2020届高考物理复习专题《选修3-3》强化练习题

1．(2019·贵阳模拟)(1)下列关于固体、液体和气体的说法正确的是(　　)

A．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的

B．液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力

C．固体、液体和气体中都会有扩散现象发生

D．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

E．某些固体在熔化过程中，虽然吸收热量但温度却保持不变

(2)如图，一上端开口、下端封闭的足够长的细玻璃管竖直放置，管中用一段长H＝25 cm的水银柱封闭一段长L＝20 cm的空气，大气压强p0＝75 cmHg，开始时封闭气体的温度为27 ℃.现将玻璃管在竖直平面内

①缓慢转动半周至开口向下，求此时封闭空气的长度；

②缓慢转动至水平后，再将封装气体温度升高到37 ℃，求此时封闭空气的长度．

2．(2019·全国卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_________

_____________________________________________________.

实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以___________________________________________________

_____________________________________________________.

为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_______________

_____________________________________________________.

(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2.0 cm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2.0 cm.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76 cmHg，环境温度为296 K.

(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．(2019·江苏卷)(1)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体________．

A．分子的无规则运动停息下来

B．每个分子的速度大小均相等

C．分子的平均动能保持不变

D．分子的密集程度保持不变

(2)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)．分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如题图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置．

(3)如题图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．

4．(2019·新乡模拟)(1)下列说法正确的是________．

A．饱和汽压随温度的升高而减小

B．若一定质量的理想气体等压膨胀，则气体一定吸热

C．0 ℃冰的分子平均动能小于0 ℃水的分子平均动能

D．在水中的花粉小颗粒做布朗运动，水的温度越高，布朗运动越剧烈

E．当两个分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子间的作用力一定越大

(2)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态B时的热力学温度TB＝300 K，求：

①该气体在状态A时的热力学温度TA和状态C时的热力学温度TC；

②该气体从状态A到状态C的过程中，气体内能的变化量ΔU以及该过程中气体从外界吸收的热量Q.

5．(2019·全国卷Ⅱ)(1)如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，N2________N3(选填“大于”“小于”或“等于”)．

(2)如图，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：

(ⅰ)抽气前氢气的压强；

(ⅱ)抽气后氢气的压强和体积．

6．(2018·全国卷Ⅲ)(1)如图所示，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________．

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)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，左边气柱的压强为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．

参

1．(2019·贵阳模拟)(1)下列关于固体、液体和气体的说法正确的是(　　)

A．固体中的分子是静止的，液体、气体中的分子是运动的

B．液体表面层中分子间的相互作用力表现为引力

C．固体、液体和气体中都会有扩散现象发生

D．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

E．某些固体在熔化过程中，虽然吸收热量但温度却保持不变

(2)如图，一上端开口、下端封闭的足够长的细玻璃管竖直放置，管中用一段长H＝25 cm的水银柱封闭一段长L＝20 cm的空气，大气压强p0＝75 cmHg，开始时封闭气体的温度为27 ℃.现将玻璃管在竖直平面内

①缓慢转动半周至开口向下，求此时封闭空气的长度；

②缓慢转动至水平后，再将封装气体温度升高到37 ℃，求此时封闭空气的长度．

解析：(1)无论固体、液体和气体，分子都是永不停息的做无规则运动，故A错误；当分子间距离为r0时，分子引力和斥力相等，液体表面层的分子比较稀疏，分子间距大于r0，所以分子间作用力表现为引力，故B正确；扩散现象与物体的状态无关，故固体、液体和气体都会有扩散现象发生；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，封闭气体压强与重力无关，故D错误；绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q＞0，即内能增加，故E正确．

(2)①初状态气体压强p1＝100 cmHg，末状态p2＝50 cmHg，设封闭气体长度设为L2，等温变化过程由气体实验定律

p1LS＝p2L2S，

可知L2＝40 cm；

②初状态气体压强p1＝100 cmHg，末状态p3＝75 cmHg，设封闭气体长度设为L3，初始状态温度T1＝300 K，末状态温度T3＝310 K，

由气体实验定律，＝，

可知L3＝27.6 cm.

答案：(1)BCE　(2)①40 cm　②27.6 cm

2．(2019·全国卷Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_________

_____________________________________________________.

实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以___________________________________________________

_____________________________________________________.

为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_______________

_____________________________________________________.

(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2.0 cm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2.0 cm.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76 cmHg，环境温度为296 K.

(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．

解析：(1)油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积V，用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S，以计算厚度h＝.

