2021屆高考物理二輪復習專題強化雙擊訓練 專題十五 選修3—3 B1.[物理·選修3-3]1)下列說法中正確的是(  
A.若分子引力做正功,則分子斥力一定做負功,分子間的引力和斥力是相互作用力
B.不論是單晶體還是多晶體,都具有確定的熔點,非晶體不具有確定的熔點
C.一定質(zhì)量的理想氣體,在等壓膨脹的過程中,吸收的熱量等于封閉氣體對外做的功
D.若空氣的絕對濕度是,同溫度下水蒸氣的飽和汽壓為,則此溫度下空氣的相對濕度是40%
E.涉及熱運動的宏觀過程都有方向性,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行2如圖所示,內(nèi)壁光滑的氣缸固定在水平地面上,活塞的質(zhì)量為、面積為,一勁度系數(shù)為的彈簧一端連接在活塞下表面的中心,另一端連接在地面上水平放置的力傳感器上,彈簧處于豎直狀態(tài)。已知活塞上方被封閉的理想氣體壓強為,長度為,溫度為,活塞下方的氣體和外界大氣是連通的,外界大氣壓強,重力加速度。
i)求彈簧的形變量;
ii)通過給電阻絲通電,緩慢升高封閉氣體的溫度,當傳感器的示數(shù)大小和未加熱氣體時的示數(shù)大小相同時,求此時封閉氣體的溫度。
 2.【物理選修3-3(1)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)到狀態(tài),其體積與熱力學溫度關系如圖所示,三點在同一直線上,平行于橫軸,平行于縱軸,則下列說法正確的是______________。A.從狀態(tài)到狀態(tài),氣體吸收熱量B.從狀態(tài)到狀態(tài),每個氣體分子的動能都增大C.從狀態(tài)到狀態(tài),氣體對外做功,內(nèi)能減小D.從狀態(tài)到狀態(tài),氣體的密度不變E.從狀態(tài)到狀態(tài),氣體的內(nèi)能增加(2)如圖所示,長的薄壁玻璃管與水平面成角傾斜放置,玻璃管粗細均勻,底端封閉、另一端開口?,F(xiàn)用長的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,氣體溫度為,且水銀面恰與管口齊平.現(xiàn)將管口緩慢轉(zhuǎn)到豎直向上位置,并將水銀緩慢注入管中,直到水銀面再次與管口齊平,已知大氣壓強。求:水銀面再次與管口齊平時,管中氣體的壓強;對豎直玻璃管緩慢加熱,若管中剛好剩下高的水銀柱,氣體溫度升高了多少?3.【物理選修3-31)關于分子動理論及內(nèi)能,下列說法正確的是(   A.內(nèi)能相同的物體,溫度可能不同B.兩分子間的作用力表現(xiàn)為零時,分子勢能最大C.懸浮微粒做布朗運動,是液體分子的無規(guī)則運動撞擊造成的D.求分子間的距離常用立方體模型,對于固體或液體,用摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值可以作為一個分子的體積E.如果氣體分子總數(shù)不變,而氣體溫度升高,氣體分子的平均動能增大,因此壓強必然增大2)如圖所示圓柱形氣缸開口向上放在水平地面上氣缸足夠高兩個活塞將缸內(nèi)氣體分成兩段密閉氣柱、,兩段氣柱高均為,兩活塞的質(zhì)量均為,截面積為,不計氣缸和活塞的厚度活塞與氣缸內(nèi)壁無摩擦且氣密性好整個氣缸導熱性良好,大氣壓強為,環(huán)境溫度為,重力加速度為,開始時兩活塞均處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將上面活塞向上緩慢移動,使下面的活塞上移,求:)下面活塞上移后,氣柱中氣體的壓強多大;)上面的活塞上移的距離為多少. 4.[物理——選修3–3]1)吸盤掛鉤的工作原理如圖甲、乙所示。使用時,按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上(如圖甲),吸盤中的空氣被擠出一部分。然后將鎖扣扳下(如圖乙),讓鎖扣以盤蓋為依托把吸盤向外拉出,這樣吸盤就會牢牢地被固定在墻壁上。