冲刺2020年高考物理之高频考点精练专题选修3-3（解析版）

专题 11 选修 3-3 ★考点一：分子动理论 内能 1. （多选）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为 ρ（单位为 kg/m3），摩尔质量为 M（单位为 g/mol），阿伏加德罗常数为 NA。已知 1 克拉＝0.2 克，下列说法正 确的是（　　） A．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2aNA M B．a 克拉钻石所含有的分子数为aNA M C．每个钻石分子直径的表达式为 3 6M × 10－3 NAρπ （单位为 m） D．每个钻石分子的质量为 M NA E．每个钻石分子的体积为 M NAρ 【答案】ACD　 【解析】a 克拉钻石物质的量为 n＝0.2a M ，所含分子数为 N＝nNA＝0.2aNA M ，选项 A 正确，B 错误； 钻石的摩尔体积 V＝M × 10－3 ρ （单位为 m3/mol），每个钻石分子体积为 V0＝ V NA ＝M × 10－3 NAρ ，设钻石分 子直径为 d，则 V0＝4 3π(d 2 )3 ，联立解得 d＝ 3 6M × 10－3 NAρπ （单位为 m），选项 C 正确，E 错误；根 据阿伏加德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量 m＝ M NA ，选项 D 正确。 2. （多选）某气体的摩尔质量为 Mmol，摩尔体积为 Vmol，密度为 ρ，每个分子的质量和体积分别为 m 和 V0，则阿伏加德罗常数 NA 不可表示为（　　） A．NA＝Mmol m 　　　　　　 B．NA＝ρVmol m C．NA＝Vmol V0 D．NA＝Mmol ρV0 【答案】CD　【解析】阿伏加德罗常数 NA＝Mmol m ＝ρVmol m ＝Vmol V ，其中 V 应为每个气体分子所占有的体积，而 V0 是 气体分子的体积，故 C 错误。D 中 ρV0 不是气体分子的质量，因而也是错误的。 3. 很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮 度是普通灯灯光亮度的 3 倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的 5 倍， 很多车主会选择含有氙气灯的汽车，若氙气充入灯头后的容积 V＝1.6 L，氙气密度 ρ＝6.0 kg/m3。已 知氙气摩尔质量 M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA＝6×1023mol－1。试估算：（结果保留一位有 效数字） （1）灯头中氙气分子的总个数 N； （2）灯头中氙气分子间的平均距离。 【答案】 （1）4×1022（个）　（2）3×10－9 m 【解析】（1）设氙气的物质的量为 n，则 n＝ρV M ， 氙气分子的总数 N＝ρV MNA≈4×1022 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＝ 3 V N≈3×10－9 m。 4. （多选）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 燃料燃烧的排放物是形成 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 的运动轨迹只是由大量空气分子对 PM2.5 无规则碰撞的不平衡决定的 D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小 PM2.5 在空气中的浓度E．PM2.5 必然有内能 【答案】DE　 【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；倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小 PM2.5 在空气中的浓度， PM2.5 必然有内能，D、E 正确。 5. 下列各种说法中正确的是（　　） A．固体小颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著 B．扩散现象能在气体中进行，不能在固体中进行 C．气体分子永不停息地做无规则运动，固体分子之间相对静止不动 D．如果一开始分子间距离大于 r0，则随着分子间距离的增大，分子势能增大 E．内能相同的物体，可能温度不同 【答案】ADE　 【解析】固体小颗粒越小，表面积越小，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越少，冲力越不平衡，温 度越高，液体分子运动越激烈，冲击力越大，布朗运动越激烈，故 A 正确；一切物质的分子都在永 不停息地做无规则运动，扩散现象就是分子运动的结果，所以固体、液体和气体之间都能发生扩散 现象，故 B、C 错误；分子间距离大于 r0，分子间表现为引力，则随着分子间距离的增大，分子力 做负功，分子势能增大，故 D 正确；决定内能大小的宏观因素包括：物体的质量、温度和体积，所 以内能相同的物体，可能温度不同，故 E 正确。 6. 把生鸭蛋放在盐水中腌制一段时间，盐就会进入鸭蛋里变成咸鸭蛋。则下列说法正确的是（　　） A．如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高，盐分子进入鸭蛋的速度就会加快 B．盐分子的运动属于布朗运动 C．在鸭蛋腌制过程中，有的盐分子进入鸭蛋内，也有盐分子从鸭蛋里面出来 D．盐水温度升高，每个盐分子运动的速率都会增大E．