2020高考物理 增值增分特訓 選修3－3（通用）

【大題型專練之勿忘選考題】2020高考物理增值增分特訓：選修33 專練定位本專練主要解決高考的選修模塊的選考題通過對各省命題規(guī)律的研究可以發(fā)現(xiàn)，以下幾種命題形式是高考的熱點：熱學基本知識與熱力學定律應用的組合；熱力學定律應用與氣體實驗定律的組合；波速公式、波的圖象、波動和振動關系的應用；光的折射定律和全反射的應用；光的本性的考查；核反應和質能方程的應用；光電效應的基本規(guī)律；玻爾理論和能級躍遷；動量守恒定律的應用應考策略構建知識網(wǎng)絡，根據(jù)知識網(wǎng)絡梳理知識要點，同時對熱點題型進行針對性訓練由于高考對本部分內容要求較低，復習中要抓基礎，重全面，防止遺漏知識要點選修33(限時：40分鐘)1(2020·重慶·10)(1)某未密閉房間內的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內空氣緩慢加熱，當室內空氣溫度高于室外空氣溫度時()A室內空氣的壓強比室外的小B室內空氣分子的平均動能比室外的大C室內空氣的密度比室外的大D室內空氣對室外空氣做了負功(2)汽車未裝載貨物時，某個輪胎內氣體的體積為V0，壓強為p0；裝載貨物后，該輪胎內氣體的壓強增加了p.若輪胎內氣體視為理想氣體，其質量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內氣體體積的變化量答案(1)B(2)V0解析(1)房間沒有密閉，對房間內氣體加熱時，內外壓強始終相等，但溫度升高時，氣體分子的平均動能變大，A項錯，B項對此時室內外空氣密度應相等，C項錯室內氣體膨脹對外做功，對室外氣體做正功，D項錯(2)對輪胎內氣體進行研究：由于等溫變化則有p0V0(p0p)V所以VV0所以VVV0V02 (2020·江蘇·12)如圖1所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，AB和CD為等溫過程，BC和DA為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”圖1(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_AAB過程中，外界對氣體做功BBC過程中，氣體分子的平均動能增大CCD過程中，單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多DDA過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中，內能減小的過程是_(選填“AB”、“BC”、“CD”或“DA”)若氣體在AB過程中吸收63 kJ的熱量，在CD過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為_kJ.(3)若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為10 L，在B狀態(tài)時壓強為A狀態(tài)時的.求氣體在B狀態(tài)時單位體積內的分子數(shù)(已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023mol1，計算結果保留一位有效數(shù)字)答案(1)C(2)BC25(3)4×1025m3解析(1)由理想氣體狀態(tài)方程和熱力學第一定律分析，AB為等溫過程，內能不變，氣體的體積增大，氣體對外做功，A錯；BC過程為絕熱過程，氣體體積增大對外做功，因此內能減小，氣體分子的平均動能減小，B錯；CD為等溫過程，氣體體積減小，單位體積內的分子數(shù)增多，單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C正確； DA為絕熱過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，內能增大，溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線變化，D錯(2)在以上循環(huán)過程中，內能減少的過程是BC.由熱力學第一定律UQW得W25 kJ.(3)AB為等溫過程有pAVApBVB，解得VB15 L，B狀態(tài)時單位體積內分子數(shù)n，解得n4×1025m3.3 (1)關于熱力學定律，下列說法正確的是_A物體的溫度不能降到0 KB一定量氣體，吸熱200 J，內能減少20 J，氣體對外做功220 JC任何固體在全部熔化前，溫度都是保持不變的D利用高科技手段，可以將流散到周圍環(huán)境中的內能重新收集起來加以利用而不引起其他變化E一定質量的100 °C的水吸收熱量后變成100 °C的水蒸氣，則吸收的熱量大于增加的內能(2)如圖2甲所示，地面上放置有一內壁光滑的圓柱形導熱汽缸，汽缸的橫截面積S2.5×103 m2.