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）

選修331(2018年高考·課標全國卷)(多選)(1)如圖71510所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程、到達狀態(tài)e.對此氣體，下列說法正確的是_圖71510A過程中氣體的壓強逐漸減小B過程中氣體對外界做正功C過程中氣體從外界吸收了熱量D狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小 (2)如圖71511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(nèi)上下兩部分氣體的壓強均為p0.現(xiàn)將K打開，容器內(nèi)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(zhì)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(nèi)液體的質(zhì)量圖71511解析：(1)過程中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強增大，A錯；過程中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做功，B對；過程中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能U減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學第一定律UQW得Q0，即氣體放出熱量，C錯；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)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p0p1V1圖71512p0p2V2由已知條件得V1VV2設活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得p2Sp1Smg聯(lián)立以上各式得m答案：(1)BDE(2)2(2018年高考·課標全國卷)(1)(多選)對于實際的氣體，下列說法正確的是_A氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能B氣體的內(nèi)能包括氣體分子之間相互作用的勢能C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能D氣體的體積變化時，其內(nèi)能可能不變E氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能圖71513(2)如圖71513所示，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)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(zhì)量的理想氣體已知活塞質(zhì)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(nèi)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：(1)氣體的內(nèi)能不考慮氣體自身重力的影響，故氣體的內(nèi)能不包括氣體分子的重力勢能，A錯；實際氣體的內(nèi)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(nèi)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)查理定律有根據(jù)力的平衡條件有p1Sp0Smg聯(lián)立式可得T1(1)T0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)蓋呂薩克定律有式中V1SHV2S(Hh)聯(lián)立式解得T2(1)(1)T0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(p0Smg)h答案：(1)BDE(2)(1)(1)T0(p0Smg)h3(2018年高考·課標全國卷)(1)(多選)如圖71514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pV圖中從a到b的直線所示在此過程中_圖71514A氣體溫度一直降低B氣體內(nèi)能一直增加C氣體一直對外做功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71515所示，在兩端封閉、粗細均勻的U形細玻璃管內(nèi)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l118.0 cm和l212.0 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71515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；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，溫度越高，內(nèi)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UQW，得QUW，由于U0、W0，故Q0，氣體吸熱，D對；由QUW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(nèi)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71516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p1p2g(l1l2)式中為水銀密度，g為重力加速度大小由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2兩邊氣柱長度的變化量大小相等l1l1l2l2由式和題給條件得l122.5 cml27.5 cm答案：(1)BCD(2)22.5 cm7.5 cm4(2017年高考·課標全國卷)一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖71517(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71517(b)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(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為，重力加速度大小為g.求：圖71517(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VV0d2lV1d2h由力學平衡條件得p1pgh整個過程為等溫過程，由玻意耳定律得pVp1V1聯(lián)立式得p(2)由題意知hl聯(lián)立式有p該儀器能夠測量的最大壓強為pmax5(2019年高考·課標全國卷)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(nèi)氣體與外界不發(fā)生熱交換，故Q0，但活塞移動的過程中，容器內(nèi)氣體壓強減小，則容器內(nèi)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：UQW<0，故容器內(nèi)氣體內(nèi)能減小，溫度降低，低于外界溫度最終容器內(nèi)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：PVnRT，又，m為容器內(nèi)氣體質(zhì)量聯(lián)立得：取容器外界質(zhì)量也為m的一部分氣體，由于容器內(nèi)溫度T低于外界溫度，故容器內(nèi)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)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3.2×102 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：p0V0p1V1被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為：V1V1V0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：p2V210p1V聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得：p23.2×107 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)立式并代入數(shù)據(jù)得：p31.6×108 Pa7(2019年高考·課標全國卷)(1)如71518 pV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分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內(nèi)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71518(2)如圖71519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(nèi)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71519抽氣前氫氣的壓強；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pVnRT得：，V1V2，故，可得：T12T2，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p1V1p3V3；故T1T3；則T3>T2，又p2p3，2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)設抽氣前氫氣的壓強為p10，根據(jù)力的平衡條件得(p10p)·2S(p0p)·S得p10(p0p)設抽氣后氫氣的壓強和體積分別為p1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p2Sp1·2S由玻意耳定律得p1V1p10·2V0p2V2p0·V0由于兩活塞用剛性桿連接，故V12V02(V0V2)聯(lián)立式解得p1p0pV1答案：(1)大于等于大于(2)(p0p)p0p8(2019年高考·課標全國卷)(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_為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是_(2)如圖71520所示，一粗細均勻的細管開口向上豎直放置，管內(nèi)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(nèi)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71520求細管長度；若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)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)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pVp1V1由力的平衡條件有pp0ghp1p0gh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VS(Lh1h)V1S(Lh)由式和題給條件得L41 cm設氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T，由蓋呂薩克定律有由式和題給數(shù)據(jù)得T312 K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)41 cm312 K- 12 -