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- 2021-04-13 发布
2020届高考物理二轮复习非选择题特训练习（9）
选修3—3
1、[物理—选修3-3]
1.下列说法正确的是________.
A.物体的温度变化时,其分子平均动能一定随之改变
B.在压强不变时,分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随温度降低而增加
C.不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功
D.物体内能的增加量等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和
E.满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行
2.如图所示,导热性能良好的圆筒形密闭汽缸水平放置,可自由活动的活塞将汽缸分隔成A、B两部分,活塞与汽缸左侧用轻质弹簧连接,当活塞与汽缸右侧面接触时弹簧恰好无形变.开始时环境温度为t1=27°C,B内充有一定质量的理想气体,A内是真空,稳定时部分气柱长度为L1=0.10m,此时弹簧弹力与活塞重力大小之比为3:4.已知活塞的质量为m=3.6kg,横截面积S=20cm2,重力加速度g取10m/s2.
①将活塞锁定,使环境温度缓慢升高到t2=127°C,求此时B部分气柱的压强;
②保持环境温度t2不变,解除对活塞的锁定,将汽缸缓慢旋转90°成竖直放置状态,且B部分在上面.求稳定时B部分气柱的长度.
2、[物理——选修3-3]
（1）一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是( )
A．从状态a到状态b，气体吸收热量
B．从状态a到状态b，每个气体分子的动能都增大
C．从状态b到状态c，气体对外做功，内能减小
D．从状态c到状态d，气体的密度不变
E. 从状态a到状态d，气体的内能增加
（2）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K。
(ⅰ)求细管的长度;
(ⅱ)若在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止,求此时密封气体的温度。
3、【物理-选修3-3】
1.一定质量的理想气体状态变化如图所示，则（ ）
A. 状态b、c的内能相等
B. 状态a的内能比状态b、c的内能大
C. 在a到b的过程中气体对外界做功
D. 在a到b的过程中气体向外界放热
E. 在b到c的过程中气体一直向外界放热
2. 均匀的U形玻璃管竖直放置，长为10cm的水银柱封闭了长为30cm的空气柱，尺寸如图甲所示，现用注射器（开始时活塞在底部）缓慢地将水银抽出，如图乙所示。已知注射器管横截面积是玻璃管横截面积的10倍，大气压强为76cmHg，整个过程不漏气且温度不变。求：
①当水银恰好被抽出时玻璃管内空气的压强（单位用cmHg表示）；
②注射器管有效长度的最小值（结果保留3位有效数字）。
4、[物理——选修3-3]
(1)说法中正确是（ ）
A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果
B．物体温度升高,组成物体的所有分子速率均增大
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．饱和汽压与分子密度有关,与温度无关
(2)如图所示,哑铃状玻璃容器由两段粗管和一段细管连接而成,容器竖直放置.容器粗管的截面积为S1=2cm2,细管的截面积S2=1cm2,开始时粗细管内水银长度分别为h1=h2=2cm.整个细管长为h=4cm.封闭气体长度为L=6cm.大气压强为p0=76cmHg,气体初始温度为27°C.求:
① 若要使水银刚好离开下面的粗管,封闭气体的温度应为多少K；
② 若在容器中再倒入同体积的水银,且使容器中封闭气体长度L仍为6cm不变,封闭气体的温度应为多少K。
5、[物理—选修3-3]
1.下列关于温度及内能的说法中正确的是_________.
A.物体的内能不可能为零
B.温度高的物体比温度低的物体内能大
C.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化
D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同
E.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的分子温度高
2.如图所示,圆柱形导热汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体,汽缸的高度为、缸内的底面积为S,重力为G。弹簧下端固定在桌面上,上端连接活塞, 活塞所在的平面始终水平。当热力学温度为T0时,缸内气体高为,已知大气压强为p0,不计活塞与缸体的摩擦。现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸,求:
①此时缸内气体的温度;
②该过程缸内气体对汽缸的压力所做的功;
③若该过程缸内气体吸收热量为Q,则缸内气体内能增加量为多少?