汽缸內部有一質量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一個力傳感器，傳感器通過一根細桿與天花板固定好汽缸內密封有溫度t027 °C，壓強為p0的理想氣體，此時力傳感器的讀數(shù)恰好為0.若外界大氣的壓強p0不變，當密封氣體溫度t升高時力傳感器的讀數(shù)F也變化，描繪出Ft圖象如圖乙所示，求：圖2力傳感器的讀數(shù)為5 N時，密封氣體的溫度t；外界大氣的壓強p0.答案(1)ABE(2)32 °C1.2×105 Pa解析(1)0 K為宇宙的最低溫度，只能接近不能達到，選項A正確；由熱力學第二定律可知，UQW，W20 J200 J220 J，選項B正確；只有晶體在全部熔化前，溫度才是保持不變的，選項C錯誤；由熱力學定律可知，熱量的散失具有不可逆性，不能完全收集起來而不引起其他變化，選項D錯誤；一定質量的100 °C的水吸收熱量后變成100 °C的水蒸氣，內能不變，但體積增大，對外做功，說明吸收的熱量大于增加的內能，選項E正確(2)由題圖乙可知得出t32 °C溫度t1327 °C時，密封氣體的壓強p1p0p01.2×105 Pa密封氣體發(fā)生等容變化，則聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得p01.2×105 Pa4 (1)下列說法中正確的有_A“用油膜法估測分子大小”的實驗中，油酸分子的直徑等于油酸酒精溶液的體積除以相應油酸膜的面積B布朗運動中，懸浮在液體中的固體顆粒越小、液體的溫度越高，布朗運動越劇烈C質量、溫度都相同的氫氣和氧氣，分子平均動能不相同D液晶的光學性質與某些晶體相似，具有各向異性(2)如圖3所示，豎直放置的粗細均勻的U形管，右端封閉有一段空氣柱，兩管內水銀面高度差為h19 cm，封閉端空氣柱長度為L140 cm.為了使左、右兩管中的水銀面相平，(設外界大氣壓強p076 cmHg，空氣柱溫度保持不變)試問：圖3需從左管的開口端再緩慢注入高度多少的水銀柱？此時封閉端空氣柱的長度是多少？注入水銀過程中，外界對封閉空氣做_(填“正功”“負功” 或“不做功”)，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”)答案(1)BD(2)39 cm30 cm正功放熱解析(1)“用油膜法估測分子大小”的實驗中，油酸分子的直徑等于油酸酒精溶液中純油酸的體積除以相應油膜的面積，選項A錯誤；布朗運動與固體顆粒大小、液體溫度有關，固體顆粒越小、液體溫度越高，布朗運動越明顯，選項B正確；溫度是分子平均動能的標志，溫度相同，分子的平均動能就相同，選項C錯誤；根據(jù)液晶的特性，選項D正確(2)設U形管橫截面積為S，左、右兩管中的水銀面相平后，封閉端空氣柱長為L2.對空氣柱有(p019 cmHg)SL1p0SL2，得L230 cm故需要再注入39 cm的水銀柱正功放熱5(1)如圖4所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子沿x軸運動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離的變化關系如圖中曲線所示，圖中分子勢能的最小值為E0.若兩分子所具有的總能量為0，則下列說法中正確的是()圖4A乙分子在P點(xx2)時，加速度最大B乙分子在P點(xx2)時，其動能為E0C乙分子在Q點(xx1)時，處于平衡狀態(tài)D乙分子的運動范圍為xx1(2)如圖5所示，兩端開口的汽缸水平固定，A、B是兩個厚度不計的活塞，面積分別為S120 cm2，S210 cm2，它們之間用一根細桿連接，B通過水平細繩繞過光滑的定滑輪與質量為M的重物C連接，靜止時汽缸中的空氣壓強p11.2 atm，溫度T1600 K，汽缸兩部分的氣柱長均為L.已知大氣壓強p01 atm1.0×105 Pa，取g10 m/s2，缸內空氣可看做理想氣體，不計摩擦求：圖5重物C的質量M是多少；降低汽缸中氣體的溫度，活塞A將向右移動，在某溫度下活塞A靠近D處時處于平衡，此時缸內氣體的溫度是多少答案(1)BD(2)2 kg400 K解析(1)由題圖可知，乙分子在P點(xx2)時，動能最大，速度最大，加速度為零，由于兩分子總能量為零，所以，乙分子在P點(xx2)時有Ek(E0)0，解得EkE0，A錯誤，B正確；乙分子在Q點(xx1)時，動能并非最大，即加速度不等于零，不是平衡狀態(tài)，C錯誤；乙分子在x1處時，分子勢能為零，動能亦為零，由Ek0，EpEk0得乙分子的運動范圍為xx1，選項D正確(2)活塞整體受力平衡，則有p1S1p0S2p0S1p1S2Mg代入數(shù)據(jù)，得M2 kgA靠近D處時，后來，力的平衡方程沒變，所以氣體壓強沒變由等壓變化有代入數(shù)據(jù)得T2400 K6 (1)以下說法中正確的是_A現(xiàn)在教室內空氣中的氮氣和氧氣的分子平均動能相同B用活塞壓縮汽缸里的空氣，活塞對空氣做功52 J，這時空氣的內能增加了76 J，則空氣從外界吸熱128 