三年高考（2017-2019）高考物理真題分項(xiàng)匯編 專題15 選修3-3（含解析）

專題15 選修3-31（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（5分）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度_（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度_（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度?！敬鸢浮康陀?大于【解析】由題意可知，容器與活塞絕熱性能良好，容器內(nèi)氣體與外界不發(fā)生熱交換，故，但活塞移動(dòng)的過(guò)程中，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，則容器內(nèi)氣體正在膨脹，體積增大，氣體對(duì)外界做功，即，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知：，故容器內(nèi)氣體內(nèi)能減小，溫度降低，低于外界溫度。最終容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)和外界氣體壓強(qiáng)相同，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：，又，m為容器內(nèi)氣體質(zhì)量。聯(lián)立得：，取容器外界質(zhì)量也為m的一部分氣體，由于容器內(nèi)溫度T低于外界溫度，故容器內(nèi)氣體密度大于外界。2（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（10分）熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3，使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 。氬氣可視為理想氣體。（1）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；（2）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。【答案】（1）p2=3.2×107 Pa （2）p3=1.6×108 Pa【解析】（1）設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0，壓強(qiáng)為p0；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1。假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí)，其體積膨脹為V1。由玻意耳定律p0V0=p1V1 被壓入進(jìn)爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為 設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2，體積為V2。由玻意耳定律p2V2=10p1 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=3.2×107 Pa （2）設(shè)加熱前爐腔的溫度為T0，加熱后爐腔溫度為T1，氣體壓強(qiáng)為p3，由查理定律 聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得p3=1.6×108 Pa 3（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（5分）如p-V圖所示，1、2、3三個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè)不同狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù)，則N1_N2，T1_T3，N2_N3。（填“大于”“小于”或“等于”）【答案】大于 等于 大于【解析】1、2等體積，2、3等壓強(qiáng)由pV=nRT得：=，V1=V2，故=，可得：T1=2T2，即T1>T2，由于分子密度相同，溫度高，碰撞次數(shù)多，故N1>N2；由于p1V1= p3V3；故T1=T3；則T3>T2，又p2=p3，2狀態(tài)分析密度大，分析運(yùn)動(dòng)緩慢，單個(gè)分子平均作用力小，3狀態(tài)分子密度小，分子運(yùn)動(dòng)劇烈，單個(gè)分子平均作用力大。故3狀態(tài)碰撞容器壁分子較少，即N2>N3。4（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（10分）如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成，容器平放在地面上，汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí)，氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強(qiáng)為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺３植蛔?，活塞沒(méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處，求：（1）抽氣前氫氣的壓強(qiáng)；（2）抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。【答案】（1）p10=（p0+p） （2）【解析】（1）設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10，根據(jù)力的平衡條件得（p10p）·2S=（p0p）·S得p10=（p0+p）（2）設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p1和V1，氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p2和V2，根據(jù)力的平衡條件有p2·S=p1·2S由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0p2V2=p0·V0由于兩活塞用剛性桿連接，故V12V0=2（V0V2）聯(lián)立式解得5（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（5分）用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_。為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是_?！敬鸢浮渴褂退嵩跍\盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積 油膜穩(wěn)定后得表面積S?！窘馕觥坑湍しy(cè)量分子大小需要形成單分子油膜，故而需要減少油酸濃度；一滴油酸的體積非常微小不易準(zhǔn)確測(cè)量，故而使用累積法，測(cè)出N滴油酸溶液的體積V，用V與N的比值計(jì)算一滴油酸的體積；由于形成單分子油膜，油膜的厚度h可以認(rèn)為是分子直徑，故而還需要測(cè)量出油膜的面積S，以計(jì)算厚度。