(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h1，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p＝p0＋ρgh，②

p1＝p0－ρgh，③

式中，ρ、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＝41 cm；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＝312 K．⑧

答案：(1)使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积　油膜稳定后的表面积S.

(2)见解析

3．(2019·江苏卷)(1)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体________．

A．分子的无规则运动停息下来

B．每个分子的速度大小均相等

C．分子的平均动能保持不变

D．分子的密集程度保持不变

(2)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)．分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如题图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置．

(3)如题图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．

解析：(1)在没有外界影响的情况下，分子的无规则运动永不停息，分子的速率分布呈中间多两头少，不可能每个分子的速度大小均相等，选项A、B错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，只要温度不变，分子的平均动能就保持不变，由于体积不变，所以分子的密集程度保持不变，选项C、D正确．

(2)在小水滴表面层中，分子之间的距离较大，水分子之间的作用力表现为引力．由于平衡位置对应的分子势能最小，在小水滴表面层中，分子之间的距离较大，所以能够总体上反映小水滴表面层中水分子势能Ep的是图中C位置．

(3)A→B过程W1＝－p(VB－VA)，

B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU，

则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)，

代入数据得W＝1 500 J.

答案：(1)CD　(2)引力　C　(3)见解析

4．(2019·新乡模拟)(1)下列说法正确的是________．

A．饱和汽压随温度的升高而减小

B．若一定质量的理想气体等压膨胀，则气体一定吸热

C．0 ℃冰的分子平均动能小于0 ℃水的分子平均动能

D．在水中的花粉小颗粒做布朗运动，水的温度越高，布朗运动越剧烈

E．当两个分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子间的作用力一定越大

(2)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态B时的热力学温度TB＝300 K，求：

①该气体在状态A时的热力学温度TA和状态C时的热力学温度TC；

②该气体从状态A到状态C的过程中，气体内能的变化量ΔU以及该过程中气体从外界吸收的热量Q.

解析：(1)对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大，故A错误；一定质量的理想气体等压膨胀，则压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，内能增加，气体对外做功，一定吸热，故B正确；温度是分子平均动能的标志，0 ℃的冰和水分子平均动能相等，故C错误；布朗运动随着水温的升高，运动越剧烈，故D正确；分子力表现为斥力时，间距减小，分子间作用力变大，故E正确．

(2)①气体从状态A到状态B过程做等容变化，有

＝，

解得TA＝900 K，

气体从状态B到状态C过程做等压变化，有

＝

解得TC＝900 K；

②因为状态A和状态C温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在该过程中：ΔU＝0.气体从状态A到状态B过程体积不变，气体从状态B到状态C过程对外做功，故气体从状态A到状态C的过程中，外界对气体所做的功为W＝－pΔV＝－200 J，

由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，

解得Q＝200 J.

答案：(1)BDE

(2)①TA＝900 K　TC＝900 K　②ΔU＝0　Q＝200 J

5．(2019·全国卷Ⅱ)(1)如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，N2________N3(选填“大于”“小于”或“等于”)．

(2)如图，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：

(ⅰ)抽气前氢气的压强；

(ⅱ)抽气后氢气的压强和体积．

解析：(1)从状态1到状态3，由理想气体状态方程知＝知T1＝T3；从状态1到状态2，体积不变，分子密集程度相等，由理想气体状态方程知＝知T1＝2T2，温度高则碰撞次数多，故N1>N2；从状态2到状态3，温度升高，分子平均动能增大，但压强不变，则碰撞次数减少，故N2＞N3.

(2)(ⅰ)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)·S，①

得p10＝(p0＋p)；②

(ⅱ)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氦气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有

p2·S＝p1·2S，③

由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0，④

p2V2＝p0·V0，⑤

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＋p，⑦

V1＝.⑧

答案：(1)大于　等于　大于　(2)见解析

6．(2018·全国卷Ⅲ)(1)如图所示，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________．

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)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，左边气柱的压强为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．

解析：(1) 一定质量的理想气体从a到b的过程，体积增大，对外做功；压强增大，由理想气体状态方程＝C可知，温度一直升高，内能一直增加；根据热力学第一定律，可知气体一直从外界吸热，气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，选项A、E错误，B、C、D正确．

(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，此时原左、右两边气体长度分别变为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．

由玻意耳定律有p1l1＝pl1′，②

p2l2＝pl2′，③

l1′－l1＝l2－l2′，④

由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm，⑤

l2′＝7.5 cm.⑥

答案：(1)BCD　(2)22.5 cm　7.5 cm