2021高考物理大一轮复习题组层级快练：第十三单元 选修3-3 作业55 Word版含答案

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1．(2016·江苏)在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸汽的变化情况为( )
A．压强变小 B．压强不变
C．一直是饱和汽 D．变为未饱和汽
答案 AC
解析 在冷却过程中，温度降低，锅内水蒸汽与锅内的液体处于动态平衡，所以锅内水蒸汽一直是饱和汽，故C项正确；D项错误；在冷却过程中，温度降低，饱和汽的压强减小，所以A项正确；B项错误．
2．(2016·三门峡模拟)下列说法正确的是( )
A．两个系统相互接触而传热，当两个系统的内能相等时就达到了热平衡
B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C．干湿泡温度计的湿泡显示的温度高于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
D．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引
答案 D
解析 两个系统相互接触传热，当温度相等时，达到了热平衡，故选项A错误；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故选项B错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，故选项C错误；液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互作用的引力，故选项D正确．
3．(2015·江苏)对下列几种固体物质的认识，正确的有( )
A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
答案 AD
解析 由晶体和非晶体的性质判断选项A、D正确．
4．(2014·全国大纲)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( )
A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈
B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈
C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小
D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小
答案 BD
解析 根据理想气体的状态方程eq \f(pV,T)＝C，当压强变大时，气体的温度不一定变大，分子热运动也不一定变得剧烈，选项A错误；当压强不变时，气体的温度可能变大，分子热运动也可能变得剧烈，选项B正确；当压强变大时，气体的体积不一定变小，分子间的平均距离也不一定变小，选项C错误；当压强变小时，气体的体积可能变小，分子间的平均距离也可能变小，选项D正确．
5．(2016·福州二模)如图所示的四个图像，有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a等温压缩到状态b的过程，这个图像是( )
答案 B
解析 气体做等温压缩变化，根据玻意耳定律得压强应增大，故选项A错误；气体做等温压缩变化，故选项B正确；气体做等温压缩变化，而图像中T减小，故选项C错误；箭头方向表示气体体积在增大，与题目不符，故选项D错误．
6．(2014·福建)
图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是( )
A．TA＜TB，TB＜TC B．TA＞TB，TB＝TC
C．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC
答案 C
解析 从A到B属于等容变化eq \f(pA,TA)＝eq \f(pB,TB)，因为pA>pB，所以TA>TB，排除A、D项；从B到C属于等压变化eq \f(VB,TB)＝eq \f(VC,TC)，因为VC>VB，所以TC>TB，排除B项，C项正确．
7. (2016·潍坊模拟)如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列判断中正确的是( )
A．A→B温度升高，压强不变B．B→C体积不变，压强变大
C．B→C体积不变，压强不变D．C→D体积变小，压强变大
答案 AD
解析 由图像可知，在A→B的过程中，气体温度升高体积变大，且体积与温度成正比，由eq \f(pV,T)＝C，气体压强不变，故选项A正确；由图像可知，在B→C的过程中，体积不变而热力学温度降低，由eq \f(pV,T)＝C可知，压强p减小，故选项B、C错误；由图像可知，在C→D的过程中，气体温度不变，体积减小，由eq \f(pV,T)＝C可知，压强p增大，故选项D正确．
8．(2014·课标全国Ⅰ)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图像如图所示．下列判断正确的是( )
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
答案 ADE
解析 过程ab，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，选项A正确；过程bc，理想气体等温变化，压强减小，容器壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数减小，E项正确；而体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，选项B错误；过程ca，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，选项C错误；根据上述三过程可知：在a、b、c三个状态中，状态a的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，选项D正确．
二、非选择题
9．(2016·银川模拟)如图所示，在两端封闭粗细均匀的竖直长管道内，用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体．开始时管道内气体温度都为T0＝500 K，下部分气体的压强p0＝1.25×105 Pa，活塞质量m＝0.25 kg，管道的内径横截面积S＝1 cm2.现保持管道下部分气体温度不变，上部分气体温度缓慢降至T，最终管道内上部分气体体积变为原来的eq \f(3,4)，若不计活塞与管道壁间的摩擦，g＝10 m/s2，求此时上部分气体的温度T.
答案 281.25 K
解析 设初状态时两部分气体体积均为V0，对下面部分气体，等温变化，根据玻意耳定律得
p0V0＝pV，
其中V＝eq \f(5,4)V0
解得p＝eq \f(4,5)×1.25×105 Pa＝1×105 Pa
对上面部分气体，初态：p1＝p0－eq \f(mg,S)＝1×105 Pa
末态：p2＝p－eq \f(mg,S)＝0.75×105 Pa
根据理想气体状态方程有eq \f(p1V0,T0)＝eq \f(p2\f(3,4)V0,T)
解得T＝281.25 K
10．(2016·课标全国Ⅰ)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝eq \f(2σ,r)，其中σ＝0.070 N/m.现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升．已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2.
