答案：　(1)C　(2)放出，4 J，減少，降低　(3)1.204×1023個 7．某學習小組做了如下實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，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． (1)在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是________． A．該密閉氣體分子間的作用力增大 B．該密閉氣體的內能增加 C．該密閉氣體的壓強是由于氣體重力而產生的 D．該密閉氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 (2)若某時刻該密閉氣體的

9、體積為V，密度為ρ，平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，則該密閉氣體的分子個數為________． (3)若將該密閉氣體視為理想氣體，氣球逐漸膨脹起來的過程中，氣體對外做了0.6 J的功，同時吸收了0.9 J的熱量，則該氣體內能變化了________J；若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內氣體的溫度________(填“升高”、“降低”或“不變”)． 解析：　(1)該密閉氣體吸熱，內能增加，B正確；氣球膨脹分子間的距離增大，分子間的作用力減小，A錯誤；氣體的壓強是由于氣體分子頻繁的撞擊容器壁產生的，C錯誤；因氣體分子之間存在間隙，所以密閉氣體的體積，大于所有氣體分子的體積之和，D

10、錯誤． (2)NA　該密閉氣體的分子個數為n＝NA. (3)0.3　降低　根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q得：ΔU＝－0.6＋0.9＝0.3 (J)；氣球在膨脹過程中對外界做功，氣球內氣體的溫度必降低． 答案：　(1)B　(2)NA　(3)0.3　降低 8．(1)下列說法中正確的是________． A．懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數就越多，布朗運動越明顯 B．在使兩個分子間的距離由很遠(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大 C．溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 D．一定質量的理想氣體

11、經等溫壓縮后，其壓強一定增大 E．內能向機械能轉化是有條件的，即環(huán)境中必須存在溫度差，通過科技創(chuàng)新，我們能夠研制出將內能全部轉化為機械能而不產生其他影響的熱機 (2)已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩爾質量M＝1.8×10－2 kg，阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023 mol－1.一滴露水的體積大約是6.0×10－5 cm3，它含有________個水分子．如果一只極小的蟲子來喝水，每分鐘喝進6.0×107個水分子，那么它每分鐘喝進水的質量是________kg(結果保留兩位有效數字)． 解析：　(1)懸浮微粒越大，單位時間內撞擊它的分子數越多，布朗運動越不明顯，A錯．分子

12、從很遠靠近時，分子間作用力先增大后減小再增大，B錯．根據熱力學第二定律我們無法研制出那樣的熱機，E錯． (2)水分子個數為N＝·NA＝×6.0×1023＝2.0×1018個， 喝進水的質量為m＝·M＝1.8×10－18 kg 答案：　(1)CD　 (2)2.0×1018個　1.8×10－18 kg 9．(1)下列關于熱現象和熱現象的規(guī)律的說法正確的是________(填選項前字母) A．布朗運動就是液體分子的熱運動 B．氣體如果失去容器的約束就會散開，這是因為氣體分子存在斥力的緣故 C．隨著制冷技術的不斷發(fā)展，不遠的將來可以使溫度降低到－274 ℃ D．熱機中燃氣的熱能不可能

13、全部變成機械能 (2)清晨，湖中荷葉上有一滴約為0.1 cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩爾質量M＝1.8×10－2 kg/mol，試估算： ①這滴水珠中約含有多少水分子； ②一個水分子的直徑多大．(以上計算結果保留兩位有效數字) 解析：　(1)布朗運動并不是液體分子的運動，而是懸浮微粒的運動，它反映了分子的無規(guī)則運動，A錯；氣體失去了容器的約束會散開，是分子擴散引起的，B錯；由熱力學第三定律可知，絕對零度，即－273 ℃，只能接近而永遠不能達到，C錯；根據熱機的工作原理可判斷D正確． (2)①n＝NA＝NA＝×6×1023＝3.3×1021(個) ②

14、建立水分子的球模型，有π3＝ 則水分子的直徑d＝＝ m ＝3.9×10－10 m 答案：　(1)D　(2)①3.3×1021個?、?.9×10－10 m 10．(1)空氣壓縮機在一次壓縮過程中，活塞對汽缸中的氣體做功為2.0×105 J，同時氣體的內能增加了1.5×105 J．試問：此壓縮過程中，氣體________(填“吸收”或“放出”)的熱量等于________ J. (2)若一定質量的理想氣體分別按下圖所示的三種不同過程變化，其中表示等壓變化的是________(填“A”“B”或“C”)，該過程中氣體的內能________(填“增加”“減少”或“不變”)． (3)設想將1 g水均勻分布在地球表面上，估算1 cm2的表面上有多少個水分子？(已知1 mol水的質量為18 g，地球的表面積約為5×1014 m2，結果保留一位有效數字) 解析：　(1)由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，代入數據得： 1.5×105 J＝2.0×105 J＋Q，解得Q＝－5×104 J； (2)由pV/T＝恒量，壓強不變時，V隨溫度T的變化是一次函數關系，故選擇C圖； (3)1 g水的分子數N＝NA,1 cm2的分子數n＝N≈7×103(6×103～7×103都算對)． 答案：　(1)放出　5×104　(2)C　增加　(3)7×103(6×103～7×103也可)