选修3-3热点问题演练

《教学考试》物理命题研究中心

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1.（1）（2016·全国卷Ⅰ）关于热力学定律，下列说法正确的是 （ ）

A.气体吸热后温度一定升高

B.对气体做功可以改变其内能

C.理想气体等压膨胀过程一定放热

D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

（2）（2015·海南卷）如图所示，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。

2.（1）（2016·全国卷Ⅱ）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 （ ）

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

（2）（2015·全国卷Ⅱ）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75.0cmHg。

（ⅰ）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；

（ⅱ）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。

3.（1）（2016·皖南八校第二次联考）下列说法正确的是 （ ）

A.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢

B.分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最大

C.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征

D.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动

E.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

（2）（2016·贵阳一中第三次月考）如图甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗、细部分截面积分别为S1＝2cm2、S2＝1cm2。封闭气体初始温度为57℃，气体长度为L＝22cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线。（摄氏温度t与热力学温度T的关系是T＝t＋273K）

（ⅰ）求封闭气体初始状态的压强；

（ⅱ）若缓慢升高气体温度，升高至多少方可将所有水银全部压入细管内？

（3）当温度升高至492K时，求液柱下端离开粗、细接口处的距离。

4.（1）（2016·江西省重点中学协作体联考）下列说法正确的是 （ ）

A.水的饱和汽压随温度的升高而增加

B.浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现

C.一定质量的0℃的水的内能等于等质量的0℃的冰的内能

D.气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的

E.一些昆虫可以停在水面上，是由于水表面存在表面张力的缘故

（2）（2016·石家庄期末调研）在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为l＝16cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体。当玻璃管水平放置达到平衡时如图甲所示，被封闭气柱的长度l1＝23cm；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度l2＝19cm。已知重力加速度g取10m/s2，不计温度的变化。求：

（ⅰ）大气压强p0（用cmHg表示）；

（ⅱ）当玻璃管开口向上以a＝5m/s2的加速度匀加速上升，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度。

参考答案

因为温度始终不变，对于混合气体有

2.（1）ABE （2）（ⅰ）12.0cm （ⅱ）13.2cm

（2）（ⅰ）以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l＝10.0cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1。

由玻意耳定律得pl＝p1l1①

由力学平衡条件得p＝p0＋h②

打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有

p1＝p0-h1③

联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0cm ④

（ⅱ）当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。

由玻意耳定律得pl＝p2l2⑤

由力学平衡条件有p2＝p0⑥

联立②⑤⑥式，并代入题给数据得l2＝10.4cm ⑦

设注入的水银在管内的长度Δh，依题意得

Δh＝2（l1-l2）＋h1⑧

联立④⑦⑧式，并代入题给数据得Δh＝13.2cm ⑨

3.（1）ACD （2）（ⅰ）80cmHg （ⅱ）369K

（3）16cm

【解析】（1）空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A项正确；分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最小，B项错误；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故C项正确；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，故D项正确；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，液体表面存在张力，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，故E项错误。

（2）（ⅰ）初始状态封闭的气体温度T1＝273K＋57K＝330K，

体积为V1＝LS1＝44cm3，由图象可知，此时气体压强

p1＝80cmHg。

（ⅱ）当水银全部进入细管后，气体将做等压变化，故从图乙可知当所有水银全部进入细管内时，

其封闭的气体压强p2＝82cmHg，体积V2＝48cm3

代入数据解得T2＝369K。

解得V3＝64cm3

气体体积V3＝V2＋S2hx

代入数据解得hx＝16cm。

4.（1）ABE （2）（ⅰ）76cmHg （ⅱ）17.48cm

【解析】（1）饱和汽压与液体材料和温度有关，温度越高，饱和汽压越大，故A项正确；浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现，与分子力有关，故B项正确；由于水结冰要放热，故一定质量的0℃的水的内能等于等质量的0℃的冰的内能，故C项错误；气体的压强是由气体分子对容器壁的频繁碰撞引起，与分子数密度和平均动能有关，故D项错误；小昆虫可以停在水面上，由于水表面存在表面张力的缘故，故E项正确。

（2）（ⅰ）由玻意耳定律可得p0l1S＝（p0＋ρgh）l2S

解得p0＝76cmHg。

（ⅱ）当玻璃管加速上升时，设封闭气体的压强为p，气柱的长度为l3，设液柱质量为m，由牛顿第二定律可得

由玻意耳定律可得p0l1S＝pl3S

解得l3＝17.48cm。