2020高考物理 增值增分特训 选修3－3（通用）

【大题型专练之勿忘选考题】2020高考物理增值增分特训：选修33 专练定位本专练主要解决高考的选修模块的选考题通过对各省命题规律的研究可以发现，以下几种命题形式是高考的热点：热学基本知识与热力学定律应用的组合；热力学定律应用与气体实验定律的组合；波速公式、波的图象、波动和振动关系的应用；光的折射定律和全反射的应用；光的本性的考查；核反应和质能方程的应用；光电效应的基本规律；玻尔理论和能级跃迁；动量守恒定律的应用应考策略构建知识网络，根据知识网络梳理知识要点，同时对热点题型进行针对性训练由于高考对本部分内容要求较低，复习中要抓基础，重全面，防止遗漏知识要点选修33(限时：40分钟)1(2020重庆10)(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时()A室内空气的压强比室外的小B室内空气分子的平均动能比室外的大C室内空气的密度比室外的大D室内空气对室外空气做了负功(2)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了p.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量答案(1)B(2)V0解析(1)房间没有密闭，对房间内气体加热时，内外压强始终相等，但温度升高时，气体分子的平均动能变大，A项错，B项对此时室内外空气密度应相等，C项错室内气体膨胀对外做功，对室外气体做正功，D项错(2)对轮胎内气体进行研究：由于等温变化则有p0V0(p0p)V所以VV0所以VVV0V02 (2020江苏12)如图1所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”图1(1)该循环过程中，下列说法正确的是_AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是_(选填“AB”、“BC”、“CD”或“DA”)若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量，在CD过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_kJ.(3)若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为10 L，在B状态时压强为A状态时的.求气体在B状态时单位体积内的分子数(已知阿伏加德罗常数NA6.01023mol1，计算结果保留一位有效数字)答案(1)C(2)BC25(3)41025m3解析(1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，AB为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A错；BC过程为绝热过程，气体体积增大对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小，B错；CD为等温过程，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确； DA为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D错(2)在以上循环过程中，内能减少的过程是BC.由热力学第一定律UQW得W25 kJ.(3)AB为等温过程有pAVApBVB，解得VB15 L，B状态时单位体积内分子数n，解得n41025m3.3 (1)关于热力学定律，下列说法正确的是_A物体的温度不能降到0 KB一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，气体对外做功220 JC任何固体在全部熔化前，温度都是保持不变的D利用高科技手段，可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化E一定质量的100 C的水吸收热量后变成100 C的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能(2)如图2甲所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热汽缸，汽缸的横截面积S2.5103 m2.汽缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根细杆与天花板固定好汽缸内密封有温度t027 C，压强为p0的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0.若外界大气的压强p0不变，当密封气体温度t升高时力传感器的读数F也变化，描绘出Ft图象如图乙所示，求：图2力传感器的读数为5 N时，密封气体的温度t；外界大气的压强p0.答案(1)ABE(2)32 C1.2105 Pa解析(1)0 K为宇宙的最低温度，只能接近不能达到，选项A正确；由热力学第二定律可知，UQW，W20 J200 J220 J，选项B正确；只有晶体在全部熔化前，温度才是保持不变的，选项C错误；由热力学定律可知，热量的散失具有不可逆性，不能完全收集起来而不引起其他变化，选项D错误；一定质量的100 C的水吸收热量后变成100 C的水蒸气，内能不变，但体积增大，对外做功，说明吸收的热量大于增加的内能，选项E正确(2)由题图乙可知得出t32 C温度t1327 C时，密封气体的压强p1p0p01.2105 Pa密封气体发生等容变化，则联立以上各式并代入数据解得p01.2105 Pa4 (1)下列说法中正确的有_A“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸分子的直径等于油酸酒精溶液的体积除以相应油酸膜的面积B布朗运动中，悬浮在液体中的固体颗粒越小、液体的温度越高，布朗运动越剧烈C质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同D液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性(2)如图3所示，竖直放置的粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为h19 cm，封闭端空气柱长度为L140 cm.为了使左、右两管中的水银面相平，(设外界大气压强p076 cmHg，空气柱温度保持不变)试问：图3需从左管的开口端再缓慢注入高度多少的水银柱？此时封闭端空气柱的长度是多少？注入水银过程中，外界对封闭空气做_(填“正功”“负功” 或“不做功”)，气体将_(填“吸热”或“放热”)答案(1)BD(2)39 cm30 cm正功放热解析(1)“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸分子的直径等于油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以相应油膜的面积，选项A错误；布朗运动与固体颗粒大小、液体温度有关，固体颗粒越小、液体温度越高，布朗运动越明显，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能就相同，选项C错误；根据液晶的特性，选项D正确(2)设U形管横截面积为S，左、右两管中的水银面相平后，封闭端空气柱长为L2.