2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十五 选修3-3 B卷

2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十五 选修3—3 B卷

1.[物理·选修3-3]

（1）下列说法中正确的是（   ）
A.若分子引力做正功，则分子斥力一定做负功，分子间的引力和斥力是相互作用力
B.不论是单晶体还是多晶体，都具有确定的熔点，非晶体不具有确定的熔点
C.一定质量的理想气体，在等压膨胀的过程中，吸收的热量等于封闭气体对外做的功
D.若空气的绝对湿度是，同温度下水蒸气的饱和汽压为，则此温度下空气的相对湿度是40%
E.涉及热运动的宏观过程都有方向性，一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行

（2）如图所示，内壁光滑的气缸固定在水平地面上，活塞的质量为、面积为，一劲度系数为的弹簧一端连接在活塞下表面的中心，另一端连接在地面上水平放置的力传感器上，弹簧处于竖直状态。已知活塞上方被封闭的理想气体压强为，长度为，温度为，活塞下方的气体和外界大气是连通的，外界大气压强，重力加速度取。
（i）求弹簧的形变量；
（ii）通过给电阻丝通电，缓慢升高封闭气体的温度，当传感器的示数大小和未加热气体时的示数大小相同时，求此时封闭气体的温度。
 

2.【物理选修3-3】

(1)一定质量的理想气体由状态经状态到状态，其体积与热力学温度关系如图所示，三点在同一直线上，和平行于横轴，平行于纵轴，则下列说法正确的是______________。

A．从状态到状态，气体吸收热量

B．从状态到状态，每个气体分子的动能都增大

C．从状态到状态，气体对外做功，内能减小

D．从状态到状态，气体的密度不变

E．从状态到状态，气体的内能增加

(2)如图所示，长的薄壁玻璃管与水平面成角倾斜放置，玻璃管粗细均匀，底端封闭、另一端开口。现用长的水银柱封闭着一定质量的理想气体，气体温度为，且水银面恰与管口齐平．现将管口缓慢转到竖直向上位置，并将水银缓慢注入管中，直到水银面再次与管口齐平，已知大气压强。求：

①水银面再次与管口齐平时，管中气体的压强；

②对竖直玻璃管缓慢加热，若管中刚好剩下高的水银柱，气体温度升高了多少？

3.【物理—选修3-3】

（1）关于分子动理论及内能，下列说法正确的是（   ）

A.内能相同的物体，温度可能不同

B.两分子间的作用力表现为零时，分子势能最大

C.悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的

D.求分子间的距离常用立方体模型，对于固体或液体，用摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值可以作为一个分子的体积

E.如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大

（2）如图所示圆柱形气缸开口向上放在水平地面上气缸足够高两个活塞将缸内气体分成两段密闭气柱Ⅰ、Ⅱ，两段气柱高均为，两活塞的质量均为，截面积为，不计气缸和活塞的厚度活塞与气缸内壁无摩擦且气密性好整个气缸导热性良好，大气压强为，环境温度为，重力加速度为，开始时两活塞均处于静止状态现将上面活塞向上缓慢移动，使下面的活塞上移，求：

（ⅰ）下面活塞上移后，气柱Ⅱ中气体的压强多大;

（ⅱ）上面的活塞上移的距离为多少.

4.[物理——选修3–3]

（1）吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分。然后将锁扣扳下（如图乙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。若气体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中，吸盘内气体的温度始终不变，则在拉起吸盘后，吸盘内气体的压强与拉起前的相比__________（填“增大”“不变”或“减小”），吸盘内空气的密度________（填“大于”“等于”或“小于”）外界空气的密度，吸盘内气体的内能_______（填“增大”“不变”或“减小”），此过程中吸盘内的气体要___________（填“吸收”或“放出”）热量。

（2）如图所示，内壁光滑、横截面积为S的导热气缸水平放置，在气缸正中间有两个正对的小挡板，内部用厚度不计、质量为M的活塞封闭有温度为的理想气体。已知气缸的长度为，重力加速度为g，大气压强为，现将气缸缓慢顺时针转动到开口竖直向上，活塞与气缸壁间无摩擦，且。求：

（i）活塞在此过程中下降的高度；

（ii）将缸内气体的温度下降到时，缸内气体的压强。

5.[物理——选修3—3]

