2022高中物理 高考真题集训 新人教版选修3-3

2022高中物理 高考真题集训 新人教版选修3-31.(2018全国卷)(1)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是_。A.过程中气体的压强逐渐减小B.过程中气体对外界做正功C.过程中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等E.状态d的压强比状态b的压强小(2)如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。答案(1)BDE(2)解析(1)由理想气体状态方程可知，过程中气体体积不变温度升高即TbTa，则pbpa，即过程中气体的压强逐渐增大，A错误；由于过程中气体体积增大，所以过程中气体对外界做功，B正确；过程中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程中气体放出热量，C错误；由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，D正确；由理想气体状态方程C可得pC，即TV图中的点与原点O的连线的斜率正比于该点的压强，故状态d的压强比状态b的压强小，E正确。(2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2。在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0p1V1p0p2V2由已知条件得V1VV2设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2Sp1Smg联立以上各式得m。2.(2018全国卷)(1)(多选)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(2)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。答案(1)BDE(2)T0(p0Smg)h解析(1)气体的内能等于所有分子热运动的动能和分子之间势能的总和，故A、C错误，B、E正确；根据热力学第一定律UWQ知道，改变内能的方式有做功和热传递，所以体积发生变化对外做功W时，如果同时吸热使QW，则内能不变，故D正确。(2)开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有根据力的平衡条件有p1Sp0Smg联立式可得T1T0此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖吕萨克定律有式中V1SHV2S(Hh)联立式解得T2T0从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W(p0Smg)h。3.(2018全国卷)(1)(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如pV图中从a到b的直线所示。在此过程中_。A.气体温度一直降低B.气体内能一直增加C.气体一直对外做功D.气体一直从外界吸热E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功(2)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l118.0 cm和l212.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。答案(1)BCD(2)22.5 cm7.5 cm解析(1)一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程可知，TbTa，即气体的温度一直升高，A错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，B正确；由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，C正确；根据热力学第一定律，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，D正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E错误。(2)设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气体长度分别变为l1和l2。由力的平衡条件有p1p2g(l1l2)式中为水银密度，g为重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1pl1p2l2pl2l1l1l2l2由式和题给条件得l122.5 cm；l27.5 cm。4.(2018江苏高考)(1)如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则_。A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸汽的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大(2)一定量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表。则T1_(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比_(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。(3)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0105 Pa，经历ABCA的过程，整个过程中对外界放出61.4 J热量。求该气体在AB过程中对外界所做的功。答案(1)A(2)大于等于(3)138.6 J解析(1)温度计示数减小说明蒸发加快，空气中水蒸汽的压强减小，B错误；因空气的饱和汽压只与温度有关，空气温度不变，所以饱和汽压不变，C、D错误；根据相对湿度的定义，空气的相对湿度减小，A正确。(2)分子速率分布与温度有关，温度升高，分子的平均速率增大，速率大的分子数所占比例增加，速率小的分子数所占比例减小，所以T1大于T2；泄漏前后容器内温度不变，则在泄漏后的容器中，速率处于400500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比不变，仍为18.6%。(3)整个过程中，外界对气体做功WWABWCA，且WCApA(VCVA)，由热力学第一定律UQW，以及U0，得WAB(QWCA)，代入数据得WAB138.6 J，即气体对外界做的功为138.6 J。5(2018北京高考)关于分子动理论，下列说法正确的是()A气体扩散的快慢与温度无关B布朗运动是液体分子的无规则运动C分子间同时存在着引力和斥力D分子间的引力总是随分子间距增大而增大答案C解析扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动，不是液体分子的热运动，固体小颗粒运动的无规则性，是液体分子运动的无规则性的间接反映，故B错误；分子间斥力与引力是同时存在，而分子力是斥力与引力的合力，分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小；当分子间距小于平衡位置时，表现为斥力，即引力小于斥力，而分子间距大于平衡位置时，表现为引力，即斥力小于引力，但总是同时存在的，故C正确，D错误。6(2017全国卷)(1)(多选)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的情形C图中实线对应于氧气分子在100 时的情形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0400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ，汽缸导热。()打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；()接着打开K3，求稳定时活塞的位置；()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强。答案(1)ABC(2)()2p0()上升直到B的顶部()1.6p0解析(1)面积表示总的氧气分子数，二者相等，A正确。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，B正确。实线为氧气分子在100 时的情形，C正确。曲线给出的是分子数占总分子数的百分比，D错误。速率出现在0400 m/s区间内，100 时氧气分子数占总分子数的百分比较小，E错误。(2)()设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0Vp1V1(3p0)Vp1(2VV1)联立式得V1p12p0。()打开K3后，由式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时，活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)Vp2V2由式得p2p0由式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2p0。()设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1300 K升高到T2320 K的等容过程中，由查理定律得将有关数据代入式得p31.6p0。7(2017全国卷)(1)(多选)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(2)一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。()求该热气球所受浮力的大小；()求该热气球内空气所受的重力；()设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。答案(1)ABD(2)()Vg0()Vg0()V0T0m0解析(1)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)()设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为0在温度为T时的体积为VT，密度为(T)由盖吕萨克定律得联立式得(T)0气球所受的浮力为F(Tb)gV联立式得FVg0。()气球内热空气所受的重力为G(Ta)Vg联立式得GVg0。()设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mgFGm0g联立式得mV0T0m0。8(2017全国卷)(1)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是_。A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中气体对外界做功D在过程bc中气体从外界吸收热量E在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图a所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图b所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为，重力加速度大小为g。求：()待测气体的压强；()该仪器能够测量的最大压强。答案(1)ABD(2)()()解析(1)ab过程是等容变化，ab过程压强增大，温度升高，气体内能增大，选项A正确；而由于体积不变，气体对外界不做功，选项C错误。ca过程是等压变化，体积减小，外界对气体做功，选项B正确；体积减小过程中，温度降低，内能减小，气体要放出热量，选项E错误。bc过程是等温变化，内能不变，体积增大，气体对外界做功，则需要吸收热量，选项D正确。(2)()水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p，提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则VV0d2lV1d2h由力学平衡条件得p1pgh整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pVp1V1联立式得p。()由题意知hl联立式有p该仪器能够测量的最大压强为pmax。9(2016海南高考)(1)(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其pV 图象如图1所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是_。A气体经历过程1，其温度降低B气体经历过程1，其内能减小C气体在过程2中一直对外放热D气体在过程2中一直对外做功E气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同(2)如图2所示，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热；U形管内盛有密度为7.5102 kg/m3的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p04.5103 Pa。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h40 cm，求此时左、右两气室的体积之比。取重力加速度大小g10 m/s2，U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。答案(1)ABE(2)11解析(1)气体经历过程1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，过程1中气体始终与外界无热量交换，即Q0，由热力学第一定律知气体内能减小，故温度降低，选项A、B正确。气体在过程2中，根据理想气体状态方程C，则开始时，气体体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，则温度升高，吸热，故选项C、D错误；无论是经过过程1还是过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，选项E正确。(2)设初始状态时汽缸左气室的体积为V01，右气室的体积为V02；当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为V1、V2，由玻意耳定律得p0V01p1V1p0V02p2V2依题意有V01V02V1V2由力的平衡条件有p2p1gh联立式，并代入题给数据得2V3V01V19V0由此解得V1V01(另一解不合题意，舍去)由式和题给条件得V1V211。