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1专题22选修3-3（2）-2019年高三二模、三模物理试题分项解析（III）一．选择题1．（5分）（2019吉林三模）下列说法正确的是（）A．热量有可能由低温物体传递到高温物体B．布朗运动不是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动C．两分子组成的系统，其势能E随两分子间距离r增大而增大D．如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大E．阳光暴晒下的自行车车胎极易爆裂的原因是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大【参考答案】ABD【名师解析】不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大。热量在一定的条件下有可能由低温物体传递到高温物体，如空调，故A正确；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，布朗微粒运动是微粒分子做无规则运动的反映，故B正确；若两分子间距离增大，分子间引力和斥力都减小，故C错误；温度是分子的平均动能的标志，如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大，故D正确；阳光暴晒下的自行车车胎极易爆裂的原因是车胎内气体温度升高，气体的压强增大，并不是分子间斥力急剧增大。故E错误；【点评】本题考查了热力学第一定律、热力学第二定律、布朗运动以及分子间的引力和斥力，属于对基础知识点的考查，解答的关键是正确理解热力学第二定律的几种不同的说法。2．（5分）（2019湖南益阳四月模拟）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，有如图所示①、②两个过程，则下列说法正确的是____。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．状态a的体积大于状态b的体积B．在过程①中，气体对外界做功，同时气体也向外界放热2C．过程①、②中气体都对外界放出热量，但过程②中气体对外界放出的热量比过程①中要少D．过程①、②中外界都对气体做功，但过程②中外界对气体做的功比过程①中要少E．过程②中气体内能的减少量比过程①中要少【参考答案】ACD【名师解析】二．计算题1．（10分）（2019吉林三模）如图所示，竖直放置的U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管3横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为l、温度为T1的空气柱，左右两管水银面高度差为hcm，外界大气压为h0cmHg。①若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平（原右管中水银没全部进入水平部分），求在右管中注入水银柱的长度h1（以cm为单位）；②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l，求此时空气柱的温度T′。【思路分析】（1）以封闭气体为研究对象，先结合连通器的原理求出初末状态的压强，应用玻意耳定律可以求出气体的长度，再由几何关系即可求出；（2）在液面上升或下降的过程中，水银的体积保持不变；根据题意求出封闭气体的压强，然后应用理想气体的状态方程求出气体的温度。【名师解析】①封闭气体等温变化，初状态：P1＝h0﹣h，V1＝lS，末状态：P2＝h0，V2＝l′•S由玻意耳定律：P1V1＝P2V2①在左侧的试管中，液面上升的高度：△h＝l﹣l′进入左侧试管中的水银的体积：△V＝△h•S所以注入右侧的水银的体积：＝所以在右管中注入水银柱的长度h1＝②联立①②得：②空气柱的长度为开始时的长度l时，左管水银面下降回到原来的位置，此时右侧的水银比开始时多出了，所以比左侧高4空气柱的压强：＝③由④联立解得：答：①若向右管中缓慢注入水银，直至两管水银面相平（原右管中水银没全部进入水平部分），在右管中注入水银柱的长度是；②在两管水银面相平后，缓慢升高气体的温度至空气柱的长度为开始时的长度l，此时空气柱的温度是。