选修3-3(选择题)-三年高考(2015-2017)物理试题分项版解析+Word版含解析

三年（2015-2017）高考物理试题分项版解析1．【2017·江苏卷】题12A–2（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈．【答案】甲乙【解析】温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈．【考点定位】布朗运动【名师点睛】本题主要考查布朗运动，布朗运动与悬浮在液体中颗粒的大小及液体的温度有关．2．【2015·江苏·12A（2）】在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓慢地施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】增大不变【解析】因为测试时，对包装袋缓慢地施加压力，外界对气体所做的功等于气体对外放出的热量，由热力学第一定律可知：气体的温度不变，即内能不变。

玻意耳定律可知：气体体积变小，所以压强变大，由于气体的压强是由于气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的，所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大。

【考点】热力学第一定律、气体的内能【方法技巧】本题主要是对定律的理解，利用热力学第一定律分析内能的变化，利用玻意耳定律分析气体的压强变化。

3．【2016·江苏卷】如题12A−1图所示，在斯特林循环的p–V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目（选填“增大”、“减小”或“不变”）．状态A和状态D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如题12A−2图所示，则状态A对应的是（选填“①”或“②”）．【答案】不变①【考点定位】理想气体【方法技巧】对一定质量的理想气体等容过程，气体的密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变；理解气体分子热运动速率的统计分布图象。