（1）关于热力学定律，下列说法正确的是________。

A.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

B.可以从单一热库吸收热量，使之全部转化为功

C.对气体做功不一定能改变其内能

D.理想气体等压膨胀过程一定从外界吸热

E.两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那这两个系统彼此之间不一定达到热平衡

（2）一定质量的理想气体先从状态A经等压变化到状态B，再经等容变化到状态C，变化过程的图象如图所示，在状态A时气体的压强，求：

（i）气体在状态A时的体积和在状态C时的压强；

（ii）气体在过程中吸收的热量。

6.[物理—选修3-3]

(1)一定质量的理想气体从a状态开始,经历三个过程回到a状态,其图象如图所示,图中的延长线过原点平行于t轴,的延长线过点。下列判断正确的是_______。

A.过程中外界对气体做功

B.过程中气体从外界吸热

C.过程中外界对气体做功

D.和c三个状态中,a状态时气体分子的平均动能最大

E.b状态与c状态相比,b状态时容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多

(2)如图所示,为两个固定的圆柱形筒,通过开有抽气孔的圆台形密封容器连接,A中活塞面积为中活塞面积为。容器平放在地面上,内壁均光滑。中的两活塞通过一不可伸长的杆连接,内分别装有一定质量的理想气体,中间部分通过抽气孔与大气相通。已知两圆柱形筒足够长且杆的横截面积可忽略不计。开始时,两个活塞静止不动,它们距各自所在筒的筒底的距离均为L,两圆筒内理想气体的温度均为27 ℃,A内理想气体的压强等于外界大气压强。

①现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中中理想气体的温度保持不变,求活塞的移动方向以及活塞移动的距离;

②在①的条件下,如果让A中理想气体的温度降低内理想气体的温度升高,使活塞又回到最初的位置,求的大小。

7.[物理——选修3-3]

(1)一分子固定在原点O处,另一分子可在x轴上移动,这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示,曲线与的交点e的坐标为,则______。

A.时分子力大小为

B.的情况下,x越小,分子力越大

C.的情况下,x越大,分子力越小

D.的情况下,x越大,分子势能越大

E.的情况下,x越小,分子势能越大

(2)如图,一长为L的绝热气缸放在水平桌面上,一定质量的理想气体被横截面积为S的绝热活塞密封在气缸内。开始时,气缸被锁定,活塞与气缸底部的距离为,封闭气体的温度为27 ℃。现对封闭气体缓慢加热,当活塞恰好在气缸口时停止加热。已知外界大气压强为,不计一切摩擦,活塞的厚度及质量均不计。

①求停止加热时封闭气体的热力学温度;

②若将气缸解除锁定,对活塞施加一逐渐增大、方向水平向左的推力,气缸向左做加速直线运动,当活塞与气缸底部的间距为时推力开始保持不变,此时推力大小为F,求此时封闭气体的热力学温度。

8.[物理——选修3—3]

（1）如图所示，水平地面上放置一个导热性能良好的气缸，气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，一条轻细绳一端连接在活塞上，另一端绕过两个光滑的定滑轮后连接在一个可施加拉力的传感器上，传感器由计算机控制，开始时活塞和气缸均静止。现通过计算机对活塞施加拉力，让活塞缓慢向上移动，发现活塞始终没有被从气缸中拉出，周围环境温度不变，不计一切摩擦。则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是______。

A.气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变

B.气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零

C.缸内气体对外做功，气体从外界吸收热量

D.缸内气体从外界吸收热量，分子势能增加

E.传感器施加的拉力最大值与气缸、活塞和缸内气体的总重力大小相等

（2）一定质量的理想气体从状态1开始，经历四个变化过程又回到状态1，已知气体在状态1时的压强，在状态4时温度为，41和32的延长线均经过原点O，其它参数如图所示。

（i）求气体在状态2时的压强；

（ii）若气体沿直线从状态1直接变化到状态3，求气体对外界做的功。

答案以及解析

1.答案：（1）BDE

（2）已知活塞的质量为m=1kg、面积为S=10cm2=0.001m2。
（i）对活塞受力分析如图1所示，根据平衡条件有：
p0S=p1S+mg+F，代入数据求得F=10N，弹簧弹力F=kx，可得x=0.05m=5cm.
（ii）当未加热气体时，由第一问分析可知，弹簧开始时处于拉伸状态，缓慢升高封闭气体温度，当传感器的示数和未加热气体时的示数相同时，弹簧处于压缩状态，设此时封闭气体压强为p2。
当弹簧支持力为F=10N时，此时弹簧压缩量为Δx=5cm，
对活塞受力分析如图2所示，根据平衡条件：
p0S+F=p2S+mg，可得封闭气体压强，p2=1.0×105Pa，此时封闭气体长度L'=L+2Δx=25cm，根据理想气体状态方程，可得T2=625K。