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性 【答案】ACE　 【解析】如果让腌制鸭蛋的盐水温度升高，分子运动更剧烈，则盐进入鸭蛋的速度就会加快，故 A 正确；布朗运动本身不是分子的运动，故 B 错误；在腌制鸭蛋的盐水中，有盐分子进入鸭蛋，分子 运动是无规则的，同样会有盐分子从鸭蛋里面出来，故 C 正确；盐水温度升高，分子的平均动能增 大，但不是每个盐分子运动的速率都会增大，个别分子的速率也可能减小，故 D 错误；食盐晶体中 的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故 E 正确。 7. （多选）（2018·全国卷Ⅱ）对于实际的气体，下列说法正确的是（　　） A．气体的内能包括气体分子的重力势能 B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C．气体的内能包括气体整体运动的动能 D．气体的体积变化时，其内能可能不变 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能 【答案】BDE　 【解析】实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时 影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以 B、D、E 正确，A、C 错误。 8.下列说法正确的是（　　） A. 1 g 水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多 B. 布朗运动就是物质分子的无规则热运动 C. 一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能可能减小 D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体分子的无规则的热运动造成的 E. 0 ℃的铁和 0 ℃的冰，它们的分子平均动能相等 【答案】CDE【解析】A.水的摩尔质量是 18 g/mol，1 g 水中含有的分子数为： n＝ ×6.0×1023≈3.3×1022 个 地球的总人数约为 70 亿，A 错误； B.布朗运动是悬浮在液体（气体）中的固体颗粒受到液体（气体）分子撞击作用的不平衡造成的， 不是物体分子的无规则热运动，B 错误； C.温度是分子的平均动能的标志，气体的压强增大，温度可能减小，C 正确； D.气体分子间距大于 10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是气体分子的无规则运动造成的，D 正确； E.铁和冰的温度相同，分子平均动能必然相等，E 正确． 9. 两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离 r 的变化关系如图所示。图中 虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线。当分子间距为 r＝r0 时，分子之间合力为零， 则下列关于该两分子组成系统的分子势能 Ep 与两分子间距离 r 的关系曲线，可能正确的是（　　） A　　　　　　　　B C　　　　　　D　　　　　　　E 【答案】BCE　 1 18【解析】由于 r＝r0 时，分子之间的作用力为零，当 r＞r0 时，分子间的作用力为引力，随着分子间 距离的增大，分子力做负功，分子势能增加，当 r＜r0 时，分子间的作用力为斥力，随着分子间距离 的减小，分子力做负功，分子势能增加，故 r＝r0 时，分子势能最小。综上所述，选项 B、C、E 正 确，选项 A、D 错误。 10. 分子势能与分子力随分子间距离 r 变化的情况如图甲所示。现将甲分子固定在坐标原点 O，乙分 子只受两分子间的作用力沿 x 轴正方向运动，两分子间的分子势能 Ep 与两分子间距离 x 的变化关系 如图乙所示。设在移动过程中两分子所具有的总能量为 0，则（　　） A．乙分子在 P 点时加速度最大 B．乙分子在 Q 点时分子势能最小 C．乙分子在 Q 点时处于平衡状态 D．乙分子在 P 点时分子动能最大 【答案】D　 【解析】根据题意，乙分子的分子动能和两分子间的分子势能之和为零，所以当分子势能最小时， 乙分子的分子动能最大；当分子势能为零时，乙分子的分子动能也为零。再观察题图乙可知，乙分 子在 P 点时分子势能最小，乙分子的分子动能最大，此处分子力为零，加速度为零，选项 A 错误，D 正确。乙分子在 Q 点时分子势能为零，乙分子的分子动能也为零，分子动能最小，分子势能最大， 此处，分子力不为零，加速度不为零，选项 B、C 错误。 11. 甲分子固定在坐标原点 O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿 x 轴方向运动，两分子间的 分子势能 与两分子间距离 x 的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为 0， 则下列说法正确的是（ ） pEA. 乙分子在 P 点时加速度为 0 B. 乙分子在 Q 点时分子势能最小 C. 乙分子在 Q 点时处于平衡状态 D. 乙分子在 P 点时动能最大 E. 乙分子在 P 点时，分子间引力和斥力相等 【答案】ADE 【解析】由题图可知，乙分子在 P 点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力 和斥力相等，乙分子所受合力为 0，加速度为 0，选项 A、E 正确；乙分子在 Q 点时分子势能为 0， 大于乙分子在 P 点时的分子势能，选项 B 错误；乙分子在 Q 点时与甲分子间的距离小于平衡距离， 分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在 Q 点合力不为 0，不处于平衡状态，C 项 错误；乙分子在 P 点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，选项 D 正确． 