选修3－3本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷(选择题，共50分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在第1、2、3、5、6、9、10小题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第4、7、8小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1. [2014·上海市十校高三联考]下列说法中正确的是( )A. 温度低的物体内能小B. 外界对物体做功时，物体的内能一定增加C. 温度低的物体分子运动的平均动能小D. 做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大解析：物体的内能跟物体所含的分子数、物体的温度和体积等因素有关，所以温度低的物体内能不一定小，选项A错误；做功和热传递均能改变物体的内能，当外界对物体做功，而物体放热时，物体的内能可能减小，选项B错误；物体的温度低表示物体分子运动的平均动能小，选项C正确；物体做机械运动时的动能与物体分子做热运动时的动能不同，显然，选项D错误．答案：C2. 在冬季，装有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，产生这种现象的主要原因是( )A. 软木塞受潮膨胀B. 瓶口因温度降低而收缩变小C. 白天气温升高，大气压强变大D. 瓶内气体因温度降低而压强减小解析：冬季气温较低，瓶中的气体V不变，因T减小而使p减小，这样瓶外的大气压力将瓶塞向下推使瓶塞塞紧，所以拔起来就感到很吃力，故D正确．答案：D3. 如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子速度最大处是( )A. a点B. b点C. c点D. d点解析：由分子力与分子之间距离的图象可以看出，乙分子从无穷远处到c 点过程中，分子力做正功，分子动能增大，从c 到d 过程中，分子力做负功，动能减小，所以经过位置c 时速度最大．答案：C4. [2013·广州模拟]一定质量的理想气体由状态A 变化到状态B ，气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程( )A. 气体的密度增大B. 外界对气体做功C. 气体从外界吸收了热量D. 气体分子的平均动能增大解析： 由图象可得：从状态A 到状态B ，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程pV T ＝C ，气体的体积V 减小，由密度公式ρ＝m V，故气体的密度增大，选项A 正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均动能不变，选项D 错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度不变，内能不变，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，该气体要放热，故选项B 正确，选项C 错误．答案：AB5. 关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )A. 第二类永动机违反能量守恒定律B. 如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C. 外界对物体做功，则物体的内能一定增加D. 做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的解析： 第二类永动机违反热力学第二定律，并不是违反能量守恒定律，故A 错．据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，内能的变化由做功W 和热传递Q 两个方面共同决定，只知道做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况，故B 、C 项错误．做功和热传递都可改变物体内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能间的转移，这两种方式是有区别的，故D 正确．答案：D6. [2014·浙江杭州]如图所示为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶．在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞．在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气的过程中，瓶内气体体积减小了ΔV时，压强增大了20%.若使瓶内气体体积减小2ΔV，则其压强增大( )A. 20%B. 30%C. 40%D. 50%解析：瓶内气体做等温变化，设初始状态，气体压强为p，体积为V，当瓶内气体体积减小2ΔV时，气体压强大小为xp，根据气体定律可得，pV＝1.2p(V－ΔV)＝xp(V－2ΔV)，解得，x＝1.5，所以，其压强增大50%，D项正确．答案：D7. 一定质量的气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四个过程在p－T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断( )A. ab过程中气体体积不断减小B. bc过程中气体体积不断减小C. cd过程中气体体积不断增大D. da过程中气体体积不断增大解析：分析图象时要注意，在p－T图象中，若图线为过原点的直线，则该过程是等容变化，并且图线斜率越大，气体体积越小．四条直线段只有ab段是等容过程，即ab过程中气体体积不变，选项A是错误的，其他三个过程并不是等容变化过程．Ob、Oc、Od都是一定质量理想气体的等容线，依据p－T图中等容线的特点，比较这几条图线的斜率即可得出V a＝V b>V d>V c，故选项B、C、D正确．答案：BCD8. [2014·江苏淮安高三期末调研]下列说法中正确的是( )A. 晶体一定具有规则的几何外形B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C. 当液晶中电场强度不同时，液晶对不同颜色光的吸收强度不同D. 当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同解析：晶体有单晶体和多晶体之分，整个物体就是一个晶体的叫作单晶体，单晶体一定具有规则的几何外形，如雪花、食盐小颗粒、单晶硅等；如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体就叫作多晶体，多晶体没有确定的几何外形，如大块的食盐、黏在一起的蔗糖、各种金属材料等．选项A错误；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，具体来说，叶面上的小露珠与气体接触的表面层中的分子分布比内部稀疏，分子间距大于分子力平衡时的距离r0，所以分子间的相互作用表现为引力，从而使小露珠表面各部分之间存在相互吸引的力，即表面张力，小露珠表面层在液体表面张力的作用下呈球形，选项B正确；由液晶的性质可知，当液晶中电场强度不同时，液晶对不同颜色光的吸收强度不同，选项C正确；当氢气和氧气的温度相同时，它们分子运动的平均动能相同，但分子的平均速率不同，选项D错误．答案：BC9. 如图所示为一定质量的某种气体的等压线，等压线上的a、b两个状态比较，下列说法正确的是 ( )A. 在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多B. 在相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态较多C. 在相同时间内撞在单位面积上的分子数两状态一样多D. 单位体积的分子数两状态一样多解析：由题图可知一定质量的气体a、b两个状态压强相等，而a状态温度低，分子的平均动能小，平均每个分子对器壁的撞击力小，而压强不变，则相同时间内撞在单位面积上的分子数a状态一定较多，故A、C错，B对；一定质量的气体，分子总数不变，V b＞V a，单位体积的分子数a状态较多，故D错．答案：B10. [2013·成都二诊]A、B为两个相同的固定在地面上的气缸，内部有质量相等的同种气体，且温度相同，C、D为两重物，质量m C>m D，按如图所示方式连接并保持平衡．现使A、B 的温度都升高10℃，不计活塞及滑轮系统的质量和摩擦，则系统重新平衡后( )A. C 下降的高度比D 下降的高度大B. C 下降的高度比D 下降的高度小C. C 、D 下降的高度一样大D. A 、B 气缸内气体的最终压强与初始压强不相同解析：系统平衡时，密闭气体的压强保持不变，且p A ＝p 0－m C g S ，p B ＝p 0－m D g S，其中p 0为大气压强，S 为活塞的横截面积，因为m C >m D ，所以p A <p B ；根据理想气体状态方程pV T ＝C (常量)可知，当p 不变时，ΔV ＝ΔTC p，又因为p A <p B ，所以ΔV A >ΔV B ，即A 气缸内气体体积的增加量大于B 气缸内气体体积的增加量，C 下降的高度比D 下降的高度大，选项A 正确．