解析：（1）A、若分子引力做正功，则分子斥力一定做负功，分子间的引力和斥力方向相反，但是大小不是始终相等，不符合相互作用力的特点，所以分子间的引力和斥力不是相互作用力，故A错误；
B、不论是单晶体还是多晶体，都具有确定的熔点，非晶体不具有确定的熔点，故B正确；
C、一定质量的理想气体，在等压膨胀的过程中，根据热力学状态方程：，可知温度一定升高，又由热力学第一定律：ΔU=Q+W，可知吸收的热量大于封闭气体对外做的功，故C错误；
D、若空气的绝对湿度是8×102Pa，同温度下水蒸气的饱和汽压为2.0×103Pa，由相对湿度公式得此温度下空气的相对湿度为：，故D正确；
E、根据热力学第二定律的微观意义，可知涉及热运动的宏观过程都有方向性，一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故E正确。
故选：BDE。

2.答案：(1)ADE

(2)①

②

解析：(1)由状态a到状态b过程中，气体体积不变，则W＝0，温度升高，则，根据可知气体吸收热量，选项A正确；由状态a到状态b过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都会增大，选项B错误；从状态b到c，气体温度不变，内能不变，体积变大，则气体对外做功，选项C错误；从状态c到d，气体体积不变，则气体的密度不变，选项D正确；从状态a到状态d，气体温度升高，则内能增加，选项E正确．

(2)①设玻璃管的横截面积为，水银密度为，重力加速度为g，初态时，管内气体的温度为，体积

压强为

当玻璃管竖直，水银面再次与管口齐平时，设水银柱高为H，则

压强为

由玻意耳定律，

代入数据解得：

故

②设温度升至时，管中水银柱高为，气体体积

气体压强为

由理想气体状态方程：

代入数据得：.

3.答案：（1）ACD

（2）（ⅰ）开始时气柱Ⅰ内气体的压强，气柱Ⅱ内气体的压强，当下面活塞上移时，设气柱Ⅱ的压强为，对气柱Ⅱ有，解得.

（ⅱ）这时上面的气柱压强，

对上面的气柱Ⅰ有，解得，上面活塞上移的距离.

解析：（1）温度是分子平均动能的标志，内能相同的物体，温度不一定相同，选项A正确：从分子间的距离为时增大分子间距离，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能越来越大；减小分子间的距离，分子力表现为斥力，分子力同样做负功，分子势能增大，所以分子间作用力表现为零时，分子势能最小，选项B错误；布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的，它既不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动，选项C正确；已知固体、液体物质的摩尔体积与阿伏加德罗常数可以近似计算每个分子的体积。选项D正确；对于一定量的气体，温度升高，分子的平均速率变大，但若气体体积增加得更多，气体的压强可能会降低，选项E错误。

4.答案：（1）减小；小于；不变；吸收

（2）（i）当气缸竖直放置时，设封闭气体的压强为p，由于活塞处于静止状态，对活塞受力分析可得

设气缸竖直后活塞下降的高度为h，由于气体的温度不变，故由玻意耳定律可得

两式联立可解得

（ii）设当活塞刚到达挡板处且对挡板无压力时，气体的温度为T，由于此过程中气体的压强不变，故由盖–吕萨克定律可得

解得

因，故需要在此基础上再进行降温，此时气体的体积不再发生变化。设当温度降到时气体的压强为，则由查理定律

可得

代入数据可解得

解析：（1）在吸盘被拉起的过程中，吸盘内封闭气体的体积增大，由于温度不变，所以由玻意耳定律可知吸盘内气体的压强减小。在锁扣未扳下之前，吸盘内空气密度与外界空气密度相同，当锁扣扳下之后，由于吸盘内气体的质量不变，但体积增大，所以其密度减小。一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，由于在锁扣扳下的过程中吸盘内气体的温度不变，所以气体的内能不变。在锁扣扳下的过程中，由于气体的体积增大，所以气体要对外界做功，但气体的内能又不发生变化，故由热力学第一定律可知，此过程中气体要从外界吸收热量。