12. 氧气分子在 0 ℃和 100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的 变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________． A. 图中两条曲线下面积相等 B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小 情形 C. 图中实线对应于氧气分子在 100 ℃时的情形 的D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E. 与 0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在 0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较 大 【答案】ABC 【解析】A. 由题图可知，在 0℃和 100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比 与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于 1，即相等；故 A 项符合题意. B 温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在 0 ℃时的情形， 分子平均动能较小，则 B 项符合题意. C. 实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为 100℃时的情形， 故 C 项符合题意. D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故 D 项不合题 意 E.由图可知，0～400 m/s 段内，100℃对应的占据的比例均小于与 0℃时所占据的比值，因此 100℃ 时氧气分子速率出现在 0～400m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则 E 项不合题意． ★考点二：用油膜法估测分子大小 1. （多选）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．该实验是通过建立理想模型的方法进行测量的 B．油酸溶液浓度越低越好，使之铺满整个水槽 C．使用痱子粉是为了清晰地显示油膜边界 D．计算油膜面积时舍去所有不足一格的方格，会使计算结果偏大 E．重新实验时，不需要再清洗水槽 【答案】ACD　 【解析】利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看做球形，测出一定体积的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用 d＝V S 计算出油膜的厚度，其中 V 为一滴油酸酒精溶液 中所含油酸的体积，S 为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，即该实验是通过建立理 想模型的方法进行测量的，选项 A 正确；实验中不可让油酸铺满整个水槽，选项 B 错误；使用痱子 粉是为了清晰地显示油膜的边界，选项 C 正确；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使 S 偏小，则算出来的直径 d 偏大，选项 D 正确；重新实验时，需要用少量酒精清洗水槽，并用脱脂棉 擦去，再用清水冲洗，保持清洁，选项 E 错误。 2. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知油酸的摩尔质量 M＝0.3 kg·mol－1，密度 ρ＝0.9×103 kg·m －3，则油酸的分子直径约为________m。将 2 cm3 的油酸溶于酒精，制成 400 cm3 的油酸酒精溶液， 已知 2 cm3 溶液有 100 滴，则 1 滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成 的最大面积约为________m2。（取 NA＝6×1023 mol－1，结果保留 1 位有效数字） 【答案】　1×10－9　0.1 【解析】　油酸的摩尔体积 Vmol＝M ρ ，一个油酸分子的体积 V＝Vmol NA ，已知 V＝4 3π(D 2 )3 ，油酸的分 子直径 D＝3 6M πρNA ，代入数值解得 D≈1×10－9 m,1 滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积 V1＝ 2 400× 2 100 cm3 ＝1×10－10 m3，最大面积 S＝V1 D ，解得 S＝0.1 m2。 3. 某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径的大小”实验中，已知油酸酒精溶液的浓度为每 104mL 溶液中有纯油酸 6mL．用注射器抽得上述溶液 2mL，现缓慢地滴出 1mL 溶液，共有液滴数为 50 滴．把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘上，在刻有小正方形坐标的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），坐标 中小正方形方格的边长为 20mm．