6（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）（10分）如圖，一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置，管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細(xì)管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無(wú)水銀滴落，管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，環(huán)境溫度為296 K。（1）求細(xì)管的長(zhǎng)度；（2）若在倒置前，緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時(shí)密封氣體的溫度。【答案】（1）L=41 cm （2）T=312 K【解析】（1）設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時(shí)，設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強(qiáng)為p；細(xì)管倒置時(shí)，氣體體積為V1，壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律有pV=p1V1 由力的平衡條件有p=p0+gh p1=p0gh 式中，、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強(qiáng)。由題意有V=S（Lh1h） V1=S（Lh） 由式和題給條件得L=41 cm （2）設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T0和T，由蓋呂薩克定律有 由式和題給數(shù)據(jù)得T=312 K 7（2019·北京卷）下列說(shuō)法正確的是A溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度B內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能的總和C氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān)D氣體膨脹對(duì)外做功且溫度降低，分子的平均動(dòng)能可能不變【答案】A【解析】根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志確定氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的程度和分子平均動(dòng)能變化，內(nèi)能是分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)總和，由氣體壓強(qiáng)宏觀表現(xiàn)確定壓強(qiáng)。A溫度是分子平均動(dòng)能標(biāo)志，所以溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，故A正確；B內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和，故B錯(cuò)誤；C由壓強(qiáng)公式可知，氣體壓強(qiáng)除與分子平均動(dòng)能（溫度）有關(guān)，還與體積有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以溫度降低，分子平均動(dòng)能一定變小，故D錯(cuò)誤。8（2019·江蘇卷）在沒(méi)有外界影響的情況下，密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間后，該氣體A分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來(lái)B每個(gè)分子的速度大小均相等C分子的平均動(dòng)能保持不變D分子的密集程度保持不變【答案】CD【解析】分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)則為分子的熱運(yùn)動(dòng)，由分子動(dòng)理論可知，分子熱運(yùn)動(dòng)不可能停止，故A錯(cuò)誤；密閉容器內(nèi)的理想氣體，溫度不變，所以分子平均動(dòng)能不變，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都相等，故B錯(cuò)誤，C正確；由于沒(méi)有外界影響且容器密閉，所以分子的密集程度不變，故D正確。9（2019·江蘇卷）由于水的表面張力，荷葉上的小水滴總是球形的在小水滴表面層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為 （選填“引力”或“斥力”）分子勢(shì)能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖象如題13A-1圖所示，能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖中 （選填“A”“B”或“C”）的位置【答案】引力 C【解析】由于在小水滴表面層中，水分子間的距離大于，所以水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為引力，由于當(dāng)分子間距離為時(shí)，分子間作用力為0，分子勢(shì)能最小即圖中的B點(diǎn)，由于表面層中分子間距大于 ，所以能總體反映小水滴表面層中水分子勢(shì)能的是C位置。 10（2019·江蘇卷）如題13A-2圖所示，一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷AB的等壓過(guò)程，BC的絕熱過(guò)程（氣體與外界無(wú)熱量交換），其中BC過(guò)程中內(nèi)能減少900 J求ABC過(guò)程中氣體對(duì)外界做的總功【答案】W=1 500 J【解析】由題意可知，過(guò)程為等壓膨脹，所以氣體對(duì)外做功為：，過(guò)程：由熱力學(xué)第一定律得：，則氣體對(duì)外界做的總功為：，代入數(shù)據(jù)解得：。11（2018·北京卷）關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是A氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無(wú)關(guān)B布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C分子間同時(shí)存在著引力和斥力D分子間的引力總是隨分子間距增大而增大【答案】C【解析】擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散越快，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)為懸浮在液體中固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)，固體小顆粒運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，是液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性的間接反映，故B錯(cuò)誤；分子間斥力與引力是同時(shí)存在，而分子力是斥力與引力的合力，分子間的引力和斥力都是隨分子間距增大而減??