【点评】根据液体产生的压强的特点求出封闭气体压强，熟练应用玻意耳定律及查理定律即可正确解题；本题的难点是：气体最终状态的压强。2.（2019四川绵阳三模）如图甲所示，横截面积为S，质量为M的活塞在汽缸内稳定地封闭了一定质量的理想气体。现对缸内气体缓慢加热，气体吸收了热量Q，温度从T1升高到T2，气柱长度增加了△L。汽缸内壁光滑，外界大气压强为Po，重力加速度为g。(i)求加热过程中气体内能增加量△U；(ii)保持缸内气体温度不变，在活塞上放一砝码，如图乙所示，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，求砝码的质量m。【名师解析】（i）设缓慢加热过程中，气体对活塞的支持力大小为F，气体对外做功为W，则（1分）ΔL（1分）根据热力学第一定律，有（1分）解得（2分）5（ii）设图甲中气柱长度为h，温度为T1时，压强为P1，体积为V1，温度为T2时，压强为P2，体积为V2，放砝码气体的体积恢复到初始状态时，压强为P3，体积为V3，则，，（1分）（1分）气体从温度T1到温度T2，压强不变，有（1分）气体从温度T2到体积恢复到初始状态时，温度不变，有（1分）解得)（1分）3.（2019湖南岳阳二模）如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口，卡口距缸底的高度h=20cm。汽缸活塞的面积S=100cm2，重量G=100N，其下方密封有一定质量的理想气体，活塞只能在卡口下方上下移动。活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，竖直轻弹簧下端与缸底固定连接，上端与活塞固定连接，原长l0=15cm，劲度系数k=2000N/m。开始时活塞处于静止状态，汽缸内气体温度T1=200K，弹簧的长度l1=10cm，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体（大气压P0=1.0×105Pa）。求（i）当弹簧恢复原长时时汽缸内气体的温度T2；（ⅱ）当汽缸中的气体温度T3=500K时汽缸内气体的压强P3。.【名师解析】（i）对活塞受力分析，开始时气体的压强为：温度为：T1=200K体积为：V1=lS=10S弹簧恢复原长时，对活塞受力分析，根据平衡得封闭气体压强为：Pa体积为：V2=l0S=15S6由理想气体状态方程得：代入数据解得：T2=330K（ii）设温度为T时，活塞恰好上移至卡口，此时有：==1.2×105PaV=hS=20S由理想气体状态方程得：代入数据解得：T=480K由于T3=500K＞480K，活塞以上移至卡口，有：V3=hS=20S由理想气体状态方程得：代入数据解得：答：（i）当弹簧恢复原长时时汽缸内气体的温度T2为330K；（ⅱ）当汽缸中的气体温度T3=500K时汽缸内气体的压强P3为1.25×105Pa。【关键点拨】（i）先对活塞分析，加热前后气体压强，然后对气体利用理想气体状态方程列式求解；（ii）先根据理想气体状态方程分析活塞恰好上升至卡口时的温度，然后与T3比较，最后利用理想气体状态方程或活塞平衡列式求解即可。本题的关键是分析清楚气体的状态变化过程中，哪些量不变，变化的是什么量，明确初末状态量的值，根据气体定律进行研究。本题要特别注意判断温度升高为500K时活塞上移到卡口没有。4．（10分）（2019广东深圳二模）某同学设计了测量液体密度的装置。如图，左侧容器开口；右管竖直，上端封闭，导热良好，管长Lo=1m，粗细均匀，底部有细管与左侧连通，初始时未装液体。现向左侧容器缓慢注入某种液体，当左侧液面高度为h1=0.7m时，右管内液柱高度h2=0.2m。己知右管横截面积远小于左侧横截面积，大气压强Po=l0x105Pa，取g=10m/s2。7(i1求此时右管内气体压强及该液体的密度；(ii)若此时右管内气体温度T=260K，再将右管内气体温度缓慢升高到多少K时，刚好将右管中液体全部挤出？（不计温度变化对液体密度的影响）【名师解析】5．