2019年高考物理真题分类汇编专题18：选修3-3(选考题)
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2019年高考物理真题分类汇编专题18：选修3-3（选考题）
一、综合题（共4题；共33分）
1. ( 10分 ) （2019•江苏）
（1）在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置充足长时间后，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. 分子的密集水准保持不变
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A-1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A-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．
2. ( 8分 ) （2019•全国Ⅲ）[物理一一选修3–3]
（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，能够________。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；
（i）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. ( 8分 ) （2019•全国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 ， T3 ， N2________N3。（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：
（i）抽气前氢气的压强；
（ii）抽气后氢气的压强和体积。
4. ( 7分 ) （2019•全国Ⅰ）
（1）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“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
（2）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，改部其性能。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0.13m3 ， 炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3 ， 使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（i i）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强。
答案解析局部
一、综合题
1.【答案】 （1）C,D
（2）引力；C
（3）解：A→B过程 W1=–p（VB–VA）
B→C过程，根据热力学第一定律 W2=∆U
则对外界做的总功W=–（W1+W2）
代入数据得W=1 500 J
【考点】热力学第一定律（能量守恒定律），分子间的作用力，物体的内能
【解析】【解答】（1）因为在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体，温度保持不变，内能保持不变。内能和分子的平均动能相关，内能不变，分子平均动能也不变，C符合题意。而单个分子的动能可能改变，即速度也可能变化，B不符合题意。大量分子在永不停息地做无规则的运动，容器的分子数没有变化，故分子的密集水准不变，A不符合题意、D符合题意。（2）水滴在荷叶上和空气接触，因为表面张力的原因，水滴呈近似球形。液体与气体相接触时，会形成一个表面层，在这个表面层内存有着的相互吸引力就是表面张力，它能使液面自动收缩。 表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的。
液体表面层分子间距离大于液体内局部子间距离，分子间表现为引力，分子间距离平衡点是B；分子间距离大于平衡点的距离时表现为引力。
【分析】（1）根据内能跟温度相关，而内能只和大量分子平均动能相关。分子在永不停息地做无规则的运动，容积不变，分子数不变，其密集水准也不变。（2）液体表面层内存有着的相互吸引力，它能使液面自动收缩。而且液体表面层分子间距离大于液体内局部子间距离。（3）分别求A→B和B→C过程中系统对外做的功。A→B为等压变化过程，体积增大，气体对外做功，做功大小为：W1=–p△V。B→C为等温变化过程，且系统与外界无热交换，根据热力学第一定律有： W2=∆U ， 两者相加即是求A→B→C过程中气体对外界做的总功
2.【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。；单分子层油膜的面积
（2）解：（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h，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
由力的平衡条件有
p=p0–ρgh ③
式中，p、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
【考点】估测分子大小，理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）利用油酸估计分子的大小，利用油酸的体积除以油酸的底面积即可，其中油酸的底面积能够通过数格子得到。（2）①当试管倒立时，水银受到试管内空气的压强、外界大气压和自身重力产生的压强，在这三个压强的作用下，水银静止，玻意耳定律列方程求解试管的长度；
②气体做等压变化，结合气体初末状态的温度和体积，利用盖—吕萨克定律列方程求解末状态的温度即可；
3.【答案】 （1）大于；等于；大于
（2）解：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）·S①
得p10= （p0+p）②
（ii）设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1 ， 氢气的压强和体积分别为p2和V2 ， 根据力的平衡条件有p2·S=p1·2S③
由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④
p2V2=p0·V0⑤
因为两活塞用刚性杆连接，故
V1–2V0=2（V0–V2）⑥
联立②③④⑤⑥式解得
⑦
⑧
【考点】理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）从1到2过程中因为体积相同，根据理想气体的状态方程 且压强P1大于P2 ， 可得N1大于N2；根据图像的面积大小s=T能够判别T1等于T3；根据P2等于P3 ， 且V2小于V3 ， T2小于T3 ， 则2状态分子运动剧烈水准小于3状态的分子运动剧烈水准，再根据压强又相等所以撞击容器壁的次数则N2大于N3。
【分析】（1）利用气体的状态方程能够对气体的压强、温度、体积大小实行判别；再结合利用压强的大小能够判别单位体积单位时间内分子撞击容器壁的平均作用力，而平均作用力由分子的运动剧烈水准和单位体积的分子个数所决定，而温度影响剧烈水准，体积大小则影响单位体积的分子数多少。所以利用压强和体积、温度的微观含义能够判别气体分子在单位时间内撞击容器壁单位体积的次数。（2）（i）利用活塞的平衡方程能够求出氢气最初的压强大小； （ii）利用抽气后活塞的平衡能够列出平衡方程；在结合氢气和氮气的等温变化方程能够求出抽气后氢气的体积和压强大小。
4.【答案】 （1）低于；大于
（2）（i）设初始时每瓶气体的体积为V0 ， 压强为p0；使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为V0、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=p1V1 ①
被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为
②
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=10p1 ③
联立①②③式并代入题给数据得
p2=32×107 Pa ④
（ii）设加热前炉腔的温度为T0 ， 加热后炉腔温度为T1 ， 气体压强为p3 ， 由查理定律
⑤
联立④⑤式并代入题给数据得
p3=1.6×108 Pa ⑥
【考点】理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）因容器中的压强大于外界，容器中的气体膨胀，活塞向外移动，直至内压与外压相同。活塞外移，对外做功，容器中的气体内能减少，因温度是气体内能的标志，故温度降低，初始时，内外温度相同，故变化后容器中空气的温度低于外界温度。
根据 ，当压强相同时，相同体积的容器，温度越低，所含气体的物质量越多，即质量越大，故容器中空气的密度大于外界空气的密度。
【分析】（1）因压入氩气后炉腔中气体为室温，氩气为等温变化，对单个氩气瓶使用玻马定律列式，在P1压强下，压入气体的体积即是氩气瓶体积膨胀的增加量。再求10瓶氩气压入炉腔中，对炉腔中的氩气使用玻马定律列式。几式联立即可求出压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强。（2）氩气在炉腔中加热为等容变化，根据查理定律列式即可求出求此时炉腔中气体的压强。