对空气柱有(p019 cmHg)SL1p0SL2，得L230 cm故需要再注入39 cm的水银柱正功放热5(1)如图4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()图4A乙分子在P点(xx2)时，加速度最大B乙分子在P点(xx2)时，其动能为E0C乙分子在Q点(xx1)时，处于平衡状态D乙分子的运动范围为xx1(2)如图5所示，两端开口的汽缸水平固定，A、B是两个厚度不计的活塞，面积分别为S120 cm2，S210 cm2，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M的重物C连接，静止时汽缸中的空气压强p11.2 atm，温度T1600 K，汽缸两部分的气柱长均为L.已知大气压强p01 atm1.0105 Pa，取g10 m/s2，缸内空气可看做理想气体，不计摩擦求：图5重物C的质量M是多少；降低汽缸中气体的温度，活塞A将向右移动，在某温度下活塞A靠近D处时处于平衡，此时缸内气体的温度是多少答案(1)BD(2)2 kg400 K解析(1)由题图可知，乙分子在P点(xx2)时，动能最大，速度最大，加速度为零，由于两分子总能量为零，所以，乙分子在P点(xx2)时有Ek(E0)0，解得EkE0，A错误，B正确；乙分子在Q点(xx1)时，动能并非最大，即加速度不等于零，不是平衡状态，C错误；乙分子在x1处时，分子势能为零，动能亦为零，由Ek0，EpEk0得乙分子的运动范围为xx1，选项D正确(2)活塞整体受力平衡，则有p1S1p0S2p0S1p1S2Mg代入数据，得M2 kgA靠近D处时，后来，力的平衡方程没变，所以气体压强没变由等压变化有代入数据得T2400 K6 (1)以下说法中正确的是_A现在教室内空气中的氮气和氧气的分子平均动能相同B用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52 J，这时空气的内能增加了76 J，则空气从外界吸热128 JC有一分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b，当a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小D显微镜下观察到的布朗运动是液体分子的无规则运动E一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的(2)潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力使容器浮出水面假设在深10 m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，铁箱内充满水，潜水员先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内，排出部分水，如图6所示已知铁箱质量为560 kg，容积为1 m3，水底温度恒为7 C，外界大气压强恒为p01 atm1.0105 Pa，水的密度为1.0103 kg/m3，忽略铁箱壁的厚度、铁箱的高度及打入空气的质量，求至少要打入多少体积的1 atm、27 C的空气才可使铁箱浮起(g取10 m/s2)图6答案(1)ACE(2)1.2 m3解析(1)温度是分子平均动能的标志，教室中氮气和氧气温度相同，故分子平均动能相同，选项A正确；根据热力学第一定律，UWQ，可得Q76 J52 J24 J，选项B错误；分子力为零时，分子间的距离为r0，它们具有的分子势能最小，选项C正确；布朗运动是固体悬浮颗粒的运动，选项D错误；根据热力学第二定律，选项E正确(2)设打入的空气体积为V1，到湖底后，这部分空气的体积为V2.湖底的压强p2p0p水p0水gh2 atm铁箱充气后所受浮力为F浮水gV2上浮的条件是水gV2mg0有V2 m30.56 m3由理想气体状态方程有得V1 m31.2 m3故至少需要打入1.2 m3的1 atm、27 C的空气7(1)如图7是一定质量的理想气体的pV图，气体从ABCDA完成一次循环，AB(图中实线)和CD为等温过程，温度分别为T1和T2.下列说法中正确的是_图7AT1T2B从CD过程放出的热量等于外界对气体做的功C若气体沿直线由AB，则气体的温度先降低后升高D从微观角度讲BC过程压强降低是由于分子的密集程度减少而引起的E若BC过程放热200 J，DA过程吸热300 J，则DA过程气体对外界做功100 J(2)如图8所示，一上端开口的圆筒形导热汽缸竖直静置于地面，汽缸由粗、细不同的两部分构成，粗筒的横截面积是细筒横截面积S(cm2)的2倍，且细筒足够长粗筒中一个质量和厚度都不计的活塞将一定量的理想气体封闭在粗筒内，活塞恰好在两筒连接处且与上壁无作用，此时活塞相对于汽缸底部的高度h12 cm，大气压强p075 cmHg.现把体积为17S(cm3)的水银缓缓地从上端倒在活塞上方，在整个过程中气体温度保持不变，不计活塞与汽缸壁间的摩擦求活塞静止时下降的距离x.图8答案(1)ABE(2)2 cm解析(1)pV图线为反比例函数图线，由理想气体状态方程C可知，图线离原点越远温度越高，即T1T2，A正确；从CD过程为等温过程，气体体积减小，压强增大，由热力学第一定律可知，B正确；从AB过程，虚线与等温线AB的距离先增加再减小，气体的温度先升高再降低，C错误；从BC过程气体体积不变，分子的密集程度不变，压强降低是由于温度减小，分子平均速率减小而引起的，D错误；状态C、状态D温度相同有相同的内能，A、B温度相同有相同的内能，由热力学第一定律分析可得E正确(2)以汽缸内封闭气体为研究对象初态压强p1p075 cmHg，初态体积V12hS末态体积V22(hx)S末态压强p2(p0x)由玻意耳定律可知p1V1p2V2即75212S(75x172x)2(12x)S化简得x2104x2040解得x2 cm或x102 cm(舍)8 (1)以下说法正确的是_A气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关B气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的C布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动D当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小E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(2)如图9所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h10.50 m，气体的温度t127 .给汽缸加热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h20.80 m处，同时缸内气体吸收Q450 J的热量已知活塞横截面积S5.0103 m2，大气压强p0 1.0105 Pa.求：图9活塞距离汽缸底h2时的温度t2；此过程中缸内气体增加的内能U.答案(1)CDE(2)207 C300 J解析(2)气体做等压变化，活塞距离汽缸底h2时温度为t2，则根据气态方程可得即解得t2207 C在气体膨胀的过程中，气体对外做功为W0pV1.0105(0.800.50)5.0103 J150 J根据热力学第一定律可得气体内能的变化为UWQW0Q150 J450 J300 J