6、[物理——选修3–3]
（1）下列说法中正确的是（ ）
A.所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状
B.液体表面具有收缩的趋势是因为液面分子间作用力表现为引力
C.扩散现象可以在液体、气体中进行，不能在固体中发生
D.分子间距增大时，分子间引力和斥力均减小，分子势能可能增大，也可能减小
E.一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，忽略分子间的作用力和分子势能
（2）如图所示，完全相同的导热活塞A、B用轻杆连接，一定质量的理想气体被活塞A、B分成两个部分封闭在可导热的汽缸内，活塞A、B之间的距离及B与缸底部的距离均为l＝0.6m。初始时刻，气体I与外界大气压强相同，温度T1=300K。将环境温度缓慢升高至T2=360K。已知活塞A、B的质量均为m=1.0kg，横截面积S=10cm2,；外界大气压强p0=1.0×105Pa，不计活塞与汽缸之间的摩擦，且密封良好。g取10m/s2求：
（i）气体I的压强；
（ii）气体I与气体II的质量之比。
7、[物理—选修3-3]
1.下列说法中正确的是__________.
A.布朗运动虽不是分子运动,但它反映了液体分子在做无规则运动
B.扩散现象可以在液体、气体中进行,但不能在固体中发生
C.分子间的距离增大时,分子间引力和斥力均减小, 分子势能可能增大,也可能减小
D.轮胎充足气后很难被压缩,是因为轮胎内气体分子间的斥力作用
E.在任何自然过程中,一个孤立系统的熵一定不会减小
2.如图所示,横截面积为S的薄壁热水杯盖扣在光滑水平桌面上,开始时内部封闭有质量为m0、温度为27°C、压强为p0的理想气体,当封闭气体温度上升到57°C时,水杯盖恰好被顶起(之前水杯盖内气体的质量保持不变),放出一定质量的气体后又落回桌面(之后水杯盖内气体的质量保持不变),其内部压强立即减小为p0,温度仍为57°C,经过一段时间后,由于室温降低,盖内的气体温度降至-3°C,大气压强为p0,重力加速度为g。求:
①杯盖被顶起时放出气体的质量爪;
②当封闭气体温度下降至-3°C时,竖直向上提起杯盖所需的最小拉力Fmin。
8、物理选修3-3
(1) (多选)关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是( )
A．气体体积增大时，其内能一定减少
B．外界对气体做功，气体内能可能减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．气体温度升高，其分子平均动能一定增加
E．气体温度升高，气体可能向外界放热
(2)底面积、的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有挡板，如图所示．缸内有一可自由移动的质量为2 kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10 kg的物体A.开始时，气体，活塞到缸底的距离，物体A的底部离地，对汽缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升．已知大气压，试求：
(1)物体A刚触地时，气体的温度；
(2)活塞恰好到达汽缸顶部时，气体的温度．
答案以及解析
1答案及解析：
答案：1.ABD; 2.①1.8×104Pa ②0.2m
解析：1.温度是分子平均动能的标志,则物体的温度变化时,其分子平均动能一定随之改变,选项A正确;气体的压强是由大量分子对器壁的碰撞而产生的,它包含两方面的原因:分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数和每一次的平均撞击力,气体的温度降低时,分子的平均动能减小,对器壁的平均撞击力减小,所以在压强不变时,分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随温度降低而增加,选项B正确.根据热力学第二定律,从单一热源吸收热置使之完全变成功是可能的,但要引起其他变化,选项C错误;根据热力学第一定律,物体内能的增加量等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和,选项D正确;根据热力学第二定律,自然界的宏观热现象的过程都有方向性,满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行,选项E错误.