若氣體可視為理想氣體,在拉起吸盤的過程中,吸盤內(nèi)氣體的溫度始終不變,則在拉起吸盤后,吸盤內(nèi)氣體的壓強與拉起前的相比__________(填增大”“不變減小),吸盤內(nèi)空氣的密度________(填大于”“等于小于)外界空氣的密度,吸盤內(nèi)氣體的內(nèi)能_______(填增大”“不變減小),此過程中吸盤內(nèi)的氣體要___________(填吸收放出)熱量。2)如圖所示,內(nèi)壁光滑、橫截面積為S的導熱氣缸水平放置,在氣缸正中間有兩個正對的小擋板,內(nèi)部用厚度不計、質(zhì)量為M的活塞封閉有溫度為的理想氣體。已知氣缸的長度為,重力加速度為g,大氣壓強為,現(xiàn)將氣缸緩慢順時針轉(zhuǎn)動到開口豎直向上,活塞與氣缸壁間無摩擦,且。求:i)活塞在此過程中下降的高度;ii)將缸內(nèi)氣體的溫度下降到時,缸內(nèi)氣體的壓強。5.[物理——選修3—3]1)關于熱力學定律,下列說法正確的是________。A.第二類永動機不違反能量守恒定律,但違反了熱力學第一定律B.可以從單一熱庫吸收熱量,使之全部轉(zhuǎn)化為功C.對氣體做功不一定能改變其內(nèi)能D.理想氣體等壓膨脹過程一定從外界吸熱E.兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡,那這兩個系統(tǒng)彼此之間不一定達到熱平衡2)一定質(zhì)量的理想氣體先從狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B,再經(jīng)等容變化到狀態(tài)C,變化過程的圖象如圖所示,在狀態(tài)A時氣體的壓強,求:i)氣體在狀態(tài)A時的體積和在狀態(tài)C時的壓強;ii)氣體在過程中吸收的熱量。6.[物理選修3-3](1)一定質(zhì)量的理想氣體從a狀態(tài)開始,經(jīng)歷三個過程回到a狀態(tài),圖象如圖所示,圖中的延長線過原點平行于t,的延長線過點。下列判斷正確的是_______。A.過程中外界對氣體做功B.過程中氣體從外界吸熱C.過程中外界對氣體做功D.c三個狀態(tài)中,a狀態(tài)時氣體分子的平均動能最大E.b狀態(tài)與c狀態(tài)相比,b狀態(tài)時容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)較多(2)如圖所示,為兩個固定的圓柱形筒,通過開有抽氣孔的圓臺形密封容器連接,A中活塞面積為中活塞面積為。容器平放在地面上,內(nèi)壁均光滑。中的兩活塞通過一不可伸長的桿連接,內(nèi)分別裝有一定質(zhì)量的理想氣體,中間部分通過抽氣孔與大氣相通。已知兩圓柱形筒足夠長且桿的橫截面積可忽略不計。開始時,兩個活塞靜止不動,它們距各自所在筒的筒底的距離均為L,兩圓筒內(nèi)理想氣體的溫度均為27 ℃,A內(nèi)理想氣體的壓強等于外界大氣壓強現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出,抽氣過程中中理想氣體的溫度保持不變,求活塞的移動方向以及活塞移動的距離;的條件下,如果讓A中理想氣體的溫度降低內(nèi)理想氣體的溫度升高,使活塞又回到最初的位置,的大小。7.[物理——選修3-3](1)一分子固定在原點O,另一分子可在x軸上移動,這兩個分子間的分子引力和分子斥力大小隨其間距x的變化規(guī)律如圖所示,曲線的交點e的坐標為,______。A.時分子力大小為B.的情況下,x越小,分子力越大C.的情況下,x越大,分子力越小D.的情況下,x越大,分子勢能越大E.的情況下,x越小,分子勢能越大(2)如圖,一長為L的絕熱氣缸放在水平桌面上,一定質(zhì)量的理想氣體被橫截面積為S的絕熱活塞密封在氣缸內(nèi)。開始時,氣缸被鎖定,活塞與氣缸底部的距離為,封閉氣體的溫度為27 ℃?,F(xiàn)對封閉氣體緩慢加熱,當活塞恰好在氣缸口時停止加熱。已知外界大氣壓強為,不計一切摩擦,活塞的厚度及質(zhì)量均不計。