5.答案：（1）BCD

（2）（i）由图象可知气体在状态B时，温度、体积

气体在状态A时的温度，从状态A到状态B气体发生等压变化，由盖–吕萨克定律有

解得

气体由状态B到状态C，发生等容变化，根据查理定律得

由图象可知气体在状态C时温度

解得

（ii）气体在两状态时温度相等，则气体的内能相同，即

从状态A到状态B气体发生等压变化，体积增大

外界对气体做的功

气体由状态B到状态C，发生等容变化，外界对气体不做功

根据热力学第一定律

解得

即气体在过程中吸收的热量为600 J。

解析：（1）第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项A错误；由热力学第二定律知，可以从单一热库吸收热量，使之全部转化为功，但会引起其他变化，选项B正确；改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的，选项C正确；理想气体等压膨胀对外做功，根据知膨胀过程一定吸热，选项D正确；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处于热平衡，选项E错误。

6.答案：(1)ABE

(2)①抽气前对中的两个活塞整体进行受力分析,根据平衡条件可得,因为,解得

抽气后有,所以活塞将向右移动,设抽气后活塞向右移动了x,平衡后A中气体压强为中气体压强为,根据平衡条件可得,即

对A中气体根据玻意耳定律得

对B中气体根据玻意耳定律得

解得,即活塞向右移动的距离为。

②中部的空气全部被抽出,且活塞稳定后,如果让A内理想气体的温度降低内理想气体的温度升高,使活塞又回到开始时的位置,同理可得此时中气体的压强关系为

对A中气体根据查理定律可得

对B中气体根据查理定律可得

解得

则

解析：(1)从a到b的过程,由理想气体状态方程可知,,从a到b的过程中的值一直在增大,所以这个过程中气体的体积减小,外界对气体做功,选项A正确;从b到c的过程压强不变,温度升高,气体体积膨胀,对外做功,温度升高内能增大,说明气体从外界吸热,选项B正确;从c到a的过程,气体体积不变,外界对气体不做功,选项C错误;一定质量的理想气体的分子平均动能只与温度有关,a状态时气体的温度最低,所以分子平均动能最小,选项D错误;b和c两个状态,压强相同,但c状态时气体温度较高,即c状态分子运动的平均速率较大,分子对容器壁的平均撞击力较大,可判断b状态时单位时间内单位面积容器壁受到分子撞击的次数多,选项E正确。

7.答案：(1)BDE

(2)①缓慢加热过程中,封闭气体做等压变化,根据盖-吕萨克定律有

其中

解得

②由题意可知,推力大小不变时,对活塞有

由于活塞的质量不计,则有

根据理想气体状态方程有

解得

解析：(1)分子引力与分子斥力方向相反,时分子引力与分子斥力恰好平衡,分子力为零,的情况下,分子斥力比分子引力变化得快,分子力表现为斥力,x越小,分子力越大,选项A错误,B正确;的情况下,分子力表现为引力,x从开始逐渐增大,分子力先增大后减小,选项C错误;的情况下,x越大,分子力做的负功越多,分子势能越大,选项D正确;的情况下,x越小,分子力做的负功越多,分子势能越大,选项E正确。

8.答案：（1）ACE

（2）（i）由于41和32的延长线均经过原点O，由可知气体在过程均做等温变化，因此，由图可知

由1、3状态得

1到2过程气体做等容变化，有

解得

（ii）气体沿直线从状态1直接变化到状态3过程中压强不变，体积减小，气体对外界做负功，设为W，有

其中

所以

解析：（1）由于气缸导热，缓慢拉动活塞时缸内气体温度不变，气体分子平均动能不变，活塞上移时，气体体积增大，温度不变而压强减小，当绳的拉力增大到等于气缸、活塞和缸内气体的总重力时，气缸离开地面向上运动，此时气体体积不变，压强不变，因此气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变，AE正确；气缸对地面的压力先减小后为零，B错误；拉力对活塞做功，而气体由于体积增大而对外做功，但其内能保持不变，根据热力学第一定律，气体从外界吸热，C正确；理想气体只有分子动能，没有势能，D错误。