；當(dāng)分子間距小于平衡位置時(shí)，表現(xiàn)為斥力，即引力小于斥力，而分子間距大于平衡位置時(shí)，分子表現(xiàn)為引力，即斥力小于引力，但總是同時(shí)存在的，故C正確，D錯(cuò)誤?！军c(diǎn)睛】本題考查了布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散以及分子間的作用力的問(wèn)題；注意布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散都說(shuō)明了分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，都與溫度有關(guān)；分子間的斥力和引力總是同時(shí)存在的。12（2018·江蘇卷）如圖所示，一支溫度計(jì)的玻璃泡外包著紗布，紗布的下端浸在水中。紗布中的水在蒸發(fā)時(shí)帶走熱量，使溫度計(jì)示數(shù)低于周圍空氣溫度。當(dāng)空氣溫度不變，若一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)該溫度計(jì)示數(shù)減小，則_。A空氣的相對(duì)濕度減小B空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)增大C空氣中水的飽和氣壓減小D空氣中水的飽和氣壓增大【答案】A【解析】溫度計(jì)示數(shù)減小說(shuō)明蒸發(fā)加快，空氣中水蒸汽的壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因空氣的飽和氣壓只與溫度有關(guān)，空氣溫度不變，所以飽和氣壓不變，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)濕度的定義，空氣的相對(duì)濕度減小，選項(xiàng)A正確。【點(diǎn)睛】本題考查濕度溫度計(jì)的原理、分子速率分布的特點(diǎn)和熱力學(xué)第一定律，解題的關(guān)鍵是要理解熱力學(xué)的基本概念、弄清熱力學(xué)第一定律各物理量的含義，注意氣體等壓變化過(guò)程中（CA）應(yīng)用計(jì)算外界對(duì)氣體做的功。13（2018·江蘇卷）一定量的氧氣貯存在密封容器中，在T1和T2溫度下其分子速率分布的情況見(jiàn)右表則T1_（選填“大于”“小于”或“等于”）T2。若約10%的氧氣從容器中泄漏，泄漏前后容器內(nèi)溫度均為T1，則在泄漏后的容器中，速率處于400500 m/s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比_（選填“大于”“小于”或“等于”）18.6%。【答案】大于 等于【解析】分子速率分布與溫度有關(guān)，溫度升高，分子的平均速率增大，速率大的分子數(shù)所占比例增加，速率小的分子數(shù)所占比例減小，所以T1大于T2；泄漏前后容器內(nèi)溫度不變，則在泄漏后的容器中，速率處于400500 m/s區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比不變，仍為18.6%。14（2018·全國(guó)II卷）對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說(shuō)法正確的是_。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）A氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能B氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢(shì)能C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D氣體體積變化時(shí)，其內(nèi)能可能不變E氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能【答案】BDE【解析】氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和，故AC錯(cuò)，BE對(duì)；根據(jù)熱力學(xué)第一定律知道 ，改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能可能不變，故D正確。15（2018·全國(guó)III卷）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如pV圖中從a到b的直線所示。在此過(guò)程中_。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）A氣體溫度一直降低B氣體內(nèi)能一直增加C氣體一直對(duì)外做功D氣體一直從外界吸熱E氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功【答案】BCD【解析】一定質(zhì)量的理想氣體從a到b的過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知?dú)怏w的內(nèi)能一直增加，選項(xiàng)B正確；由于從a到b的過(guò)程中氣體的體積增大，所以氣體一直對(duì)外做功，選項(xiàng)C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，從a到b的過(guò)程中，氣體一直從外界吸熱，選項(xiàng)D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對(duì)外做功，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。16（2018·新課標(biāo)I卷）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程、到達(dá)狀態(tài)e，對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是_。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）A過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B過(guò)程中氣體對(duì)外界做正功C過(guò)程中氣體從外界吸收了熱量D狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小【答案】BDE【解析】本題考查對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體的VT圖線的理解、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律、理想氣體內(nèi)能及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。