求停止加熱時封閉氣體的熱力學溫度;若將氣缸解除鎖定,對活塞施加一逐漸增大、方向水平向左的推力,氣缸向左做加速直線運動,當活塞與氣缸底部的間距為時推力開始保持不變,此時推力大小為F,求此時封閉氣體的熱力學溫度8.[物理——選修3—3]1)如圖所示,水平地面上放置一個導熱性能良好的氣缸,氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,一條輕細繩一端連接在活塞上,另一端繞過兩個光滑的定滑輪后連接在一個可施加拉力的傳感器上,傳感器由計算機控制,開始時活塞和氣缸均靜止。現(xiàn)通過計算機對活塞施加拉力,讓活塞緩慢向上移動,發(fā)現(xiàn)活塞始終沒有被從氣缸中拉出,周圍環(huán)境溫度不變,不計一切摩擦。則在拉動活塞的過程中,下列說法正確的是______A.氣缸內(nèi)氣體對活塞單位時間內(nèi)碰撞的次數(shù)先減少后不變B.氣缸對地面的壓力先不變后逐漸減小到零C.缸內(nèi)氣體對外做功,氣體從外界吸收熱量D.缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量,分子勢能增加E.傳感器施加的拉力最大值與氣缸、活塞和缸內(nèi)氣體的總重力大小相等2)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1開始,經(jīng)歷四個變化過程又回到狀態(tài)1,已知氣體在狀態(tài)1時的壓強,在狀態(tài)4時溫度為,4132的延長線均經(jīng)過原點O,其它參數(shù)如圖所示。i)求氣體在狀態(tài)2時的壓強ii)若氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3,求氣體對外界做的功。

  
答案以及解析1.答案:(1BDE2)已知活塞的質(zhì)量為m=1kg、面積為S=10cm2=0.001m2
i)對活塞受力分析如圖1所示,根據(jù)平衡條件有:
p0S=p1S+mg+F,代入數(shù)據(jù)求得F=10N,彈簧彈力F=kx,可得x=0.05m=5cm.
ii)當未加熱氣體時,由第一問分析可知,彈簧開始時處于拉伸狀態(tài),緩慢升高封閉氣體溫度,當傳感器的示數(shù)和未加熱氣體時的示數(shù)相同時,彈簧處于壓縮狀態(tài),設此時封閉氣體壓強為p2
當彈簧支持力為F=10N時,此時彈簧壓縮量為Δx=5cm
對活塞受力分析如圖2所示,根據(jù)平衡條件:
p0S+F=p2S+mg,可得封閉氣體壓強,p2=1.0×105Pa,此時封閉氣體長度L'=L+2Δx=25cm,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,可得T2=625K。解析:(1A、若分子引力做正功,則分子斥力一定做負功,分子間的引力和斥力方向相反,但是大小不是始終相等,不符合相互作用力的特點,所以分子間的引力和斥力不是相互作用力,故A錯誤;
B、不論是單晶體還是多晶體,都具有確定的熔點,非晶體不具有確定的熔點,故B正確;
C、一定質(zhì)量的理想氣體,在等壓膨脹的過程中,根據(jù)熱力學狀態(tài)方程:,可知溫度一定升高,又由熱力學第一定律:ΔU=Q+W,可知吸收的熱量大于封閉氣體對外做的功,故C錯誤;
D、若空氣的絕對濕度是8×102Pa,同溫度下水蒸氣的飽和汽壓為2.0×103Pa,由相對濕度公式得此溫度下空氣的相對濕度為:,故D正確;
E、根據(jù)熱力學第二定律的微觀意義,可知涉及熱運動的宏觀過程都有方向性,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行,故E正確。