答案：A第Ⅱ卷 (非选择题，共60分)二、实验题(8分)11. (8分)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中：(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴溶液，待其散开稳定④在蒸发皿上覆盖玻璃板，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜面积请指出错误或有遗漏的步骤，并改正其错误：错误的步骤：_____________________________________________有遗漏的步骤：___________________________________________(2)实验中，用a mL 纯油酸配制成b mL 的油酸酒精溶液，现已测得一滴溶液c mL ，将一滴溶液滴入水中，油膜充分展开后面积为S cm 2，估算油酸分子的直径大小为________cm.(3)用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的________．A. 摩尔质量B. 摩尔体积C. 质量D. 体积 解析：(1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时，相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差；③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得d ＝V S ＝a b c S ＝ac bS. (3)由油酸分子的直径易得油酸分子的体积为43π(d 2)3＝16πd 3.欲求阿伏加德罗常数，由题中选项知，B 正确．答案：(1)②在量筒中滴入N 滴溶液，测出它的体积 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)ac bS(3)B三、计算题(本题共5小题，共52分)12. (8分)[2014·洛阳五校联考]如图所示p －V 图中，一定质量的理想气体由状态A 经过ACB 过程至状态B ，气体对外做功280 J ，放出热量410 J ；气体又从状态B 经BDA 过程回到状态A ，这一过程中外界对气体做功200 J.(1)ACB 过程中气体的内能如何变化？变化了多少？(2)BDA 过程中气体吸收还是放出多少热量？解析：(1)ACB 过程中W 1＝－280 J ，Q 1＝－410 J由热力学第一定律 U B －U A ＝W 1＋Q 1＝－690 J气体内能的减少量为690 J(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA 过程中气体内能变化量U A －U B ＝690 J由题知W 2＝200 J由热力学第一定律U A －U B ＝W 2＋Q 2解得Q 2＝490 J即吸收热量490 J气体一定从外界吸收热量．答案：(1)减少了690 J (2)吸收490 J13. (8分)[2014·河北唐山]如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上，开口向右放置，活塞的横截面积为S .活塞通过轻绳连接了一个质量为m 的小物体，轻绳跨在定滑轮上．开始时汽缸内外压强相同，均为大气压p 0(mg <p 0S )．汽缸内气体的温度为T 0，轻绳处在自然伸直状态．不计摩擦，缓慢降低汽缸内温度，最终使得气体体积减半，求：(1)气体体积减半时的温度T 1；(2)建立p －V 坐标系并在该坐标系中画出气体变化的整个过程．解析：(1)设初始气体体积为V ，在气体体积减半时，缸内气体压强为p 0－mg S. 根据气体定律可得，p 0V T 0＝p 0－mg S V 2T 1. 解得，T 1＝p 0－mg S 2p 0T 0. (2)刚开始缓慢降温时，缸内气体的体积不变，压强减小，气体做等容变化；当缸内气体压强降为p 0－mg S时，气体的压强不变，体积减小，气体做等压变化．如图所示．答案：(1)T 1＝p 0－mg S 2p 0T 0 (2)见解析图 14. (10分)如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S ＝2×10－3 m 2、质量为m ＝4 kg 厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24 cm ，在活塞的右侧12 cm 处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa.现将气缸竖直放置，如图(b)所示，取g ＝10 m/s 2.求：(1)活塞与气缸底部之间的距离；(2)加热到675 K 时封闭气体的压强．解析：(1)当气缸水平放置时，有p 1＝1.0×105Pa ，V 1＝24S当气缸竖直放置时，有p 2＝p 0＋mg S ＝(1.0×105＋402×10－3)Pa ＝1.2×105 Pa V 2＝L 2S由等温变化可得p 1V 1＝p 2V 2解得L 2＝p 1V 1p 2S ＝1.0×105×24S 1.2×105Scm ＝20 cm (2)设活塞到卡环时温度为T 3，此时V 3＝36S由等压变化可得V 2T 2＝V 3T 3解得T 3＝V 3V 2T 2＝36S 20S×300 K＝540 K 由540 K 到675 K 等容变化有p 3T 3＝p 4T 4解得p 4＝T 4T 3p 3＝675540×1.2×105 Pa ＝1.5×105 Pa 答案：(1)20 cm (2)1.5×105Pa15. (1)(5分)下列说法中正确的是________．A. 布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C. 不具有规则几何形状的物体一定不是晶体D. 氢气和氮气的温度相同时，它们的分子平均速率不相同E. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大(2)(8分)如图所示为一简易火灾报警装置．其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，空气柱长度L 1为20 cm ，水银上表面与导线下端的距离L 2为10 cm ，管内水银柱的高度h 为8 cm ，大气压强为75 cm 水银柱高．求：①当温度达到多少时，报警器会报警？②如果要使该装置在87℃时报警，求再往玻璃管内注入的水银的高度．解析：(1)布朗运动是指在显微镜下观察到的悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，A 项错误；由于液体表面张力的作用使叶面上的小露珠呈球形，B 项正确；多晶体不具有规则几何形状，C 项错误；氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同，所以它们分子的平均速率不相同，D 项正确；当分子力表现为斥力时，分子之间的距离小于r 0，当分子间的距离减小时，分子力和分子势能都增大，E 项正确．(2)①对水银封闭的气体，初状态：V 1＝L 1S ，T 1＝273＋27 K ＝300 K.末状态：V 2＝(L 1＋L 2)S ，T 2＝273＋t 2根据气体定律得：V 1T 1＝V 2T 2解得，t 2＝177℃.②设应该再往玻璃管内注入水银的高度为x ，对水银封闭的气体，初状态：p 1＝p 0＋h ，V 1＝L 1S ，T 1＝300 K.末状态：p 3＝p 0＋h ＋x ，V 3＝(L 1＋L 2－x )S ，T 3＝360 K根据气体定律得，p 1V 1T 1＝p 3V 3T 3解得，x ＝8.14 cm.答案：(1)BDE (2)①177℃ ②8.14 cm16. (1)(5分)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是________．A. 外界对气体做功，气体内能可能增加B. 在压强不变的条件下，体积增大，则气体分子的平均动能可能减少C. 压强减小，体积减小，分子的平均动能不一定减小D. 对一定质量的气体加热，其内能不一定增加E. 一定质量的气体，体积不变时，温度越低，气体的压强就越小(2)(8分)[2013·山西太原期末]如图是某研究性学习小组设计的一种测温装置，玻璃泡A 内封有一定质量的气体，与A 相连的细管B 插在水银槽中，管内和槽内水银面的高度差x 即可反映出泡内气体的温度，即环境温度，并可由管上的刻度直接读出．(B 管的体积与A 泡的体积相比可忽略)①在标准大气压下(p 0＝76 cmHg)，对B 管进行温度刻线．已知温度t 1＝27℃，管内与槽中水银面的高度差x 1＝16 cm ，此高度即为27℃的刻度线．求当t ＝0℃时，刻度线与槽中水银面的高度差x 0.②若大气压变为p 1＝75 cmHg ，利用该装置测量温度时所得读数仍为27℃，则此时实际温度是多少？解析：(1)外界对气体做功，若气体吸收热量，则气体内能增加，A 项正确；对于一定量的理想气体，在压强不变时，若气体的体积增大，则气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B 项错误；根据理想气体状态方程pV T ＝C 可知，若气体压强减小，体积减小，则气体温度降低，气体分子的平均动能一定减少，C 项错误；气体吸收热量有可能同时对外做功，其内能不一定增加，D 项正确；一定质量的气体，体积不变时，温度越低，单位体积气体分子的个数不变但分子的平均动能减少，故气体的压强减小，E 项正确．(2)①由于B 管的体积与A 的体积相比可忽略，所以气体做等容变化，p 1＝p 0－p x ＝60 cmHg ，T 1＝300 K由查理定律，p /p 1＝T /T 1解得p ＝54.6 cmHg.当t ＝0℃时，刻度线与槽中水银面的高度差x 0＝76 cm －54.6 cm ＝21.4 cm.②此时A 内气体压强p ′＝(75－16) cmHg ＝59 cmHg ，由查理定律，p ′/p 1＝T ′/T 1，解得T ′＝295 K即实际温度是22℃.答案：(1)ADE (2)①21.4 cm ②22℃。

