2020版高考物理二輪復習 第一部分 專題復習訓練 7-15 選修3-3真題對點練（含解析）

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1、選修3－3 1．(2018年高考·課標全國卷Ⅰ)(多選)(1)如圖7—15—10所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達狀態(tài)e.對此氣體，下列說法正確的是________． 圖7—15—10 A．過程①中氣體的壓強逐漸減小 B．過程②中氣體對外界做正功 C．過程④中氣體從外界吸收了熱量 D．狀態(tài)c、d的內能相等 E．狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 (2)如圖7—15—11所示，容積為V的汽缸由導熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連，細管上有一閥門K.開始時，K關閉，汽缸內上下兩部分氣體的壓

2、強均為p0.現(xiàn)將K打開，容器內的液體緩慢地流入汽缸，當流入的液體體積為時，將K關閉，活塞平衡時其下方氣體的體積減小了.不計活塞的質量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g.求流入汽缸內液體的質量． 圖7—15—11 解析：(1)過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強增大，A錯；過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做功，B對；過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得Q＜0，即氣體放出熱量，C錯；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內能相同，D對；由理想氣體狀態(tài)方程＝并結合題圖知，狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小，E

3、對． (2)設活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為V1，壓強為p1；下方氣體的體積為V2，壓強為p2.在活塞下移的過程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得p0＝p1V1① 圖7—15—12 p0＝p2V2② 由已知條件得V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 設活塞上方液體的質量為m，由力的平衡條件得 p2S＝p1S＋mg　⑤　聯(lián)立以上各式得m＝⑥ 答案：(1)BDE　(2) 2．(2018年高考·課標全國卷Ⅱ)(1)(多選)對于實際的氣體，下列說法正確的是________． A．氣體的內能包括氣體分子的重力勢能 B．氣體的內能包括氣體分子之間相互作用的勢能

4、 C．氣體的內能包括氣體整體運動的動能 D．氣體的體積變化時，其內能可能不變 E．氣體的內能包括氣體分子熱運動的動能 圖7—15—13 (2)如圖7—15—13所示，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質量的理想氣體．已知活塞質量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦．開始時活塞處于靜止狀態(tài)，上、下方氣體壓強均為p0，溫度均為T0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達b處．求此時汽缸內氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功．重力加速度大小為g. 解析：

5、(1)氣體的內能不考慮氣體自身重力的影響，故氣體的內能不包括氣體分子的重力勢能，A錯；實際氣體的內能包括氣體的分子動能和分子勢能兩部分，B、E對；氣體整體運動的動能屬于機械能，不是氣體的內能，C錯；氣體體積變化時，分子勢能發(fā)生變化，氣體溫度也可能發(fā)生變化，即分子勢能和分子動能的和可能不變，D對． (2)開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運動．設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據(jù)查理定律有 ＝① 根據(jù)力的平衡條件有p1S＝p0S＋mg② 聯(lián)立①②式可得T1＝(1＋)T0③ 此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設此時汽缸中氣體

6、的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2.根據(jù)蓋—呂薩克定律有＝④ 式中V1＝SH⑤ V2＝S(H＋h)⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0⑦ 從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為W＝(p0S＋mg)h⑧ 答案：(1)BDE　(2)(1＋)(1＋)T0　(p0S＋mg)h 3．(2018年高考·課標全國卷Ⅲ)(1)(多選)如圖7—15—14所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p－V圖中從a到b的直線所示．在此過程中________． 圖7—15—14 A．氣體溫度一直降低 B．氣體內能一直增加 C．氣

7、體一直對外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 (2)如圖7－15－15所示，在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內有一段水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣．當U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊空氣柱的長度分別為l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左邊氣體的壓強為12.0 cmHg.現(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒有氣體從管的一邊通過水銀逸入另一邊．求U形管平放時兩邊空氣柱的長度．在整個過程中，氣體溫度不變． 圖7—15—15 解析：(1)一定量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，A錯；一

8、定質量的理想氣體的內能由溫度決定，溫度越高，內能越大，B對；氣體體積膨脹，對外做功，C對；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，氣體吸熱，D對；由Q＝ΔU－W可知，氣體吸收的熱量一部分用來對外做功，一部分用來增加氣體的內能，E錯． (2)設U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強相等，設為p. 圖7—15—16 此時原左、右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘1′和l2′.由力的平衡條件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大?。? 由玻意耳定律有 p1l1＝pl1′②

9、p2l2＝pl2′③ 兩邊氣柱長度的變化量大小相等 l1′－l1＝l2－l2′④ 由①②③④式和題給條件得 l1′＝22.5 cm⑤ l2′＝7.5 cm⑥ 答案：(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm 4．(2017年高考·課標全國卷Ⅲ)一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖7－15－17(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細管K1和K2.K1長為l，頂端封閉，K2上端與待測氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通．開始測量時，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時水銀已進入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖7－15－17(b)

10、所示．設測量過程中溫度、與K2相通的待測氣體的壓強均保持不變．已知K1和K2的內徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為ρ，重力加速度大小為g.求： 圖7—15—17 (1)待測氣體的壓強； (2)該儀器能夠測量的最大壓強． 解：(1)水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住，設此時被封閉的氣體的體積為V，壓強等于待測氣體的壓強p.提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時，K1中水銀面比頂端低h；設此時封閉氣體的壓強為p1，體積為V1，則 V＝V0＋πd2l① V1＝πd2h② 由力學平衡條件得p1＝p＋ρgh③ 整個過程為等溫過程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④