故選:BDE。2.答案:(1)ADE(2)解析:(1)由狀態(tài)a到狀態(tài)b過程中,氣體體積不變,則W0,溫度升高,則,根據(jù)可知氣體吸收熱量,選項A正確;由狀態(tài)a到狀態(tài)b過程中,氣體的溫度升高,則氣體分子的平均動能變大,但不是每個氣體分子的動能都會增大,選項B錯誤;從狀態(tài)bc,氣體溫度不變,內(nèi)能不變,體積變大,則氣體對外做功,選項C錯誤;從狀態(tài)cd,氣體體積不變,則氣體的密度不變,選項D正確;從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體溫度升高,則內(nèi)能增加,選項E正確.(2)設玻璃管的橫截面積為,水銀密度為,重力加速度為g,初態(tài)時,管內(nèi)氣體的溫度為,體積壓強為當玻璃管豎直,水銀面再次與管口齊平時,設水銀柱高為H,則壓強為由玻意耳定律,代入數(shù)據(jù)解得:設溫度升至時,管中水銀柱高為,氣體體積氣體壓強為由理想氣體狀態(tài)方程:代入數(shù)據(jù)得:.3.答案:1ACD2)()開始時氣柱內(nèi)氣體的壓強,氣柱內(nèi)氣體的壓強,當下面活塞上移時,設氣柱的壓強為,對氣柱,解得.)這時上面的氣柱壓強,對上面的氣柱,解得,上面活塞上移的距離.解析:1)溫度是分子平均動能的標志,內(nèi)能相同的物體,溫度不一定相同,選項A正確:從分子間的距離為時增大分子間距離,分子力表現(xiàn)為引力,分子力做負功,分子勢能越來越大;減小分子間的距離,分子力表現(xiàn)為斥力,分子力同樣做負功,分子勢能增大,所以分子間作用力表現(xiàn)為零時,分子勢能最小,選項B錯誤;布朗運動是小顆粒受到不同方向的液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的撞擊力不平衡引起的,它既不是液體分子的運動,也不是固體小顆粒分子的運動,而是小顆粒的運動,選項C正確;已知固體、液體物質(zhì)的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)可以近似計算每個分子的體積。選項D正確;對于一定量的氣體,溫度升高,分子的平均速率變大,但若氣體體積增加得更多,氣體的壓強可能會降低,選項E錯誤。4.答案:(1)減小;小于;不變;吸收2)(i)當氣缸豎直放置時,設封閉氣體的壓強為p,由于活塞處于靜止狀態(tài),對活塞受力分析可得設氣缸豎直后活塞下降的高度為h,由于氣體的溫度不變,故由玻意耳定律可得兩式聯(lián)立可解得ii)設當活塞剛到達擋板處且對擋板無壓力時,氣體的溫度為T,由于此過程中氣體的壓強不變,故由蓋呂薩克定律可得解得,故需要在此基礎上再進行降溫,此時氣體的體積不再發(fā)生變化。設當溫度降到時氣體的壓強為,則由查理定律可得代入數(shù)據(jù)可解得解析:(1)在吸盤被拉起的過程中,吸盤內(nèi)封閉氣體的體積增大,由于溫度不變,所以由玻意耳定律可知吸盤內(nèi)氣體的壓強減小。在鎖扣未扳下之前,吸盤內(nèi)空氣密度與外界空氣密度相同,當鎖扣扳下之后,由于吸盤內(nèi)氣體的質(zhì)量不變,但體積增大,所以其密度減小。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關,由于在鎖扣扳下的過程中吸盤內(nèi)氣體的溫度不變,所以氣體的內(nèi)能不變。在鎖扣扳下的過程中,由于氣體的體積增大,所以氣體要對外界做功,但氣體的內(nèi)能又不發(fā)生變化,故由熱力學第一定律可知,此過程中氣體要從外界吸收熱量。5.答案:(1BCD2)(i)由圖象可知氣體在狀態(tài)B時,溫度、體積氣體在狀態(tài)A時的溫度,從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體發(fā)生等壓變化,由蓋呂薩克定律有解得氣體由狀態(tài)B到狀態(tài)C,發(fā)生等容變化,根據(jù)查理定律得圖象可知氣體在狀態(tài)C時溫度解得ii)氣體在兩狀態(tài)時溫度相等,則氣體的內(nèi)能相同,即從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體發(fā)生等壓變化,體積增大外界對氣體做的功氣體由狀態(tài)B到狀態(tài)C,發(fā)生等容變化,外界對氣體不做功根據(jù)熱力學第一定律解得即氣體在過程中吸收的熱量為600 J。