由理想氣體狀態(tài)方程paVa/Ta=pbVb/Tb可知，pb>pa，即過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過(guò)程中氣體體積增大，所以過(guò)程中氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)B正確；過(guò)程中氣體體積不變，對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，過(guò)程中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確；由理想氣體狀態(tài)方程pdVd/Td=pbVb/Tb可知，狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，選項(xiàng)E正確。17（2018·江蘇卷）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2.0×105 Pa，經(jīng)歷ABCA的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程中對(duì)外界放出61.4 J熱量。求該氣體在AB過(guò)程中對(duì)外界所做的功?！敬鸢浮繗怏w對(duì)外界做的功為138.6 J【解析】整個(gè)過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功W=WAB+WCA，且WCA=pA（VCVA）由熱力學(xué)第一定律U=Q+W，得WAB=（Q+WCA）代入數(shù)據(jù)得WAB=138.6 J，即氣體對(duì)外界做的功為138.6 J18（2018·全國(guó)II卷）如圖，一豎直放置的氣缸上端開(kāi)口，氣缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動(dòng)，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計(jì)他們之間的摩擦。開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，上、下方氣體壓強(qiáng)均為p0，溫度均為T0。現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過(guò)程中氣體對(duì)外所做的功。重力加速度大小為g?！敬鸢浮俊窘馕觥坑捎诨钊幱谄胶鉅顟B(tài)所以可以利用活塞處于平衡狀態(tài)，求封閉氣體的壓強(qiáng)，然后找到不同狀態(tài)下氣體參量，計(jì)算溫度或者體積。開(kāi)始時(shí)活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過(guò)程，直至活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T1，壓強(qiáng)為p1，根據(jù)查理定律有根據(jù)力的平衡條件有聯(lián)立式可得此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，直至活塞剛好到達(dá)b處，設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2。根據(jù)蓋呂薩克定律有式中V1=SHV2=S（H+h）聯(lián)立式解得從開(kāi)始加熱到活塞到達(dá)b處的過(guò)程中，汽缸中的氣體對(duì)外做的功為19（2018·全國(guó)III卷）在兩端封閉、粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管內(nèi)有一股水銀柱，水銀柱的兩端各封閉有一段空氣。當(dāng)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊空氣柱的長(zhǎng)度分別為l1=18.0 cm和l2=12.0 cm，左邊氣體的壓強(qiáng)為12.0 cmHg?，F(xiàn)將U形管緩慢平放在水平桌面上，沒(méi)有氣體從管的一邊通過(guò)水銀逸入另一邊。求U形管平放時(shí)兩邊空氣柱的長(zhǎng)度。在整個(gè)過(guò)程中，氣體溫度不變。【答案】7.5 cm【解析】設(shè)U形管兩端豎直朝上時(shí)，左、右兩邊氣體的壓強(qiáng)分別為p1和p2。U形管水平放置時(shí)，兩邊氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p，此時(shí)原左、右兩邊氣體長(zhǎng)度分別變?yōu)閘1和l2。由力的平衡條件有式中為水銀密度，g為重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1=pl1p2l2=pl2l1l1=l2l2由式和題給條件得l1=22.5 cml2=7.5 cm20（2018·新課標(biāo)I卷）如圖，容積為V的汽缸由導(dǎo)熱材料制成，面積為S的活塞將汽缸分成容積相等的上下兩部分，汽缸上部通過(guò)細(xì)管與裝有某種液體的容器相連，細(xì)管上有一閥門K。開(kāi)始時(shí)，K關(guān)閉，汽缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強(qiáng)均為p0，現(xiàn)將K打開(kāi)，容器內(nèi)的液體緩慢地流入汽缸，當(dāng)流入的液體體積為時(shí)，將K關(guān)閉，活塞平衡時(shí)其下方氣體的體積減小了，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，外界溫度保持不變，重力加速度大小為g。求流入汽缸內(nèi)液體的質(zhì)量。【答案】【解析】設(shè)活塞再次平衡后，活塞上方氣體的體積為，壓強(qiáng)為；下方氣體的體積為，壓強(qiáng)為。在活塞下移的過(guò)程中，活塞上、下方氣體的溫度均保持不變，由玻意耳定律得由已知條件得設(shè)活塞上方液體的質(zhì)量為m，由力的平衡條件得聯(lián)立以上各式得21（2018·北京卷）以下關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是A水流速度越大，水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈B水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運(yùn)動(dòng)停止C水的溫度越高，水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈D水的溫度升高，每一個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)速率都會(huì)增大【答案】C【解析】水流速度是機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度，不能反映熱運(yùn)動(dòng)情況，A錯(cuò)誤；分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；水的溫度升高，水分子的平均速率增大，并非每一個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，D錯(cuò)誤；選項(xiàng)C說(shuō)法正確。【名師點(diǎn)睛】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但單個(gè)分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，單個(gè)分子在高溫時(shí)速率可能較小。