2017 高考物理选修3-3 真题汇总及详细解析全国卷1 33 ．［物理——选修3–3］（15 分）（1）（5 分）氧气分子在0 ℃和 100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。

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．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与 0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】 ABC（2）（10 分）如图，容积均为V的汽缸A、B 下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2 位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。

初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1 给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0 的 3 倍后关闭K1。

已知室温为27 ℃，汽缸导热。

（i ）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii ）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；（iii ）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。

【答案】（ i ）v/2 2p 0 （i i ）顶部（i i i ） 1.6 p 0【解析】（i ）设打开K2 后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。

依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。

由玻意耳定律得p V pV ①0 1 1(3p )V p (2V V)②0 1联立①②式得VV ③1 2p1 2p0 ④（ii ）打开K3 后，由④式知，活塞必定上升。

设在活塞下方气体与 A 中气体的体积之和为V2（V2 2V ）时，活塞下气体压强为p2 由玻意耳定律得2 由玻意耳定律得(3p )V p V ⑤0 2 2 由⑤式得3Vp p2 0V2⑥由⑥式知，打开K3 后活塞上升直到 B 的顶部为止；此时p2 为3 p p 2 02全国卷2 33．(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．图 1A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b.已知空气在 1 个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为 1 个大气压，重力加速度大小为g.(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；(ⅲ)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．33．[答案] (1)ABDT0 (2)(ⅰ) Vgρ0TbTTa (ⅱ)Vgρ0(ⅲ)Vρ0T 0 1－T b1T a－m0[解析] (1)气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A 正确，C 错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因汽缸绝热，故气体内能增大，B 正确；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功， D 正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项 E 错误．(2)(ⅰ)设1 个大气压下质量为m 的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为mρ0＝V0①在温度为T 时的体积为V T，密度为mρ(T)＝V T②由盖—吕萨克定律得V0VT ＝T0 T③联立①②③式得T0ρ(T)＝ρ0T④气球所受到的浮力为f＝ρ(Tb)gV ⑤联立④⑤式得T0f＝Vgρ0Tb⑥(ⅱ)气球内热空气所受的重力为G＝ρ(T a)Vg ⑦联立④⑦式得T0G＝Vgρ0T a⑧(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得mg＝f－G－m0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m＝Vρ0T01－Tb1Ta－m0⑩全国卷3 33．［物理——选修 3–3］（15 分）（1）（5 分）如图，一定质量的理想气体从状态 a 出发，经过等容过程ab 到达状态b，再经过等温过程bc 到达状态c，最后经等压过程ca 回到状态a。