2.①B部分气体初状态的压强为,其中k为弹簧劲度系数,
kL1:mg=3:4,
解得p1=1.35×104Pa,
由查理定律有,
解得p2=1.8×104Pa。
②气缸竖直放置,活塞处于平衡状态时,由p3S+mg=kL2,
由玻意耳定律有p2L1S=p3L2S,
可得L2=0.2m。
2答案及解析：
答案：（1）ADE
（2）(ⅰ)设细管的长度为l，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1。由玻意耳定律有
pV=p1V1 ①
由力的平衡条件有
p=p0–ρgh ③
式中，p、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有
V=S（L–h1–h）④
V1=S（L–h）⑤
由①②③④⑤式和题给条件得
L=41cm ⑥
(ⅱ)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖–吕萨克定律有
⑦
由④⑤⑥⑦式和题给数据得
T=312K ⑧
解析：
3答案及解析：
答案：1.ABD
2. ①根据大气压强和水银柱高度可得：开始的时候密封空气柱的压强为；
当水银恰好被抽出时玻璃管内空气仍是原来被密封的空气，故空气质量不变，体积变为原来的；
根据同一空气，温度不变，PV不变，所以，压强变为原来的，所以，水银恰好被抽出时玻璃管内空气的压强为；
②被注射器吸入的空气在最开始的压强为大气压强（76cmHg），在玻璃管中的长度为70cm；
水银柱被吸入注射器后的高度，
最后，水银柱被吸入后注射器中的空气压强为，所以，根据同一空气，温度不变，PV不变可得：注射管中空气柱的高度；
所以，注射器管有效长度的最小值；
解析：1. A、根据理想气体状态方程结合图象可知，状态b、c的温度相同，故内能相等，故A正确；
B、根据理想气体状态方程结合图象可知，状态a的温度比状态b、c的温度高，故状态a的内能比状态b、c的内能大，故B正确；
C、在a到b的过程中，体积减小，外界对气体做功，故C错误；
D、a到b的过程，温度降低，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体应从外界放热，故D正确；
E、据A项分析可知状态b、c的内能相等，由b到c的过程气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，整个过程气体吸热，又据D项分析可知由a到b的过程气体放热，故在c到a的过程中气体应吸热；故E错误；
4答案及解析：
答案：(1) ACD
(2)①开始时， ，
水银全面离开下面的粗管时，设水银进入上面的粗管中的高度为h3，
则 解得
此时管中气体的压强为
管中气体体积为 由理想气体状态方程 得
②再倒入同体积的水银，气体的长度仍为6cm不变，则此过程为等容变化
管里气体的压强为 则由 解得
解析：
5答案及解析：
答案：1.ACD; 2.① ② ③
解析：1.内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和,所以内能永不为零,A正确;内能由温度、体积和物质的量三个因素决定,B错误,C正确;温度是分子平均动能的标志,内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同,D正确;温度是分子平均动能的标志,但分子平均动能不同于分子的动能,动能不同的分子温度可能相同,E错误.
2.①气体做等圧変化,由盖—吕萨克定律,
解得T=2T0;
②对气缸,由平衡条件得,气体做功,解得;
③由热力学第一定律得,,
气体增加的内能。
6答案及解析：
答案：（1）BDE（2）（i）气体I做等容变化，
初态，，末态，，由查理定律得，
解得。（ii）气体II做等压变化，
初态，，
末态，，由盖吕-萨克定律得，
解得，气体II的压强.
解得，
即与气体I的压强相等，所以气体I和气体II的质量之比.
解析：（1）晶体分为单晶体和多晶体，单晶体有规则的形状，而多晶体没有规则形状，A错误；由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，B正确；扩散现象可以在液体、 气体固体中进行，C错误；分子间作用力同时存在引力和斥力，分子间距增大时，分子间引力和斥力均减小，分子势能可能增大，也可能减小，D正确；理想气体的分子间距大，忽略分子间的作用力和分子势能，故内能只与温度有关，E正确。
7答案及解析：
答案：1.ACE; 2.① ②
解析：1.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动,因为颗粒是由大量分子组成的,所以布朗运动不是分子的无规则运动,而是液体分子无规则运动的反映,故A正确;扩散现象不仅可以在液体、气体中进行,也能在固体中发生,故B错误;分子之间的相互作用都随分子间距离的增大而减小,分子引力变化得慢,当r=r0时,分子引力等于分子斥力,所以r0是分子力的平衡距离,当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,当rr0
时,分子势能随分子间距离的增大而增大,故C正确;轮胎充足气后很难被压缩,是因为轮胎内气体的压强比轮胎外的压强大,故D错误;根据热力学第二定律,在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵一定不会减小,故E正确.
2.①气体进行等容变化,开始时,压强为p0,温度T0=(27+273)K=300K,设当温度上升到57°C且尚未放气时,压强为p1,温度T1=(57+273)K=330K,
根据查理定律有,解得,
气体放出前后,有,
所以,
解得;
②放气后杯盖内的气体压强为p0,温度T1=(57+273)K=330K,设气体温度下降至T2=(-3+273)K=270K时,压强为p2,有,
解得,
设杯盖的质量为M,当杯盖恰被顶起时,有,
将杯盖提起时所需的最小拉力满足,
解得。
8答案及解析：
答案：（1）初始活塞受力平衡：
;
被封闭气体压强
初状态，;
A触地时，;
气体做等压变化，
代入数据，即
(2)活塞恰好到汽缸顶部时，;
根据理想气体状态方程，
代入数据得
即
解析：