22（2017·新課標(biāo)卷）氧氣分子在0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說(shuō)法正確的是_。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）A圖中兩條曲線下面積相等B圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 時(shí)的情形D圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E與0 時(shí)相比，100 時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【答案】ABC【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，不同溫度下相同速率的分子所占比例不同，溫度越高，速率大的分子占比例越高，故虛線為0 ，實(shí)線是100 對(duì)應(yīng)的曲線，曲線下的面積都等于1，故相等，所以ABC正確?！久麕燑c(diǎn)睛】本題主要抓住溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，不同溫度下相同速率的分子所占比例不同的特點(diǎn)。23（2017·新課標(biāo)卷）如圖，用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開(kāi)，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說(shuō)法正確的是_。A氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功E氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變【答案】ABD【解析】氣體向真空擴(kuò)散過(guò)程中不對(duì)外做功，且又因?yàn)闅飧捉^熱，可知?dú)怏w自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；氣體在被壓縮的過(guò)程中活塞對(duì)氣體做功，因氣缸絕熱，則氣體內(nèi)能增大，選項(xiàng)BD正確；氣體在被壓縮的過(guò)程中，因氣體內(nèi)能增加，則溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增加，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；故選ABD。【名師點(diǎn)睛】此題考查學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和運(yùn)用能力；要知道氣體在向真空膨脹時(shí)不對(duì)外做功；絕熱狀態(tài)時(shí)Q=0；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。24（2017·江蘇卷）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其VT圖象如圖12A1圖所示下列說(shuō)法正確的有_（A）AB的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功（B）AB的過(guò)程中，氣體放出熱量（C）BC的過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變（D）ABC的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加【答案】BC【解析】由圖知AB的過(guò)程中，溫度不變，體積減小，故外界對(duì)氣體做功，所以A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)定律知，AB的過(guò)程中，氣體放出熱量，B正確；BC的過(guò)程為等壓變化，氣體壓強(qiáng)不變，C正確；ABC的過(guò)程中，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故D錯(cuò)誤【名師點(diǎn)睛】?jī)蓚€(gè)過(guò)程：A到B等溫變化，B到C等壓變化25（2017·新課標(biāo)卷）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到狀態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是_（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。A在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量E在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量【答案】ABD【解析】在過(guò)程ab中，體積不變，外界不對(duì)氣體做功，氣體也不對(duì)外界做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，A正確，C錯(cuò)誤；在過(guò)程ca中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，壓強(qiáng)不變，溫度降低，故內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律可得氣體向外界放出熱量，B正確，E錯(cuò)誤；在過(guò)程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，D正確?！久麕燑c(diǎn)睛】本題考查了理想氣體的三種特殊狀態(tài)變化，等容變化、等壓變化和等溫變化，考查了其中氣體與外界的能量交換情況及熱力學(xué)第一定律，解題時(shí)要分析清楚圖象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律解題。26（2017·江蘇卷）題12A2（甲）和（乙）圖中是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動(dòng)位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30 s，兩方格紙每格表示的長(zhǎng)度相同比較兩張圖片可知：若水溫相同，_（選填“甲”或“乙”）中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同，_（選填“甲”或“乙”）中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈【答案】甲 乙【解析】溫度相同，顆粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，所以若水溫相同，甲中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，故乙中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈【名師點(diǎn)睛】本題主要考查布朗運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)與懸浮在液體中顆粒的大小及液體的溫度有關(guān)27（2017·江蘇卷）科學(xué)家可以運(yùn)用無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究生物蛋白分子資料顯示，某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol，其分子可視為半徑為3×109 m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol1請(qǐng)估算該蛋白的密度。