解析:(1)第二類永動機不違反能量守恒定律,但違反了熱力學第二定律,選項A錯誤;由熱力學第二定律知,可以從單一熱庫吸收熱量,使之全部轉(zhuǎn)化為功,但會引起其他變化,選項B正確;改變物體內(nèi)能的方式有兩種,只敘述一種改變方式是無法確定內(nèi)能變化的,選項C正確;理想氣體等壓膨脹對外做功,根據(jù)知膨脹過程一定吸熱,選項D正確;如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡,那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡,選項E錯誤。6.答案:(1)ABE(2)抽氣前對中的兩個活塞整體進行受力分析,根據(jù)平衡條件可得,因為,解得抽氣后有,所以活塞將向右移動,設抽氣后活塞向右移動了x,平衡后A中氣體壓強為中氣體壓強為,根據(jù)平衡條件可得,A中氣體根據(jù)玻意耳定律得B中氣體根據(jù)玻意耳定律得解得,即活塞向右移動的距離為。中部的空氣全部被抽出,且活塞穩(wěn)定后,如果讓A內(nèi)理想氣體的溫度降低內(nèi)理想氣體的溫度升高,使活塞又回到開始時的位置,同理可得此時中氣體的壓強關系為A中氣體根據(jù)查理定律可得B中氣體根據(jù)查理定律可得解得解析:(1)ab的過程,由理想氣體狀態(tài)方程可知,,ab的過程中的值一直在增大,所以這個過程中氣體的體積減小,外界對氣體做功,選項A正確;bc的過程壓強不變,溫度升高,氣體體積膨脹,對外做功,溫度升高內(nèi)能增大,說明氣體從外界吸熱,選項B正確;ca的過程,氣體體積不變,外界對氣體不做功,選項C錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體的分子平均動能只與溫度有關,a狀態(tài)時氣體的溫度最低,所以分子平均動能最小,選項D錯誤;bc兩個狀態(tài),壓強相同,c狀態(tài)時氣體溫度較高,c狀態(tài)分子運動的平均速率較大,分子對容器壁的平均撞擊力較大,可判斷b狀態(tài)時單位時間內(nèi)單位面積容器壁受到分子撞擊的次數(shù)多,選項E正確。7.答案:(1)BDE(2)緩慢加熱過程中,封閉氣體做等壓變化,根據(jù)蓋-呂薩克定律有其中解得由題意可知,推力大小不變時,對活塞有由于活塞的質(zhì)量不計,則有根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有解得解析:(1)分子引力與分子斥力方向相反,時分子引力與分子斥力恰好平衡,分子力為零,的情況下,分子斥力比分子引力變化得快,分子力表現(xiàn)為斥力,x越小,分子力越大,選項A錯誤,B正確;的情況下,分子力表現(xiàn)為引力,x開始逐漸增大,分子力先增大后減小,選項C錯誤;的情況下,x越大,分子力做的負功越多,分子勢能越大,選項D正確;的情況下,x越小,分子力做的負功越多,分子勢能越大,選項E正確。8.答案:(1ACE2)(i)由于4132的延長線均經(jīng)過原點O,由可知氣體在過程均做等溫變化,因此,由圖可知1、3狀態(tài)得12過程氣體做等容變化,有解得ii)氣體沿直線從狀態(tài)1直接變化到狀態(tài)3過程中壓強不變,體積減小,氣體對外界做負功,設為W,有其中所以解析:(1)由于氣缸導熱,緩慢拉動活塞時缸內(nèi)氣體溫度不變,氣體分子平均動能不變,活塞上移時,氣體體積增大,溫度不變而壓強減小,當繩的拉力增大到等于氣缸、活塞和缸內(nèi)氣體的總重力時,氣缸離開地面向上運動,此時氣體體積不變,壓強不變,因此氣缸內(nèi)氣體對活塞單位時間內(nèi)碰撞的次數(shù)先減少后不變,AE正確;氣缸對地面的壓力先減小后為零,B錯誤;拉力對活塞做功,而氣體由于體積增大而對外做功,但其內(nèi)能保持不變,根據(jù)熱力學第一定律,氣體從外界吸熱,C正確;理想氣體只有分子動能,沒有勢能,D錯誤。







 

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