试问： （1）这种估测方法是将每个分子视为_______模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜 可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的_____________。 （2）上图中油酸膜面积为__________mm2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_______mL； 根据上述数据，估测出油酸分子的直径是__________m．（最后一空保留 1 位有效数字）【答案】 （1）. 球体 （2）. 单分子 （3）. 直径 （4）. 22400 （5）. 1.2×10－5 （6）. 5×10－10 【解析】（1）这种估测方法是将每个分子视为球模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油 膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径． （2）油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去， 图中共有 56 个方格，故油膜面积为：S=56×20mm×20mm=22400mm2；每一滴油酸酒精溶液中含有 纯 油 酸 体 积 是 ： ， 代 入 数 据 可 得 油 酸 分 子 的 直 径 ： 。 4. 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，某同学的实验步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的 算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积 S. B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄 膜的形状描画在玻璃板上． C．用浅盘装入约 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．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V. 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整，请指出： （1）____________________________________________________； （2）__________________________________________________； 上述实验步骤的合理顺序是____________。 【答案】 （1）. （1）C 步骤中，要将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． （2）. 实验时， 还需要增加步骤 F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒 内增加一定体积时的滴数 n 与量筒中增加的溶液体积 V0. （3）. CFBAED 【解析】（1）[1]．C 步骤中，要将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 3 8 4 1 610 1.2 1050 10V L L− −= × × = × 8 3 10 6 1.2 10 10 5 1022400 10 Vd m mS − − − − × ×= = = ×× V S（2）[2]．实验时，还需要增加步骤 F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴 入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 n 与量筒中增加的溶液体积 V0. （3）[3]．“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为： 准备浅水盘（C）→配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）（F）→形成油膜（B）→描绘油 膜边缘（A）→测定一滴酒精油酸溶液的体积 ，（题中的 E）→计算分子直径（D）．所以顺 序为：CFBAED． ★考点三：固体、液体和物态变化 1. 诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在石墨烯材料方面有卓越研究.他们通 过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了石墨烯，是碳 的二维结构.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确 的是（ ） A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B. 石墨是单质，石墨烯是化合物 C. 石墨、石墨烯都是晶体 D. 他们是通过化学变化的方法获得石墨烯的 【答案】C 【解析】晶体非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有；石墨、石墨烯 与金刚石都是晶体；石墨与金刚石、碳 60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素 异形体.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故 ABD 错误，C 正确。 