高考物理二轮复习闯关导练热点17选修3_3含答案

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(1)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0.分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零．若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能________(填“大于”“等于”或“小于”)零．
(2)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)．甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为eq \f(1,2)p.现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等．求调配后
(ⅰ)两罐中气体的压强；
(ⅱ)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比．
2．[物理——选修3－3]
(1)下列说法正确的是________．
A．饱和蒸气压随温度的升高而增大
B．单晶体在某些物理性质上具有各向异性
C．一定量的理想气体从外界吸热，其内能一定增加
D．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈
E．当分子之间作用力表现为斥力时，分子力随分子间距离的增大而增大
(2)如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，右端通过橡胶管与放在水中导热的球形容器连通，球形容器连同橡胶管的容积为V0＝90 cm3，U形玻璃管中，被水银柱封闭有一定质量的理想气体．当环境温度为0 ℃时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1＝16 cm，水银柱上方空气柱长h0＝20 cm，(已知大气压强p0＝76 cm Hg，U形玻璃管的横截面积为S＝0.5 cm2)
(ⅰ)若对水缓慢加热，应加热到多少摄氏度，两边水银柱高度会在同一水平面上？
(ⅱ)保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度多少时右管水银面回到原来的位置？
3.[2020·全国卷Ⅱ，33 ][物理——选修3－3]
(1)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________．(填正确答案标号)
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
(2)潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似．潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要．为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，H≫h，忽略温度的变化和水密度随深度的变化．
(ⅰ)求进入圆筒内水的高度l；
(ⅱ)保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积．
4．[2020·全国卷Ⅲ，33][选修3—3]
(1)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降．环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态．在活塞下降过程中________．
A．气体体积逐渐减小，内能增加
B．气体压强逐渐增大，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．外界对气体做功，气体内能不变
E．外界对气体做功，气体吸收热量
(2)如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18 cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝4 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离为l＝12 cm.管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283 K，大气压强p0＝76 cmHg.
(ⅰ)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？
(ⅱ)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？
热点17 选修3－3
1．答案：(1)减小 减小 小于 (2)(ⅰ)eq \f(2,3)p (ⅱ)eq \f(2,3)
解析：(1)若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零．
(2)(ⅰ)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有
eq \f(1,2)p(2V)＝pV1①
现两罐气体压强均为p，总体积为(V＋V1)．设调配后两罐中气体的压强为p′，由玻意耳定律有
p(V＋V1)＝p′(V＋2V)②
联立①②式可得
p′＝eq \f(2,3)p③
(ⅱ)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时，体积为V2，由玻意耳定律有
p′V＝pV2④
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k，由密度的定义有
k＝eq \f(V2,V)⑤
联立③④⑤式可得
k＝eq \f(2,3)⑥
2．答案：(1)ABD (2)(ⅰ)86.63 ℃ (ⅱ)19.04 cm
解析：(1)饱和蒸气压与温度有关，且随着温度的升高而增大，故A正确；单晶体内部分子结构在空间
排列规则，某些物理性质具有各向异性，故B正确；根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变内能，所以气体吸热内能不一定增加，故C错误；液体温度越高，分子热运动的平均动能越大，悬浮颗粒越小，惯性越小，碰撞的不平衡性越明显，布朗运动越剧烈，故D正确；分子间的作用力表现为斥力时，分子力随分子间距离的增大而减小，故E错误．
(2)(ⅰ)初状态压强、体积、温度分别为p1＝p0－16 cmHg＝60 cmHg，V1＝V0＋h0S，T1＝273 K，
末状态压强、体积、温度分别为p2＝p0，V2＝V1＋eq \f(h1,2)S，T2＝(273＋t) K，
由理想气体状态方程有eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)，代入数据得t＝86.63 ℃；
(ⅱ)当往左管注入水银后，末状态压强为p，体积为V1＝V0＋h0S
由玻意耳定律得p2V2＝pV1，
解得p＝79.04 cmHg，则Δh＝79.04 cm－76 cm＝3.04 cm，
可知往左管注入水银的高度为h＝h1＋Δh＝19.04 cm.
3．答案：(1)B C (2)(ⅰ)eq \f(ρgH,p0＋ρgH)h (ⅱ)eq \f(ρgSHh,p0)
解析：(1)汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C.
(2)(ⅰ)设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V0和V1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有
p1V1＝p0V0①
V0＝hS②
V1＝(h－l)S③
p1＝p0＋ρg(H－l)④
联立以上各式并考虑到H≫h>l，解得
l＝eq \f(ρgH,p0＋ρgH)h⑤
(ⅱ)设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有
p2V0＝p0V3⑥
其中p2＝p0＋ρgH⑦
设需压入筒内的气体体积为V，依题意
V＝V3－V0⑧
联立②⑥⑦⑧式得
V＝eq \f(ρgSHh,p0)⑨
4．答案：(1)BCD (2)(ⅰ)12.9 cm (ⅱ)363 K
解析：(1)外力使活塞缓慢下降的过程中，由于温度保持不变，则气体的内能保持不变，气体的体积逐渐减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，又由玻意耳定律可知，气体体积减小，气体的压强增大，由以上分析可知BCD正确，AE错误．
(2)(ⅰ)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2.由玻意耳定律有
p1V1＝p2V2①
设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有
p1＝p0＋ρgh0②
p2＝p0＋ρgh③
V1＝(2H－l－h0)S，V2＝HS④
联立①②③④式并代入题给数据得
h＝12.9 cm⑤
(ⅱ)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖­吕萨克定律有
eq \f(V2,T1)＝eq \f(V3,T2)⑥
按题设条件有
V3＝(2H－h)S⑦
联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
T2＝363 K ⑧