JC有一分子a從無窮遠處靠近固定不動的分子b，當a、b間分子力為零時，它們具有的分子勢能一定最小D顯微鏡下觀察到的布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動E一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀物理過程都是不可逆的(2)潛水員在進行水下打撈作業(yè)時，有一種方法是將氣體充入被打撈的容器，利用浮力使容器浮出水面假設在深10 m的水底有一無底鐵箱倒扣在水底，鐵箱內充滿水，潛水員先用管子伸入容器內部，再用氣泵將空氣打入鐵箱內，排出部分水，如圖6所示已知鐵箱質量為560 kg，容積為1 m3，水底溫度恒為7 °C，外界大氣壓強恒為p01 atm1.0×105 Pa，水的密度為1.0×103 kg/m3，忽略鐵箱壁的厚度、鐵箱的高度及打入空氣的質量，求至少要打入多少體積的1 atm、27 °C的空氣才可使鐵箱浮起(g取10 m/s2)圖6答案(1)ACE(2)1.2 m3解析(1)溫度是分子平均動能的標志，教室中氮氣和氧氣溫度相同，故分子平均動能相同，選項A正確；根據(jù)熱力學第一定律，UWQ，可得Q76 J52 J24 J，選項B錯誤；分子力為零時，分子間的距離為r0，它們具有的分子勢能最小，選項C正確；布朗運動是固體懸浮顆粒的運動，選項D錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，選項E正確(2)設打入的空氣體積為V1，到湖底后，這部分空氣的體積為V2.湖底的壓強p2p0p水p0水gh2 atm鐵箱充氣后所受浮力為F浮水gV2上浮的條件是水gV2mg0有V2 m30.56 m3由理想氣體狀態(tài)方程有得V1·× m31.2 m3故至少需要打入1.2 m3的1 atm、27 °C的空氣7(1)如圖7是一定質量的理想氣體的pV圖，氣體從ABCDA完成一次循環(huán)，AB(圖中實線)和CD為等溫過程，溫度分別為T1和T2.下列說法中正確的是_圖7AT1>T2B從CD過程放出的熱量等于外界對氣體做的功C若氣體沿直線由AB，則氣體的溫度先降低后升高D從微觀角度講BC過程壓強降低是由于分子的密集程度減少而引起的E若BC過程放熱200 J，DA過程吸熱300 J，則DA過程氣體對外界做功100 J(2)如圖8所示，一上端開口的圓筒形導熱汽缸豎直靜置于地面，汽缸由粗、細不同的兩部分構成，粗筒的橫截面積是細筒橫截面積S(cm2)的2倍，且細筒足夠長粗筒中一個質量和厚度都不計的活塞將一定量的理想氣體封閉在粗筒內，活塞恰好在兩筒連接處且與上壁無作用，此時活塞相對于汽缸底部的高度h12 cm，大氣壓強p075 cmHg.現(xiàn)把體積為17S(cm3)的水銀緩緩地從上端倒在活塞上方，在整個過程中氣體溫度保持不變，不計活塞與汽缸壁間的摩擦求活塞靜止時下降的距離x.圖8答案(1)ABE(2)2 cm解析(1)pV圖線為反比例函數(shù)圖線，由理想氣體狀態(tài)方程C可知，圖線離原點越遠溫度越高，即T1>T2，A正確；從CD過程為等溫過程，氣體體積減小，壓強增大，由熱力學第一定律可知，B正確；從AB過程，虛線與等溫線AB的距離先增加再減小，氣體的溫度先升高再降低，C錯誤；從BC過程氣體體積不變，分子的密集程度不變，壓強降低是由于溫度減小，分子平均速率減小而引起的，D錯誤；狀態(tài)C、狀態(tài)D溫度相同有相同的內能，A、B溫度相同有相同的內能，由熱力學第一定律分析可得E正確(2)以汽缸內封閉氣體為研究對象初態(tài)壓強p1p075 cmHg，初態(tài)體積V12hS末態(tài)體積V22(hx)S末態(tài)壓強p2(p0x)由玻意耳定律可知p1V1p2V2即75×2×12S(75x172x)×2(12x)S化簡得x2104x2040解得x2 cm或x102 cm(舍)8 (1)以下說法正確的是_A氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，僅與單位體積內的分子數(shù)有關B氣體的壓強是由氣體分子間的吸引和排斥產(chǎn)生的C布朗運動是懸浮在液體中的小顆粒的運動，它說明分子不停息地做無規(guī)則熱運動D當分子間的引力和斥力平衡時，分子勢能最小E如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體的平均動能一定增大，因此壓強也必然增大(2)如圖9所示，用輕質活塞在汽缸內封閉一定質量理想氣體，活塞與汽缸壁間摩擦忽略不計，開始時活塞距汽缸底高度h10.50 m，氣體的溫度t127 .給汽缸加熱，活塞緩慢上升到距離汽缸底h20.80 m處，同時缸內氣體吸收Q450 J的熱量已知活塞橫截面積S5.0×103 m2，大氣壓強p0 1.0×105 Pa.求：圖9活塞距離汽缸底h2時的溫度t2；此過程中缸內氣體增加的內能U.答案(1)CDE(2)207 °C300 J解析(2)氣體做等壓變化，活塞距離汽缸底h2時溫度為t2，則根據(jù)氣態(tài)方程可得即解得t2207 °C在氣體膨脹的過程中，氣體對外做功為W0pV1.0×105×(0.800.50)×5.0×103 J150 J根據(jù)熱力學第一定律可得氣體內能的變化為UWQW0Q150 J450 J300 J