VV N =2. 关于下列实验及现象的说法，正确的是（ ） A. 图甲说明薄板是非晶体 B. 图乙说明气体速率分布随温度变化且푇1 > 푇2 C. 图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关 D. 图丁说明水黾受到了浮力作用 【答案】C 【解析】A、图甲说明薄板具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体， 也可能是非晶体。故 A 错误；B、图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的 最大值向速度大的方向迁移，可知 B 错误； C、如图丙可以说明，气体压强的大小既与分子动能有 关，也与分子的密集程度有关。故 C 正确；D、水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力 的作用；故 D 错误。 3. 关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是（　　） A.甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果 C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象 D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象 【答案】　B 【解析】因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如，故 A 错误；将 棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故 B 正确；浸润液体情况下容器 壁对液体的吸引力较强，附着层内分子密度较大，分子间距较小，故液体分子间作用力表现为斥力，附着层内液面升高，故浸润液体呈凹液面，不浸润液体呈凸液面都属于毛细现象，故 C 错误；玻璃 管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，不是浸润现象，故 D 错误。 4.如图所示是水在大气压强为 1.01×105 Pa 下汽化热与温度的关系图线,则（　　） A.该图线说明温度越高,单位质量的水汽化时需要的能量越小 B.大气压强为 1.01×105 Pa 时,水的沸点随温度升高而减小 C.该图线在 100 ℃以后并没有实际意义,因为水已经汽化了 D.由该图线可知,水蒸气液化时,放出的热量与温度无关 【答案】A 【解析】从图线中可知,在一定压强下,温度越高,水的汽化热越小。在相同条件下,水汽化吸热与液化 放热相等,但吸、放热的多少均与压强、温度有关。 5. 甲、乙、丙三种固体质量相等，加热过程中，相同时间内吸收的热量相等．如图所示为其温度随 时间变化的图象，由图可以判断（　　） A．甲、丙是晶体，乙是非晶体 B．乙是晶体，甲、丙是非晶体 C．乙是非晶体，甲的熔点比丙低 D．乙是非晶体，甲的熔点比丙高 【答案】　AD【解析】　由图象可以看出，甲、丙均有固定熔点，且甲的熔点为 t2 ℃，丙的熔点为 t1 ℃，乙由 于没有固定熔点，因此乙是非晶体，应选 A、D. 6．把极细的玻璃管插入水中与水银中，将会看到液面会上升或下降的毛细现象，下图中，正确表现 毛细现象的图应是（　　） 【答案】AD 【解析】对玻璃来说，水是浸润液体，浸润玻璃管壁的水在毛细管中上升，水与器壁的接触面有扩 展的趋势，与管壁接触处的水面向上弯曲，故 A 项正确，B 项错误．对玻璃管来说，水银是不浸润 液体，不浸润管壁的水银在毛细管中下降，并且水银与器壁接触面有沿器壁缩小的趋势，这时与管 壁接触处的液面应向下弯曲，故 C 项错误，D 项正确，答案为 A、D 两项． 7.人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的是（　　） A．液体的分子势能与体积有关 B．晶体的物理性质都是各向异性的 C．温度升高，每个分子的动能都增大 D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 【答案】　AD 【解析】　液体体积与分子间相对位置相关联，从宏观上看，分子势能与体积有关，A 正确。多晶 体的物理性质表现各向同性，而某个单晶体只有在某些物理性质上是各向异性的，B 错误。温度升 高，分子平均动能增大，遵循统计规律，每个分子的动能不一定增大，C 错误。露珠表面张力使其 表面积收缩到最小，呈球状，D 正确。 8.下列关于对气体、液体和固体等知识的理解正确的是（　　） A．用热针尖接触蜡纸，蜡纸上的石蜡熔解区域呈圆形，这是非晶体各向同性的表现 B．一定温度下饱和汽的分子数密度为一定值，温度升高，饱和汽的分子数密度增大C．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大 D．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发 【答案】ABD 【解析】用热针尖接触蜡纸，蜡纸上的石蜡熔解区域呈圆形，这是非晶体各向同性的表现，A 项正 确；一定温度下饱和汽的分子数密度为一定值，温度升高，饱和汽的分子数密度增大，B 项正确； 温度升高，分子平均动能增大，但是压强与分子平均动能和密度有关，C 项错误；经常松土，可以 使土壤疏松，破坏土壤中的毛细管，减小地下水分沿毛细管上升，以减小水分蒸发，D 项正确； 9.关于固体、液体，下列说法正确的是（　　） A．