专题15 选修3-31. 〔2021新课标全国I卷〕〔5分〕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〔填夭于〞小于"或等于“〕外界空气的密度.【答案】低于大于【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A Q = 0,但活塞移动的过程中,容器内气体压强减小,那么容器内气体正在膨胀, 体积增大,气体对外界做功,即W<0, 根据热力学第一定律可知：A U = A Q +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P=m , m为容VPm ...................... ......................................................器内气体质量.联立得：P = ——,取容器外界质量也为m的一局部气体,由于容器内温度T低于外nRT界温度,故容器内气体密度大于外界.2. 〔2021新课标全国I卷〕〔10分〕热等静压设备广泛用于材料加工中.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,改善其性能.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瓶僦气压入到炉腔中.每瓶僦气的容积为 3.2 M0-2m3,使用前瓶中气体压强为1.5M07Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0 106Pa；室温温度为27 C.僦气可视为理想气体.〔1〕求压入僦气后炉腔中气体在室温下的压强；〔2〕将压入僦气后的炉腔加热到 1 227 C,求此时炉腔中气体的压强.【答案】〔1〕 p2=3.2 M07 Pa 〔2〕 p3=1.6 108 Pa【解析】〔1〕设初始时每瓶气体的体积为V.,压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为P I.假设体积为V.、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p0V0=p1V1①被压入进炉腔的气体在室温和P1条件下的体积为V'*"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p2V2=10p1V1’③联立①②③式并代入题给数据得P2=3.2 M07Pa ④〔2〕设加热前炉腔的温度为T.,加热后炉腔温度为T I,气体压强为P3,由查理定律P3 P2 公TT/ ⑤联立④⑤式并代入题给数据得P3=1.6 M08Pa ⑥3. 〔2021新课标全国n卷〕〔5分〕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T i、T2、T3.用N I、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,那么N i N2, T i T3, N2 N3.〔填大于〞小于"或等于"〕P2Pl------ ,1IIIPy ~一疗I I1 IO V x-2'匕’v【答案】大于等于大于【解析】1、2等体积,2、3等压强由PV=nRT得：卫必二卫^2V1=V2,故卫1 =也,可得：T1=2T2,T1 T2 T1 T2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；那么T3>T2,又P2=P3, 2状态分析密度大,分析运动缓慢,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>N3.4. 〔2021新课标全国n卷〕〔10分〕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局部,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：〔1〕抽气前氢气的压强；〔2〕抽气后氢气的压强和体积.14(p 0 p) V 0【答案】(1) P io =- (P o +p)(2) V i = --一-——2 2p o p(p io -p) 2S= (p o~p) SDp 1和V 1,氢气的压强和体积分别为 p 2和V 2,根据力的平衡条件有 p 2 S=p 1 2s ③由玻意耳定律得 p [V 1=p 1o 2V o ④ p 2V 2=p o V o ⑤由于两活塞用刚性杆连接,故 V1 NVo=2 (VoY)⑥ 联立②③④⑤⑥式解得4(p op V o—~~T ⑧2p o p 5.〔2.19新课标全国出卷〕〔5分〕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 O【答案】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1mL 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得外表积 So【解析】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;【解析】〔1〕设抽气前氢气的压强为 p io,根据力的平衡条件得 /日 1得 p 〔o = 2(po+p)②〔2〕设抽气后氢气的压强和体积分别为 V 1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V度 h = oS6.〔2021新课标全国出卷〕〔10分〕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 2.0cm 的水银柱,水银柱下密封了一定量的理想气体,水银柱上外表到管口的距离为 2.0 cm .假设将细管倒置,水银柱下外表恰好位于管口处,且无水银滴落,管内气体温度与环境温度相同.大气压强为 76 cmHg,环境温度为296 K o〔1〕求细管的长度；〔2〕假设在倒置前,缓慢加热管内被密封的气体,直到水银柱的上外表恰好与管口平齐为止,求此时密 封气体的温度.【答案】〔1〕 L=41 cm 〔2〕 T=312 K【解析】〔1〕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,设水银柱上外表到管口 的距离为％,被密封气体的体积为 V,压强为p ；细管倒置时,气体体积为 V 1,压强为P 1.由玻意耳定律 有 pV=p 1V 1①由力的平衡条件有 P=P 0+ p h ② P 1=P 0 -p gh③式中,P 、g 分别为水银的密度和重力加速度的大小, PO 为大气压强.由题意有V=S «力15〕 ④V I =S 〔L 十I 〕⑤由①②③④⑤式和题给条件得 L=41 cm〔2〕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V V 1L ⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T=312 K ⑧S,以计算厚2.Q cm2.0 cm7. 〔2021北京卷〕以下说法正确的选项是A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变【答案】A【解析】根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化,内能是分子平均动能和分子势总和,由气体压强宏观表现确定压强. A.温度是分子平均动能标志,所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度,故A正确；B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和,故B错误；C.由压强公式PV=nRT可知,气体压强除与分子平均动能〔温度〕有关,还与体积有关,故C错误；D.温度是分子平均动能的标志,所以温度降低,分子平均动能一定变小,故D错误. /8. 〔2021江苏卷〕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.分子的无规那么运动停息下来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【答案】CD【解析】分子的无规那么运动那么为分子的热运动, 由分子动理论可知,分子热运动不可能停止,,错误；密闭容器内的理想气体,温度不变,所以分子平均动能不变,但并不是每个分子的动能都相等,故■ B错误,C正确；由于没有外界影响且容器密闭,所以分子的密集程度不变,故D正确. H 9. 〔2021江苏卷〕由于水的外表张力,荷叶上的小水滴总是球形的.在小水滴外表层中,水分子之间的才F互作用总体上表现为〔选填用力〞或用力〞〕.分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如题13A-1图所示,能总体上反映小水滴外表层中水分子Ep的是图中〔选填A" B.或C〞〕的位置.【答案】引力 C【解析】由于在小水滴外表层中,水分子间的距离大于r o ,所以水分子之间的相互作用总体上表现为引力,由于当分子间距离为 「0时,分子间作用力为 0,分子势能最小即图中的 B 点,由于外表层中分子间距大于「0 ,所以能总体反映小水滴外表层中水分子势能的是C 位置.〔2021江苏卷〕如题13A-2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.【答案】W=1 500 J【解析】由题意可知,A T B 过程为等压膨胀,所以气体对外做功为： W , =-P 〔V B -V A 〕, B T C 过 程：由热力学第一定律得：W 2=A U ,那么气体对外界做的总功为： W = -〔W i+W2〕,代入数据解得：W =1500J .〔2021北京卷〕关于分子动理论,以下说法正确的选项是 A.气体扩散的快慢与温度无关 B.布朗运动是液体分子的无规那么运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大 【答案】C10 11〔题 13A-1【解析】扩散的快慢与温度有关,温度越高,扩散越快,故A错误；布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动,不是液体分子的热运动,固体小颗粒运动的无规那么性,是液体分子运动的无规那么性的间接反映,故B错误；分子间斥力与引力是同时存在,而分子力是斥力与引力的合力,分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小；当分子间距小于平衡位置时,表现为斥力,即引力小于斥力,而分子间距大于平衡位置时,分子表现为引力,即斥力小于引力,但总是同时存在的,故C正确,D错误.【点睛】此题考查了布朗运动、扩散以及分子间的作用力的问题；注意布朗运动和扩散都说明了分子在做永不停息的无规那么运动,都与温度有关；分子间的斥力和引力总是同时存在的.12. 〔2021江苏卷〕如下图,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.当空气温度不变,假设一段时间后发现该温度计示数减小,那么.注度计7A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸汽的压强增大C.空气中水的饱和气压减小D.空气中水的饱和气压增大【答案】A【解析】温度计示数减小说明蒸发加快,空气中水蒸汽的压强减小,选项B错误；因空气的饱和气压只与温度有关,空气温度不变,所以饱和气压不变,选项C、D错误；根据相对湿度的定义,空气的相对湿度减小,选项A正确.【点睛】此题考查湿度温度计的原理、分子速率分布的特点和热力学第一定律,解题的关键是要理解热力学的根本概念、弄清热力学第一定律各物理量的含义,注意气体等压变化过程中〔C-A〕应用W = P,4V计算外界对气体做的功.13. 〔2021江苏卷〕一定量的氧气贮存在密封容器中,在T i和T2温度下其分子速率分布的情况见右表.那么T i—〔选填大于“小于"或等于“〕T2.假设约10%的氧气沉着器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为T1,那么在泄漏后的容器中,速率处于400〜500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比—〔选填大于〞小于〞或等于“〕18.6% o【答案】大于 等于【解析】分子速率分布与温度有关,温度升高,分子的平均速率增大,速率大的分子数所占比例增加, 速率小的分子数所占比例减小,所以T i 大于T 2；泄漏前后容器内温度不变,那么在泄漏后的容器中,速率处于400~500 m/s 区间的氧气分子数占总分子数的百分比不变,仍为 18.6%.〔2021全国II 卷〕对于实际的气体,以下说法正确的选项是 .〔填正确答案标号,选对 1个给2分, 选又2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分〕 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 【答案】BDE【解析】气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和,故 AC 错,BE 对；根据热力学 第一定律A U =W+Q 知道,改变内能的方式有做功和热传递, 所以体积发生变化时,内能可能不变, 故D 正确.〔2021全国III 卷〕如图,一定量的理想气体从状态 a 变化到状态b,其过程如pV 图中从a 至Ub 的直线所示.在此过程中 .〔填正确答案标号,选对 1个给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0分〕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 【答案】BCD【解析】一定质量的理想气体从 a 到b 的过程,由理想气体状态方程P a V a /T a =p b V b /T b 可知,T b >T a,即气体的温度一直升高,选项 A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关,可知气体的内能一直增加, 选项B 正确；由于从a 到b 的过程中气体的体积增大,所以气体一直对外做功,选项C 正确；根据热力学第一定律,从 a 到b 的过程中,气体一直从外界吸热,选项 D 正确；气体吸收的热量一局部增加 内能,一局部对外做功,选项 E 错误.14. 