(10分)（2019河南顶级名校第四次联考）如图所示，U形管内盛有水银，一端开口，另一端封闭一定质量的理想气体，被封闭气柱的长度为10cm，左右两管液面高度差为1.7cm，大气压强p=75.0cmHg。现逐渐从U形管中取走一部分水银，使得左右两管液面高度差变为10cm。求：①两管液面高度差变为10cm后，被封闭气柱的长度是多少；②需要向U形管内注入多少厘米的水银，才能让高度差从10cm变为两管液面齐平。【名师解析】86.（10分）（2019湖南长沙一模）如图所示，有一截面积S=100cm2的导热气缸，气缸内部有一固定支架AB，支架上方有一小放气孔，且上方气缸足够长，支架到气缸底部距离为h=2.2cm，质量m=10kg的活塞置于支架上，开始时气缸内部封闭有温度为T0=300K，压强为大气压强p0的气体．先堵住放气孔，当外界温度缓慢上升至某温度时，活塞被整体顶起，外界温度继续缓慢升高到T1=360Ｋ时，此时活塞离气缸底部的距离为h1．然后保持气体温度360K不变，打开放气孔，由放气孔缓慢放出少许气体，活塞又回到支架处，气缸内气体压强减为p0．再将外界的温度缓慢降至T0，此时气缸内封闭气体的压强为p2．整个过程中封闭气体均视为理想气体，已知外界大气压强恒为p0=105Pa，重力加速度为g=10m/s2，不计活塞与气缸的摩擦．求：（ⅰ）h1的大小；（ⅱ）p2的大小．【名师解析】（ⅰ）封闭气体变化开始时，压强为p0，温度T0=300K，体积V0=Sh当温度上升到T1=360K且未放气时，活塞受力平衡，此时压强为p1，温度T1=360K,体积V1=Sh19由平衡可得mg=S（p1-p0）（2分）解得p1=1.1p0（1分）根据理想气体状态方程p0V0/T0=p1V1/T1（2分）解得h1=2.4cm（1分）（ⅱ）活塞重新回到支架后封闭的气体做等容变化p0/T1=p2/T0（2分）解得p2=65p0=8.3×104Pa（2分）7.（2019四川内江二模）如图所示，粗细均匀的细玻璃管ABCDE，A端封闭，玻璃管的AB、CD部分竖直，DE部分水平，E端与大气相通，其下方有一个容器，lAB=lCD=20cm，lBC=10cm，水平部分DE足够长。当温度时，管内有一段长度为l=20cm的水银柱封闭着一段长为l1=20cm的空气柱，水银柱的左端恰好在B处，右端恰好在CD的中点F处。外界大气压始终保持p0=76cmHg，已知t=0°C=273K．不计水银与管壁的摩擦，现在使温度缓缓升高，试求：（1）被封闭气柱长度为l2=30cm时的温度t2；（2）温度升高至t3=327℃时，被封闭空气柱的长度l3。【名师解析】（1）设玻璃管横截面积为S，气体在初状态时：p1=p0+ph=86cmHg，T1=t1+273K=300K，l1=20cm当l2=30cm时，水银柱上端刚好达到玻璃拐角D处，p2=96cmHg根据理想气体状态方程可得解得T2=502.3K，即（2）当时，即T3=t3+273K=600K，设水银柱进入水平玻璃管DE的长度为xcm，则被封闭气体的压强p3=（96-x）cmHgl3=（30+x）cm由10解得x=10cm空气柱长l3=40cm答：（1）被封闭气柱长度为l2=30cm时的温度为229.3℃；（2）温度升高至t3=327℃时，被封闭空气柱的长度为40cm8.（2019重庆4月调研）（2）内壁光滑上小下大的圆柱形薄壁气缸竖直放置，上下气缸的横截面积分别为S1=40cm2、S2=80cm2，上下气缸的高度分别为h=80cm、H=100cm。质量为m=8kg的薄活塞将0.5mol氢气（H2的摩尔质量为2g/mol）封闭在气缸内，活塞静止在管口，如图所示。已知氢气的定容比热容CV为10.21kJ/(kg.K)，外界大气压强p0=1.0×105Pa，g取10m/s2。定容比热容CV是指单位质量的气体在容积不变的条件下，温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。保持缸内气体温度为35℃不变，用竖直外力缓慢向下推活塞，当活塞恰推至上气缸底部时，外力大小为F。①求F的大小；②随后在逐渐减小竖直外力的同时改变缸内气体温度，使活塞位置保持不变【名师解析】：①温度不变初始压强pa1020.15101smgpp.1分初始体积32-2111012.1mHshsV.0.5分当活塞运动到小气缸底部时，气体体积32-22108.0mHsV0.5分由玻意尔定律2211V