固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有确定的几何形状 B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性 C．在围绕地球运行的“天宫二号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果 D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压 【答案】ACD 【解析】固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体没有规则的 外形，故 A 项正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质具有各向异性，故 B 项错误；在围 绕地球运行的“天宫二号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故 C 项正确；相 对湿度为实际汽压与相同温度下的饱和蒸汽压的比值的百分数，空气的相对湿度越大，空气中水蒸 气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压，故 D 项正确． 10.下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（）A．微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动 B．当两个相邻的分子间距离为 r0 时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C．食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 【答案】BD 【解析】布朗运动是颗粒的运动不是分子的运动，选项 A 错误；食盐是晶体，晶体具有各向异性的 特点，选项 C 错误；B、D 正确。 11. 如图所示，a、b 是航天员王亚平在“天宫一号”实验舱做水球实验时水球中形成的气泡，a、b 两 气泡温度相同且 a 的体积大，气泡内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　） A．水球呈球形是表面张力作用的结果 B．此时水球内的水分子之间只有引力 C．a 内气体的分子平均动能比 b 的大 D．在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色 【答案】AD 【解析】液体表面张力是分子间相互作用的结果．就水来说，内部的水分子处于其他水分子的包围 之中，各个方向分子的引力会相互抵消．但是表层水分子受到的内部水分子引力远大于外部空气分 子的引力．所以，表面的水分子永远受到指向液体内部的力，总是趋向向内部移动．这样，液体总 是会力图缩小其表面积．而同样体积的物体，球体的表面积最小，所以 A 项正确；分子之间引力和 斥力同时存在，B 项错误；温度是衡量分子平均动能的标准，因为两部分气体温度相同，所以气体 分子的平均动能相同，C 项错误；由于分子的扩散，在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最 后水球将呈红色，D 项正确． ★考点四：气体 1. （2017·全国卷 2）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与 绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压 活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________。 A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 【答案】　ABD 【解析】气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换，所以气 体扩散后内能不变，选项 A 正确。气体被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热交换，根据热 力学第一定律，气体的内能增大，选项 B、D 正确。气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做 功，选项 C 错误。 气体在压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，温度越高，内能 越大，气体分子的平均动能越大，选项 E 错误。 2. 正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为 ，单位体积内粒子数量 为恒量。为简化 问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞 前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受 粒子压力为 ，则 A．一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量为 B． 时间内粒子给器壁 的冲量为 C．器壁单位面积所受粒子压力为 m n v f I mv= t∆ S 2 / 6I nSmv t= ∆ 2 / 3f nmv=D．