15.〔2021新课标I 卷〕如图,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,以下说法正确的选项是 .〔填正确答案标号,选对 1个给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0分〕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 【答案】BDE【解析】此题考查对一定质量的理想气体的 V T 图线的理解、理想气体状态方程、热力学第一定律、 理想气体内能及其相关的知识点.由理想气体状态方程 P a V a /T a =p b V b /T b 可知,p b >p a ,即过程曲中气体的压强逐渐增大,选项 A 错误；由于 过程3中气体体积增大,所以过程③中气体对外做功,选项B 正确；过程4中气体体积不变,对外做功为 零,温度降低,内能减小,根据热力学第一定律,过程&中气体放出热量,选项 C 错误；由于状态c 、d的温度相等,根据理想气体的内能只与温度有关,可知状态c 、d 的内能相等,选项 D 正确；由理想气体状态方程p d V d /T d =p b V b /T b 可知,状态d 的压强比状态 b 的压强小,选项 E 正确. 〔2021江苏卷〕如下图,一定质量的理想气体在状态 A 时压强为2.0105 Pa,经历A TB TC TA的过程,整个过程中对外界放出61.4 J 热量.求该气体在 A T B 过程中对外界所做的功.【答案】气体对外界做的功为 138.6 J 【解析】整个过程中,外界对气体做功W=W AB +W CA ,且W CA =P A 〔V C 'A 〕由热力学第一定律 AU=Q+W,彳导W AB = - 〔 Q+W CA 〕16. 17.4 + M界・率时分比E-F ' 0 7 1金他2»S411 9300-400 1 17.42i 4侬-wo翔4500-600 16 T is 18OO-7W13 ft 8r*58OO-9W2090OU t .3手T代入数据得W AB=-138.6 J,即气体对外界做的功为138.6 J18.(2021全国II卷)如图,一竖直放置的气缸上端开口,气缸壁内有卡口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.活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热,不计他们之间的摩擦.开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为Po,温度均为T..现用电热丝缓慢加热气缸中的气体,直至活塞刚好到达b处.求此时气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 o【答案】W = p o S mg h【解析】由于活塞处于平衡状态所以可以利用活塞处于平衡状态,求封闭气体的压强,然后找到不同状态下气体参量,计算温度或者体积.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T I ,压强为P I ,根据查理定律有P0 P1 小T O T I根据力的平衡条件有P1S = P0S +mg ②联立①②式可得T =‘1+西『0③< P0S J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丁2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2.根据盖一吕萨克定律有V1 V2 小T1 T2式中V1=SH ⑤V2=S (H + h)⑥联立③④⑤⑥式解得丁h h mg '… T 2 =|1 +— I 1 T o ⑦I H 人 PoSj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 =( PoS+mg h ⑧(2021全国III 卷)在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一股水银柱,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l 1=18.0 cm 和12=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.【答案】7.5 cm【解析】设U 形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为 P 1和P 2.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1I 和l 2‘.由力的平衡条件有P I = P2 +Pg(l1 T2)①式中P 为水银密度,g 为重力加速度大小. 由玻意耳定律有 P I 1I = P1I ② P 2l 2=pl 2 ③ 1I I lr=l 2 T2'④由①②③④式和题给条件得 11' =22.5bm ⑤ 12' =7.色md20. 〔2021新课标I 卷〕如图,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局部,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 汽缸内上下两局部气体的压强均为Po,现将K 翻开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体19. Ko 开始时,K 关闭,积为V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8 6持不变,重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量.15p o S26 g【解析】设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V i ,压强为P i ；下方气体的体积为-2,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V 、,p0 二二PV1 ①VP o — P2V2 ②2由条件得V V V 13.,V〕V2 6 8 24V V VV2 =—――=—④2 6 3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15P o S®m 二------ ⑥26 g21. 〔2021北京卷〕以下关于热运动的说法正确的选项是A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大【答案】C【解析】水流速度是机械运动速度,不能反映热运动情况, A错误；分子在永不停息地做无规那么运动, B错误；水的温度升高,水分子的平均速率增大,并非每一个水分子的运动速率都增大, D错误；选项C说法正确.【名师点睛】温度是分子平均动能的标志,但单个分子做无规那么运动,单个分子在高温时速率可能较小.22. 〔2021新课标I卷〕氧气分子在0 C和100 c温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.以下说法正确的选项是.〔填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个彳导4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分〕单位速率间隔的分子数A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 C时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 c时相比,100 C时氧气分子速率出现在0〜400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比拟大【答案】ABC【解析】温度是分子平均动能的标志,温度升高分子的平均动能增加,不同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子占比例越高,故虚线为0 C,实线是100 C对应的曲线,曲线下的面积都等于1,故相等,所以ABC正确.【名师点睛】此题主要抓住温度是分子平均动能的标志,温度升高分子的平均动能增加,不同温度下相同速率的分子所占比例不同的特点.23. (2021新课标n卷)如图,用隔板将一绝热气缸分成两局部,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个气缸.待气体到达稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.以下说法正确的选项是隔板——T--- v活塞理想直申i_____气体具工髀—A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变【答案】ABD【解析】气体向真空扩散过程中不对外做功,且又由于气缸绝热,可知气体自发扩散前后内能相同, 选项A正确,C 错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功, 因气缸绝热,那么气体内能增大,D正确；气体在被压缩的过程中,因气体内能增加,那么温度升高,气体分子的平均动能增加,选项错误；应选ABD.【名师点睛】此题考查学生对热力学第一定律的理解和运用水平；要知道气体在向真空膨胀时不对外做功；绝热状态时Q=0;理想气体的内能只与温度有关.24. (2021江苏卷)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V干图象如图12A示.以下说法正确的有 .(A) A— B的过程中,气体对外界做功(B) A-B的过程中,气体放出热量(C) B-C的过程中,气体压强不变(D) A— B-C的过程中,气体内能增加(题⑵t-1图)【答案】BC【解析】由图知 A-B 的过程中,温度不变,体积减小,故外界对气体做功,所以 A 错误；根据热力 学定律知,A-B 的过程中,气体放出热量,B 正确；B-C 的过程为等压变化, 气体压强不变,C 正确;A-B-C 的过程中,温度降低,气体内能减小,故 D 错误. 【名师点睛】两个过程： A 到B 等温变化,B 到C 等压变化. 〔2021新课标出卷〕如图,一定质量的理想气体从状态a 出发,经过等容过程 ab 到达状态b,再经过等温过程bc 到达状态c,最后经等压过程ca 回到状态a .以下说法正确的选项是 〔填正确答案标号. 选又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.在过程ab 中气体的内能增加B.在过程ca 中外界对气体做功C.在过程ab 中气体对外界做功D.在过程bc 中气体从外界吸收热量E.在过程ca 中气体从外界吸收热量 【答案】ABD【解析】在过程ab 中,体积不变,外界不对气体做功,气体也不对外界做功,压强增大,温度升高, 内能增加,A 正确,C 错误；在过程ca 中,气体体积缩小,外界对气体做功,压强不变,温度降低, 故内能减小,由热力学第一定律可得气体向外界放出热量,B 正确,E 错误；在过程bc 中,温度不变,内能不变,体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律可知,气体要从外界吸收热量,D 正确.【名师点睛】此题考查了理想气体的三种特殊状态变化,等容变化、等压变化和等温变化,考查了其 中气体与外界的能量交换情况及热力学第一定律,解题时要分析清楚图象,根据理想气体状态方程与 热力学第一定律解题. 〔2021江苏卷〕题12AW 〔甲〕和〔乙〕图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连 线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同.比拟两张图片可知：假设水温相同, 〔选填 甲〞或 乙〞〕中炭粒的颗粒较大；假设炭粒大小相同, 〔选填25. 26.甲"或乙〞〕中水分子的热运动较剧烈.【答案】甲乙【解析】温度相同,颗粒越大,布朗运动越不明显,所以假设水温相同,甲中炭粒的颗粒较大；假设炭粒大小相同,温度越高,布朗运动越明显,故乙中水分子的热运动较剧烈.【名师点睛】此题主要考查布朗运动,布朗运动与悬浮在液体中颗粒的大小及液体的温度有关.27. 〔2021江苏卷〕科学家可以运用无规那么运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol,其分子可视为半径为3X10勺m的球,阿伏加德罗常数为 6.0 1023mol 1 .请估算该蛋白的密度.〔计算结果保存一位有效数字〕_ 3 3【答案】：- =1 10 kg/m4 3【解析】摩尔体积V =一化N A 33M由密度34 < N A3. ,3代入数据得'=1 10 k g/m【名师点睛】此题主要考查阿伏加德罗常数,摩尔质量、摩尔体积等物理量间的关系,记得公式,用心计算,小心有效数字的要求即可.28. 〔2021新课标I卷〕如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管〔容积可忽略〕连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K I、K3；B中有一可自由滑动的活塞〔质量、体积均可忽略〕.初始时,三个阀门均翻开,活塞在B的底部；关闭K2、K3,通过K I给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1O室温为27 C,汽缸导热.。