11、聯(lián)立①②③④式得p＝⑤ (2)由題意知h≤l⑥ 聯(lián)立⑤⑥式有p≤⑦ 該儀器能夠測量的最大壓強為pmax＝⑧ 5．(2019年高考·課標全國卷Ⅰ)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體．初始時容器中空氣的溫度與外界相同，壓強大于外界．現(xiàn)使活塞緩慢移動，直至容器中的空氣壓強與外界相同．此時，容器中空氣的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度． 解析：由題意可知，容器與活塞絕熱性能良好，容器內氣體與外界不發(fā)生熱交換，故ΔQ＝0，但活塞移動的過程中，容器內氣

12、體壓強減小，則容器內氣體正在膨脹，氣體對外界做功，即W<0，根據(jù)熱力學第一定律可知：ΔU＝ΔQ＋W<0，故容器內氣體內能減小，溫度降低，低于外界溫度．最終容器內氣體壓強和外界氣體壓強相同，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：PV＝nRT， 又ρ＝，m為容器內氣體質量聯(lián)立得：ρ＝ 取容器外界質量也為m的一部分氣體，由于容器內溫度T低于外界溫度，故容器內氣體密度大于外界． 答案：(1)低于　(2)大于 6．(2019年高考·課標全國卷Ⅰ)熱等靜壓設備廣泛應用于材料加工中．該設備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理，改部

13、其性能．一臺熱等靜壓設備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中．已知每瓶氬氣的容積為3.2×10－2 m3，使用前瓶中氣體壓強為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106 Pa；室溫溫度為27℃.氬氣可視為理想氣體． (1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強； (2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時爐腔中氣體的壓強． 解：(1)設初始時每瓶氣體的體積為V0，壓強為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強為p1. 假設體積為V0，壓強為p0的氣體壓強變?yōu)閜1時，其體積膨脹為V1，由玻意耳定律得

14、：p0V0＝p1V1 被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為： V1′＝V1－V0 設10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強為p2， 體積為V2.由玻意耳定律得：p2V2＝10p1V′ 聯(lián)立①②③式并代入數(shù)據(jù)得：p2＝3.2×107 Pa (2)設加熱前爐腔的溫度為T0，加熱后爐腔的溫度為T1，氣體壓強為p3，由查理定律得：＝ 聯(lián)立④⑤式并代入數(shù)據(jù)得：p3＝1.6×108 Pa 7．(2019年高考·課標全國卷Ⅱ)(1)如7－15－18 p－V圖所示，1、2、3三個點代表某容器中一定量理想氣體的三個不同狀態(tài)，對應的溫度分別是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分別表示這三個狀

15、態(tài)下氣體分子在單位時間內撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)，則N1________N2，T1________T3，T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”) 圖7—15—18 (2)如圖7—15—19所示，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個汽缸連通而成，容器平放在地面上，汽缸內壁光滑．整個容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮氣．平衡時，氮氣的壓強和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強為p.現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程中氫氣和氮氣的溫度保持不變，活塞沒有到達兩汽缸的連接處，求： 圖7—15—19 ①抽氣前氫氣的

16、壓強； ②抽氣后氫氣的壓強和體積． 解析：(1)1、2等體積，2、3等壓強 由pV＝nRT得：＝，V1＝V2，故＝，可得：T1＝2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，溫度高，碰撞次數(shù)多，故N1>N2； 由于p1V1＝p3V3；故T1＝T3； 則T3>T2，又p2＝p3，2狀態(tài)分子密度大，分子運動緩慢，單個分子平均作用力小，3狀態(tài)分子密度小，分子運動劇烈，單個分子平均作用力大．故3狀態(tài)碰撞容器壁分子較少，即N2>N3. (2)①設抽氣前氫氣的壓強為p10，根據(jù)力的平衡條件得 (p10－p)·2S＝(p0－p)·S① 得p10＝(p0＋p)② ②設抽氣后氫氣的壓強和體積分別為p

17、1和V1，氫氣的壓強和體積分別為p2和V2，根據(jù)力的平衡條件有 p2S＝p1·2S③ 由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④ p2V2＝p0·V0⑤ 由于兩活塞用剛性桿連接，故 V1–2V0＝2(V0－V2)⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式解得 p1＝p0＋p⑦ V1＝⑧ 答案：(1)大于　等于　大于 (2)①(p0＋p)　②p0＋p　 8．(2019年高考·課標全國卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的實驗中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是______________________．實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以______

18、________________．為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是______________________． (2)如圖7—15—20所示，一粗細均勻的細管開口向上豎直放置，管內有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm.若將細管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴落，管內氣體溫度與環(huán)境溫度相同．已知大氣壓強為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K. 圖7—15—20 ①求細管長度； ②若在倒置前，緩慢加熱管內被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時密封氣體的溫度． 解析：(1)油膜

19、法測量分子大小需要形成單分子油膜，故而需要減少油酸濃度；一滴油酸的體積非常微小不易準確測量，故而使用累積法，測出N滴油酸溶液的體積V，用V與N的比值計算一滴油酸的體積；由于形成單分子油膜，油膜的厚度h可以認為是分子直徑，故而還需要測量出油膜的面積S，以計算厚度h＝. (2)①設細管的長度為L，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時，設水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強為p；細管倒置時，氣體體積為V1，壓強為p1.由玻意耳定律有 pV＝p1V1① 由力的平衡條件有 p＝p0＋ρgh?、凇1＝p0－ρgh③ 式中，p、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強．由題意有 V＝S(L－h(huán)1－h(huán))④ V1＝S(L－h(huán))⑤ 由①②③④⑤式和題給條件得 L＝41 cm⑥ ②設氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T，由蓋–呂薩克定律有 ＝⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得 T＝312 K⑧ 答案：(1)使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積 油膜穩(wěn)定后的表面積S. (2)①41 cm　②312 K - 12 -