器壁所受的压强大小为 【答案】C 【解析】一个粒子每与器壁彭专一次给器壁的冲量是：퐼 = 2푚푣，故 A 错误；在∆푡时间内面积为 S 容器壁上的粒子所占据的体积为푉 = 푆푣∆푡，因为粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目 标区域的粒子数为：푁 = 1 6푛푣 = 1 6푛 ∙ 푆푣∆푡，根据动量定理得：퐹∆푡 = 푁 ∙ 퐼，则得面积 S 的器壁受到的 粒子的压力为：퐹 = 푁퐼 ∆푡 = 1 6푛푆푣∆푡 ∙ 2푚푣 ∆푡 = 1 3푛푆푚푣2，所以器壁单位面积所受粒子压力为푓 = 퐹 푆 = 1 3푛푚푣2，故 C 正确；依据动量定理：퐼 = ∆푝 = 퐹合푡，由题可知∆푡时间内粒子给器壁 S 的冲量为퐼 = 푛푚푣2 3 푆 ∙ ∆푡，故 B 错误；据压强公式푝 = 퐹 푆，故푝 = 푛푚푣2 3 ，故 D 错误。 3. 两个容器 A、B 用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B 中所装气体温度都为 100 ℃，水 银柱在管中央平衡，如果两边温度同时都升高 50 ℃，则水银将 A．向左移动 B．向右移动 C．不动 D．无法确定 【答案】C 【解析】这类题目只能按等容过程求解．因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受 力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的，所以必须从压强变化入手。假定两个容器的体积不 变，即 不变，A、B 中所装气体温度为 373 K，当温度升高 时，容器 A 的压强由 增至 ， ，容器 B 的压强由 增至 ， ，由查理定律得： ，因为 ，所以 ，即水银柱不动，C 正确。 4. 如图所示，左边的体积是右边的 4 倍，两边充以同种气体，温度分别为 20 ℃和 10 ℃，此时连 2 / 6nmv 1 2V V， T∆ 1p 1p ′ 1 1 1p p p∆ = ′ − 2p 2p ′ 2 2 2p p p∆ = ′ − 1 2 1 2373 373 p pp T p TK K ∆ = ∆ ∆ = ∆， 2 1p p= 1 2p p∆ > ∆接两容器的细玻璃管的水银柱保持静止，如果容器两边的气体温度各升高 10 ℃，忽略水银柱及容 器的膨胀，则水银柱将 A．向左移动 B．向右移动 C．静止不动 D．条件不足，无法判断 【答案】A 【解析】假定两个容器的体积不变，即 V1，V2 不变，所装气体温度分别为 293 K 和 283 K，当温度 升高 ΔT 时，左边的压强由 p1 增至 p'1，Δp1=p'1–p1，右边的压强由 p2 增至 p′2，Δp2=p′2–p2。由查理定 律得： Δp1= ΔT，ΔP2= ΔT，因为 p2=p1，所以 Δp1H2，水银柱长度 h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度（大气压保 持不变），则两管中气柱上方水银柱的移动情况描述错误的是 A．均向下移动，B 管移动较多 B．均向下移动，A 管移动较多 C．A 管向上移动，B 管向下移动 D．无法判断 【答案】ACD 1 293 K p 2 283 K p【解析】对于管内封闭气体的压强可得 ，对气体2 也可以有 ，因为 ， 故 ，封闭气柱降低相同的温度，两部分气体发生等压变化，根据理想气体状态方程得 ，解得 ，同理 ，又因为 ，即 ， 所以 ，故气柱上方水银柱均向下移动，A 管移动较多，故 B 正确 ACD 错误。 6. 如图所示，绝热气缸放在水平地面上，质量为 m、横截面积为 S 的绝热活塞上下两室分别充有一 定量的氢气 A 和氮气 B（视为理想气体），竖直轻弹簧上端固定，下端与活塞相连。初始时，两室气 体的绝对温度均为 ，活塞与气缸底部的间距为 L，与顶部的间距为 3L，弹簧劲度系数为 （g 为重力加速度大小）、原长为 2L。现对 B 缓慢加热，当弹簧处于原长状态时停止加热，此时 A 的绝 对温度为 ，B 的绝对温度为 。已知 ，求对 B 停止加热时 A、B 的压强各为多大? 【答案】 【解析】设初始时，A、B 的压强分别为 ，停止加热时 A、B 的压强分别为 ，则 根据胡克定律有: 对活塞，受力平衡，初态有: 末态有: 根据理想气体状态方程，对 A 有: 1 1A BP P、 2 2A BP P、 ( )3 2mgF L LL = ⋅ − 1 1B AP S F P S mg+ = + 2 2B AP S P S mg= + 1 2 0 1 0 3 2A AP LS P LS T n T ⋅ ⋅= 1 0 1p p h= + 2 0 2p p h= + 1 2h h> 1 2p p> 1 1 1 1 V V V T TT ′ ∆= ′ = ∆ 1 1 VV TT ∆ = ∆ 2 2 2 VV TT ∆ = ∆ 1 2H H＞ 1 2 1 2V V T T> =， 2V V∆ > ∆ 0T mg L 1 0n T 2 0n T 2 13n n> ( ) ( )2 1 2 2 2 1 2 1 3,3 3B A n mg n mgP Pn n S n n S = =− −对 B 有: 解得: ； 7. 如图，U 形管两端等高，左端封闭，右端与大气相通。左管中 A 部分为真空，B 部分封有理想气 体。图中 L1=10 cm，L2=40 cm，L3=15 cm，大气压强 P0=75 cmHg。B 气体的温度为 T1=300 K。求： （1）B 气柱下方水银柱的高度 L4； （2）当气体 B 温度升高到 T2=750 K，则 B 部分气体的长度 ？ 