三年（ 2015-2017 ）高考物理试题分项版分析一、选择题1．【 2016·上海卷】磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感觉电流，则磁铁A．向上运动B．向下运动C．向左运动D．向右运动【答案】 B【考点定位】楞次定律和安培定章【方法技巧】经过安培定章判断感觉磁场方向，经过楞次定律判断磁铁的运动状况。

2．【 2017 ·新课标Ⅰ卷】扫描地道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的容貌。

为了有效隔绝外界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来迅速衰减其细小振动，如下图。

无扰动时，按以下四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是【答案】 A【考点定位】感觉电流产生的条件【名师点睛】本题不要被题目的情形所扰乱，抓住考察的基本规律，即产生感觉电流的条件，有感觉电流产生，才会产生阻尼阻挡振动。

3．【 2017 ·新课标Ⅲ卷】如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。

金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T 位于回路围成的地区内，线框与导轨共面。

现让金属杆PQ 忽然向右运动，在运动开始的瞬时，对于感觉电流的方向，以下说法正确的选项是A． PQRS中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向B． PQRS中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向C． PQRS中沿逆时针方向，T 中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向【答案】 D【分析】因为PQ 忽然向右运动，由右手定章可知，PQRS中有沿逆时针方向的感觉电流，穿过T 中的磁通量减小，由楞次定律可知，T 中有沿顺时针方向的感觉电流， D 正确， ABC错误。

【考点定位】电磁感觉、右手定章、楞次定律【名师点睛】解题重点是掌握右手定章、楞次定律判断感觉电流的方向，还要理解PQRS中感应电流产生的磁场会使T 中的磁通量变化，又会使T 中产生感觉电流。

2017高考物理选修3-3真题汇总及详细解析全国卷1 33．［物理——选修3–3］（15分）（1）（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。

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．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】ABC（2）（10分）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。

初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。

已知室温为27 ℃，汽缸导热。

（i ）打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii ）接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；（iii ）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。

【答案】（i ） v/2 2p 0 （i i ） 顶部 （i i i ） 1.6 p 0【解析】（i ）设打开K 2后，稳定时活塞上方气体的压强为p 1，体积为V 1。

依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。

由玻意耳定律得011p V p V =①01(3)(2)p V p V V =-②联立①②式得12V V =③ 102p p =④（ii ）打开K 3后，由④式知，活塞必定上升。

设在活塞下方气体与A 中气体的体积之和为V 2（22V V ≤）时，活塞下气体压强为p 2由玻意耳定律得022(3)p V p V =⑤由⑤式得2023V p p V =⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为2032p p '=全国卷2 33． (1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．图1A ．气体自发扩散前后内能相同B ．气体在被压缩的过程中内能增大C ．在自发扩散过程中，气体对外界做功D ．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E ．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .(ⅰ)求该热气球所受浮力的大小；(ⅱ)求该热气球内空气所受的重力；(ⅲ)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．33．[答案] (1)ABD(2)(ⅰ)Vgρ0T 0T b (ⅱ)Vgρ0T 0T a(ⅲ)Vρ0T 0⎝⎛⎭⎫1T b －1T a－m 0 [解析] (1)气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A 正确，C 错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因汽缸绝热，故气体内能增大，B 正确；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D 正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项E 错误．(2)(ⅰ)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝mV 0 ① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρ(T )＝mV T ② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V T T③ 联立①②③式得ρ(T )＝ρ0T 0T ④气球所受到的浮力为f ＝ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f ＝Vgρ0T 0T b⑥ (ⅱ)气球内热空气所受的重力为G ＝ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G ＝Vgρ0T 0T a⑧ (ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得mg ＝f －G －m 0g ⑨联立⑥⑧⑨式得m ＝Vρ0T 0⎝⎛⎭⎫1T b －1T a －m 0 ⑩ 全国卷3 33．［物理——选修3–3］（15分）（1）（5分）如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到状态a 。

2017年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅰ）一、选择题：本大题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项是符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分．有选错的得0分．1．（6分）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（）A．30kg•m/s B．5.7×102kg•m/sC．6.0×102kg•m/s D．6.3×102kg•m/s2．（6分）发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。

