高考物理二轮复习第一部分专题复习训练7_15选修3_3真题对点练含解析.doc

选修3－3 1．(2023年年高考·课标全国卷Ⅰ)(多选)(1)如图7—15—10所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________． 图7—15—10 A．过程①中气体的压强逐渐减小 B．过程②中气体对外界做正功 C．过程④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7—15—11所示，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． 图7—15—11 解析：(1)过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则压强增大，A错；过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做功，B对；过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q＜0，即气体放出热量，C错；状态c、d温度相同，所以内能相同，D对；由理想气体状态方程＝并结合题图知，状态d的压强比状态b的压强小，E对． (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p0＝p1V1① 图7—15—12 p0＝p2V2② 由已知条件得V1＝＋－＝V③ V2＝－＝④ 设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得 p2S＝p1S＋mg　⑤　联立以上各式得m＝⑥ 答案：(1)BDE　(2) 2．(2023年年高考·课标全国卷Ⅱ)(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．气体的内能包括气体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．气体的体积变化时，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 图7—15—13 (2)如图7—15—13所示，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. 解析：(1)气体的内能不考虑气体自身重力的影响，故气体的内能不包括气体分子的重力势能，A错；实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分，B、E对；气体整体运动的动能属于机械能，不是气体的内能，C错；气体体积变化时，分子势能发生变化，气体温度也可能发生变化，即分子势能和分子动能的和可能不变，D对． (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 ＝① 根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg② 联立①②式可得T1＝(1＋)T0③ 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＝④ 式中V1＝SH⑤ V2＝S(H＋h)⑥ 联立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0⑦ 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＝(p0S＋mg)h⑧ 答案：(1)BDE　(2)(1＋)(1＋)T0　(p0S＋mg)h 3．(2023年年高考·课标全国卷Ⅲ)(1)(多选)如图7—15—14所示，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示．在此过程中________． 图7—15—14 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)如图7－15－15所示，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l1＝18.0 cm和l2＝12.0 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． 图7—15—15 解析：(1)一定量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程＝可知，Tb>Ta，即气体的温度一直升高，A错；一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大，B对；气体体积膨胀，对外做功，C对；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，由于ΔU＞0、W＜0，故Q＞0，气体吸热，D对；由Q＝ΔU－W可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，E错． (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. 图7—15—16 此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)① 式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小． 由玻意耳定律有 p1l1＝pl1′② p2l2＝pl2′③ 两边气柱长度的变化量大小相等 l1′－l1＝l2－l2′④ 由①②③④式和题给条件得 l1′＝22.5 cm⑤ l2′＝7.5 cm⑥ 答案：(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm 4．(2023年年高考·课标全国卷Ⅲ)一种测量稀薄气体压强的仪器如图7－15－17(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7－15－17(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ρ，重力加速度大小为g.求： 图7—15—17 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强． 解：(1)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 V＝V0＋πd2l① V1＝πd2h② 由力学平衡条件得p1＝p＋ρgh③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV＝p1V1④ 联立①②③④式得p＝⑤ (2)由题意知h≤l⑥ 联立⑤⑥式有p≤⑦ 该仪器能够测量的最大压强为pmax＝⑧ 5．(2023年年高考·课标全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度． 解析：由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故ΔQ＝0，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，气体对外界做功，即W<0，根据热力学第一定律可知：ΔU＝ΔQ＋W<0，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：PV＝nRT， 又ρ＝，m为容器内气体质量联立得：ρ＝ 取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界． 答案：(1)低于　(2)大于 6．(2023年年高考·课标全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体． (1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； (2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强． 解：(1)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1. 假设体积为V0，压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1，由玻意耳定律得：p0V0＝p1V1 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为： V1′＝V1－V0 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2， 体积为V2.由玻意耳定律得：p2V2＝10p1V′ 联立①②③式并代入数据得：p2＝3.2×107 Pa (2)设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔的温度为T1，气体压强为p3，由查理定律得：＝ 联立④⑤式并代入数据得：p3＝1.6×108 Pa 7．(2023年年高考·课标全国卷Ⅱ)(1)如7－15－18 p－V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1________N2，T1________T3，T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”) 图7—15—18 (2)如图7—15—19所示，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求： 图7—15—19 ①抽气前氢气的压强； ②抽气后氢气的压强和体积． 解析：(1)1、2等体积，2、3等压强 由pV＝nRT得：＝，V1＝V2，故＝，可得：T1＝2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2； 由于p1V1＝p3V3；故T1＝T3； 则T3>T2，又p2＝p3，2状态分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大．故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3. (2)①设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得 (p10－p)·2S＝(p0－p)·S① 得p10＝(p0＋p)② ②设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氢气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有 p2S＝p1·2S③ 由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④ p2V2＝p0·V0⑤ 由于两活塞用刚性杆连接，故 V1–2V0＝2(V0－V2)⑥ 联立②③④⑤⑥式解得 p1＝p0＋p⑦ V1＝⑧ 答案：(1)大于　等于　大于 (2)①(p0＋p)　②p0＋p　 8．(2023年年高考·课标全国卷