（計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）【答案】【解析】摩爾體積由密度，解得代入數(shù)據(jù)得 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查阿伏加德羅常數(shù)，摩爾質(zhì)量、摩爾體積等物理量間的關(guān)系，記得公式，用心計(jì)算，小心有效數(shù)字的要求即可28（2017·新課標(biāo)卷）如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管（容積可忽略）連通，閥門K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞（質(zhì)量、體積均可忽略）。初始時(shí)，三個(gè)閥門均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過(guò)K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27 ，汽缸導(dǎo)熱。（i）打開(kāi)K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)；（ii）接著打開(kāi)K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置；（iii）再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ，求此時(shí)活塞下方氣體的壓強(qiáng)?！敬鸢浮浚╥）V/2 2p0 （i i ） 頂部 （i i i） 1.6 p0【解析】（i）設(shè)打開(kāi)K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1。依題意，被活塞分開(kāi)的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過(guò)程。由玻意耳定律得聯(lián)立式得（ii）打開(kāi)K3后，由式知，活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2（）時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2，由玻意耳定律得由式得由式知，打開(kāi)K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時(shí)p2為（iii）設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1=300 K升高到T2=320 K的等容過(guò)程中，由查理定律得將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式得p3=1.6p0【名師點(diǎn)睛】本題重點(diǎn)考查理想氣體的狀態(tài)方程，在分析的時(shí)候注意，氣缸導(dǎo)熱，即第一個(gè)過(guò)程為等溫變化，審題的時(shí)候注意關(guān)鍵字眼。29（2017·新課標(biāo)卷）一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度T0時(shí)的密度為0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g。（i）求該熱氣球所受浮力的大小；（ii）求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；（iii）設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0，求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量?！敬鸢浮浚╥） （ii） （iii）【解析】（i）設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度T0時(shí)的體積為V0，密度為溫度為T時(shí)的體積為VT，密度為：由蓋-呂薩克定律可得：聯(lián)立解得：氣球所受的浮力為：聯(lián)立解得：()氣球內(nèi)熱空氣所受的重力：聯(lián)立解得：()設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m，由力的平衡條件可知：mg=fGm0g聯(lián)立可得： 【名師點(diǎn)睛】此題是熱學(xué)問(wèn)題和力學(xué)問(wèn)題的結(jié)合題；關(guān)鍵是知道阿基米德定律，知道溫度不同時(shí)氣體密度不同；能分析氣球的受力情況列出平衡方程。30（2017·新課標(biāo)卷）一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖（a）所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管K1和K2。K1長(zhǎng)為l，頂端封閉，K2上端與待測(cè)氣體連通；M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開(kāi)始測(cè)量時(shí)，M與K2相通；逐漸提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高，此時(shí)水銀已進(jìn)入K1，且K1中水銀面比頂端低h，如圖（b）所示。設(shè)測(cè)量過(guò)程中溫度、與K2相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)均保持不變。已知K1和K2的內(nèi)徑均為d，M的容積為V0，水銀的密度為，重力加速度大小為g。求：（i）待測(cè)氣體的壓強(qiáng)；（ii）該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)。【答案】（i） （ii）【解析】（i）水銀面上升至M的下端使玻璃泡中的氣體恰好被封住，設(shè)此時(shí)被封閉的氣體的體積為V，壓強(qiáng)等于待測(cè)氣體的壓強(qiáng)p。提升R，直到K2中水銀面與K1頂端等高時(shí)，K1中的水銀面比頂端低h；設(shè)此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，則由力學(xué)平衡條件得整個(gè)過(guò)程為等溫過(guò)程，由玻意耳定律得聯(lián)立式得（ii）由題意知聯(lián)立式有該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)為【名師點(diǎn)睛】此題主要考查玻意耳定律的應(yīng)用，解題關(guān)鍵是確定以哪一部分氣體為研究對(duì)象，并能找到氣體在不同狀態(tài)下的狀態(tài)參量，然后列方程求解。 20