速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是（）A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大3．（6分）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。

三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为m a，m b，m c．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。

下列选项正确的是（）A．m a＞m b＞m c B．m b＞m a＞m c C．m c＞m a＞m b D．m c＞m b＞m a4．（6分）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（）A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV5．（6分）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（）A． B．C．D．6．（6分）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反。

专题13 选修3-3（非选择题）1．【2017·江苏卷】题12A–2（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈．【答案】甲乙【解析】温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故乙中水分子的热运动较剧烈．【考点定位】布朗运动【名师点睛】本题主要考查布朗运动，布朗运动与悬浮在液体中颗粒的大小及液体的温度有关．2．【2015·江苏·12A（2）】在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓慢地施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】增大不变【解析】因为测试时，对包装袋缓慢地施加压力，外界对气体所做的功等于气体对外放出的热量，由热力学第一定律可知：气体的温度不变，即内能不变。

玻意耳定律可知：气体体积变小，所以压强变大，由于气体的压强是由于气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的，所以包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大。

【考点】热力学第一定律、气体的内能【方法技巧】本题主要是对定律的理解，利用热力学第一定律分析内能的变化，利用玻意耳定律分析气体的压强变化。

3．【2016·江苏卷】如题12A−1图所示，在斯特林循环的p–V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C 的过程中，单位体积中的气体分子数目（选填“增大”、“减小”或“不变”）．状态A和状态D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如题12A−2图所示，则状态A对应的是（选填“①”或“②”）．【答案】不变①【考点定位】理想气体【方法技巧】对一定质量的理想气体等容过程，气体的密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变；理解气体分子热运动速率的统计分布图象。

2015年高考物理真题分类汇编一一选修3-3热学(2015新课标1-33 (1)).【物理一选修3-3】(15分)(5分)下列说法正确的是___________ (填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分, 选对3个得5分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分)A. 将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B. 固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质C. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D. 在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E. 在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变【答案】(1) BCD (选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1个扣3 分，最低得分为0分)【考点】固体的微观结构、晶体和非晶体【解析】解析：晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错。

根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B对。

同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨。

选项C对。

晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然,选项D对。

熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错。

(2015新课标I-33 (2))【物理一选修3-3】(10分)如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为S1=80.0cm2,小活塞的质量为m=1.50kg，横截面积为S2=40.0cm2;两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l=40.0cm，气缸外大气压强为p=1.00 x 105Pa,温度为T=303K。

初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1=495K,现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g 取10m/s2,求(i )在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度(ii )缸内圭寸闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内圭寸闭气体的压强【答案】(i) 330K (ii) 1.01 105 Pa【考点】气体实验定律；理想气体；共点力的平衡【解析】(i)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2 ,由题给条件得：：! iV1 = S2( - ) + S1( ) ................O在活塞缓慢下移的过程中，用P1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得:S1 (P1 -P) = mug + m2g + S2(P1 -P) .......... O故缸内的气体的压强不变，由盖•吕萨克定律有：m=2.50kg，横截面积为联立O③③式并代入题给数据得：T2 = 330K (5)（ii）在大活塞与大圆筒底面刚接触时，被封闭气体的压强为P i，在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变，没达到热平衡时被封闭气体的压强为P，由查理定律有：-= .......... ①（2分）T 4联立O③③式并代入题给数据得：P = 1.01・105Pa ............. O （2分）【2015新课标II-33】33.[物理选修3-3] （15分）（1）（5分）关于扩散现象，下列说法正确的是 _________ （填正确答案标号，选对1个给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0分）A•温度越高，扩散进行得越快B•扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E•液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的【答案】ACD【解析】试题分析；根据分子动理论，潟度越高,’扩散进行得越快，故A正确；扩散理宋不是化爭反应，故B冶误; 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故亡正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故二正确；液悴中的扩散现家不是由于液体■的对流形巔的，是板体分子无规则运动产生的，故三错误考点：分子动理论【2015新课标II-33】（2）（10分）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm, B侧水银面比A侧的高h=3.0cm,现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强P0=75.0cmHg。

专题15选修3-3一、单选题1．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac 到状态c，b、c状态温度相同，如V﹣T图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为P b和P c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则（）A. p b＞p c，Q ab＞Q acB. p b＞p c，Q ab＜Q acC. p b＜p c，Q ab＜Q acD. p b＜p c，Q ab＞Q ac【答案】 D视频2．2016年9月15日，我国成功发射的“天宫二号”搭载的空间冷原子钟，有望实现约3000万年误差1秒的超高精度。

空间冷原子钟利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子，在空间微重力环境下，这种超低温原子可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得精密的原子谱线信息，从而获得更高精度的原子钟信号，使时间测量的精度大大提高。

卫星导航定位系统是利用精确测量微波信号从卫星到达目标所用的时间，从而获知卫星和目标之间的准确距离。

因此，测量时间的精度，将会直接影响定位准确度。

目前我国的“北斗导航定位”系统上使用的原子钟，精度仅到纳秒（10-9s）量级，所以民用的定位精度在十几米左右。

“空间冷原子钟”的精度达到皮秒（10-12s）量级，使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。

根据上述材料可知，下列说法中正确的是（）A. “空间冷原子钟”的超低温原子，它们的内能为零B. “空间冷原子钟”在地球表面和在空间微重力环境下的精度相同C. 在空间微重力环境下，做超慢速匀速直线运动的原子不受地球引力作用D. “空间冷原子钟”试验若成功，将使“北斗导航”的精度达到厘米量级【答案】 D【解析】无论温度多低，分子的热运动不会停止，即分子动能不为零，所以分子的内能不会为零，A错误；“空间冷原子钟”只有在微重力环境下才能获得超低速匀速直线运动，所以测量精度不相同，B错误；物体间的引力无论速度多大，都存在，C错误；“空间冷原子钟”的精度达到皮秒（10-12s）量级，相比“北斗导航定位”系统上使用的原子钟精度提高了1000倍，故可从几十米的精度提高到几厘米的精度，D正确。