(ⅰ)求在水下10 m处气泡内外的压强差；
(ⅱ)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．
答案 (ⅰ)28 Pa (ⅱ)1.3
解析 (ⅰ)由公式Δp＝eq \f(2σ,r)，得Δp＝eq \f(2×0.070,5×10－3) Pa＝28 Pa
水下10 m处气泡的压强差是28 Pa.
(ⅱ)忽略水温随水深的变化，所以在水深10 m处和在接近水面时气泡内温度相同．
由等温变化规律，得
p1V1＝p2V2①
其中，V1＝eq \f(4,3)πr13②
V2＝eq \f(4,3)πr23③
由于气泡内外的压强差远小于水压，气泡内压强可近似等于对应位置处的水压，所以有
p1＝p0＋ρgh1＝1×105 Pa＋1×103×10×10 Pa＝2×105 Pa＝2p0④
p2＝p0⑤
将②③④⑤代入①，得
2p0×eq \f(4,3)πr13＝p0×eq \f(4,3)πr23
2r13＝r23
eq \f(r2,r1)＝eq \r(3,2)≈1.3.
11．(2016·海南)如图，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热；U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102 kg/m3的液体．一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p0＝4.5×103 Pa.外界温度保持不变．缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h＝40 cm，求此时左、右两气室的体积之比．取重力加速度大小g＝10 m/s2，U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计．
答案 V1∶V2＝1∶1
解析 设初始状态时汽缸左气室的体积为V01，右气室的体积为V02；当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为V1、V2，
由玻意耳定律，得p0V01＝p1V1①
p0V02＝p2V2②
依题意有：V01＋V02＝V1＋V2③
由力的平衡条件有：p2－p1＝ρgh④
联立①②③④式，并代入题给数据，得
2V12＋3V01V1－9V012＝0⑤
由此解得V1＝eq \f(3,2)V01(另一解不合题意，舍去)⑥
由③⑥式和题给条件，得V1∶V2＝1∶1⑦
12．(2016·枣庄模拟)如图甲所示，竖直放置的气缸内壁光滑，横截面积为S＝10－3 m2，活塞的质量为m＝2 kg，厚度不计．在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B下方气缸的容积为1.0×10－3 m3，A、B之间的容积为2.0×10－4 m3，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa.开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27 ℃，现缓慢加热缸内气体，直至327 ℃.求：
(1)活塞刚离开B处时气体的温度t2；
(2)缸内气体最后的压强；
(3)在图乙中画出整个过程中的p－V图线．
答案 (1)127 ℃ (2)1.5×105 Pa (3)见解析图
解析 (1)活塞刚离开B处时，设气体的压强为p2，由二力平衡可得p2＝p0＋eq \f(mg,S)
解得p2＝1.2×105 Pa
由查理定律得eq \f(0.9p0,273＋t1)＝eq \f(p2,273＋t2)
解得t2＝127 ℃
(2)设活塞最终移动到A处，缸内气体最后的压强为p3，由理想气体状态方程得
eq \f(p1V0,273＋t1)＝eq \f(p3V3,273＋t3)
解得p3＝1.5×105 Pa
因为p3>p2，故活塞最终移动到A处的假设成立．
(3)如图所示．
13．如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 ℃的水槽中，B的容积是A的3倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左、右水银柱高度相等．假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．
(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；
(2)将右侧水槽的水从0 ℃加热到一定温度时，U形管内左、右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温．
答案 (1)180 mmHg (2)364 K
解析 (1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0＝273 K．设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有
p1＝pC＋Δp①
式中Δp＝60 mmHg.打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB.依题意有，
pB＝pC②
玻璃泡A和B中气体的体积为
V2＝VA＋VB③
根据玻意耳定律得
p1VB＝pBV2④
联立①②③④式，并代入题给数据得
pC＝eq \f(VB,VA)Δp＝180 mmHg⑤
(2)当右侧水槽的水温加热到T′时，U形管左、右水银柱高度差为Δp，玻璃泡C中气体的压强为
pC′＝pB＋Δp＝pC＋Δp⑥
玻璃泡C中的气体体积不变，根据查理定律得
eq \f(pC,T0)＝eq \f(pC′,T′)⑦
联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得
T′＝364 K