【答案】（1）35 cm （2）30 cm 【解析】（1）对 B 上方的液柱平衡分析可知，B 气体的压强为 而对 B 右方的液柱分析得： 联立解得： （2）假设 B 气体等压膨胀到 L2 水银柱上表面与左玻璃管顶部相平时，气体温度为 T0 B 气体发生等压变化： 解得： 假设 B 气体下方水银柱上表面下移 x cm， 1 2 0 2 0 2B BP LS P LS T n T ⋅ ⋅= ( )2 2 2 13B n mgP n n S = − ( )1 2 2 1 3 3A n mgP n n S = − 3L ′ 2Bp gLρ= 0 4Bp p gLρ= − 4 35 cmL = ( )1 33 1 0 S L LSL T T += 0 500 K0，根据热力学第一定律 ΔU＝ W＋Q，气体吸收热量 Q>0，气体吸热，A 正确；由状态 B 变到状态 C 过程中，内能不变，B 错；C 状态气体的压强大于 D 状态气体的压强，C 错；D 状态与 A 状态压强相等，D 状态体积大，单位时 间内与器壁单位面积碰撞的分子数比 A 状态少，D、E 正确。 6. 一定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 p ­T 图 象如图所示，其中对角线 ac 的延长线过原点 O。下列判断正确的是________。（填正确答案标号） A．气体在 a、c 两状态的体积相等 B．气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能 C．在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E．在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功 【答案】　ABE 【解析】　由理想气体状态方程pV T ＝C 得， p＝C VT，由图象可知，Va＝Vc，选项 A 正确；理想气体 的内能只由温度决定，而 Ta＞Tc，故气体在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能，选项 B 正确； 由热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 知，cd 过程温度不变，内能不变，则 Q＝－W，选项 C 错误；da 过 程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，选项 D 错误；bc 过程和 da 过程互逆， 则做功的多少相同，选项 E 正确。 7. 一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 V ­T 图象如图所 示，pa、pb、pc 分别表示状态 a、b、c 的压强，下列判断正确的是（ ）。A．过程 ab 中气体一定吸热 B．pc＝pb>pa C．过程 bc 中分子势能不断增大 D．过程 bc 中每一个分子的速率都减小 E．过程 ca 中气体吸收的热量等于对外界做的功 【答案】ABE 【解析】由题图知，该理想气体从 a 到 b 为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大， 根据 ΔU＝Q＋W，可知气体一定吸热，选项 A 正确；从 b 到 c 为等压变化，故 pc＝pb，而从 a 到 b 为等容变化，根据查理定律 p＝CT，可知温度升高，压强变大，故 pb>pa，选项 B 正确；理想气体没 有分子势能，选项 C 错误；从 b 到 c，温度降低，分子的平均动能降低，平均速率减小，但不是每 一个分子的速率都减小，选项 D 错误；从 c 到 a，气体发生等温变化，内能不变，气体对外界做功， 吸收热量，根据 ΔU＝Q＋W，气体吸收的热量等于对外界做的功，选项 E 正确。 8. 一定质量的理想气体，由状态 a 经 b 变化到 c，如图所示，则下图中能正确反映出这一变化过程 的是（　　） 【答案】C 【解析】　由题图知：a→b 过程为气体等容升温，压强增大；b→c 过程为气体等温降压，体积增 大．C 正确． 9. 一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。问： （1）已知从 A 到 B 的过程中，气体的内能减少了 300 J，则从 A 到 B 气体吸收或放出的热量是多少； （2）试判断气体在状态 B、C 的温度是否相同。如果知道气体在状态 C 时的温度 TC＝300 K，则气 体在状态 A 时的温度为多少。 【答案】　（1）放热　1 200 J　（2）温度相同　1 200 Κ 【解析】　（1）从 A 到 B，外界对气体做功，有 W＝pΔV＝900 J 根据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 得 Q＝ΔU－W＝－1 200 J，气体放热 1 200 J （2）由题图可知 pBVB＝pCVC，故 TB＝TC；根据理想气体状态方程有pAVA TA ＝pCVC TC ；代入数据可得 TA＝ 1 200 K10. 一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B，再变化到状态 C，其状态变化过程的 p－V 图象如 图所示．已知该气体在状态 A 时的温度为 27 ℃，求：（绝对零度取－273 ℃） （1）该气体在状态 B 时的温度； （2）该气体从状态 A 到状态 C 的过程中与外界交换的热量． 【答案】见解析 【解析】（1）对于理想气体：A→B， 由查理定律得：pA TA ＝pB TB 即：TB＝pB pATA＝100 K 所以：tB＝TB－273 ℃＝－173 ℃. （2）B→C 过程由盖—吕萨克定律得：VB TB ＝VC TC 解得：TC＝300 K，所以：tC＝27 ℃ A、C 温度相等，ΔU＝0 A→C 的过程，由热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 得： Q＝ΔU－W＝ΔU－WBC ＝0－1×105×2×10－3 J＝－200 J 即气体与外界交换的热量是 200 J.