专题14 选修3-3-2021高考物理专项攻关高分宝典（原卷版）

这是一份专题14 选修3-3-2021高考物理专项攻关高分宝典（原卷版），共11页。

近几年高考题对3-3的考查仍分为两部分,选择题部分注重基本概念、现象和规律的定性考查,计算题部分则注意气体实验定律及热力学定律的应用.复习过程中要加强对基本概念和基本规律的理解,例如分子动理论的基本内容,阿伏加德罗常数的理解,内能基本概念的理解;强化概念规律的应用,例如气体实验定律,热力学定律及能量守恒定律.
【备考建议】
【经典例题】
【经典例题】
考点一 微观量的估算
【典例1】.(2019·湖南省长沙市雅礼中学模拟二)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥.某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 ml－1.试求：(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d.
考点二 布朗运动与分子热运动
【典例2】(2018·福建福州模拟)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( )
A.图中记录的是分子无规则运动的情况
B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹
C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显
D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈
【典例3】(2018·辽宁阜新质检)(多选)下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是( )
A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体和固体中发生
B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的
考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系
【典例4】（2020高考全国理综I）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。

【典例5】(2018·黑龙江牡丹江质检)(多选)两分子间的距离为r0时,其合力为零,图中能反映分子势能Ep与分子间的距离r变化关系的有( )
考点四 物体的内能
【典例6】(2018·辽宁鞍山质检)若某种实际气体分子间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是( )
A.如果保持其体积不变,温度升高,内能增大
B.如果保持其体积不变,温度升高,内能减少
C.如果保持其温度不变,体积增大,内能不变
D.如果保持其温度不变,体积增大,内能减少
考点五 用油膜法估测分子的大小
【典例7】(2018·吉林长春质检)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.则:
(1)油酸薄膜的面积是________ cm2.
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________mL.(取一位有效数字)
(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为___________m.(取一位有效数
【典例8】 (2018·内蒙古包头质检)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下.
A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油酸膜的面积S.
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上.
C.用浅盘装入约2 cm深的水.
D.用公式d= QUOTE ,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小.
E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V.
(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的,请指出:
①__________________________________________
②___________________________________________________.
上述实验步骤的合理顺序是_________________.
(2)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是 _
.
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
考点六 固体、液体、气体的性质
【典例9】（2019江西南昌三模）下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是（ ）
A．分子间距离减小时分子势能一定减小
B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈
C．温度越高，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例越大
D．分子间同时存在引力和斥力，随分子距离的增大，分子间的引力和斥力都会减小
E．非晶体的物理性质是各向同性，而晶体的物理性质都是各向异性
【典例10】(2017·全国Ⅰ卷,33)(多选)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( )
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
考点七 气体实验定律的应用
【典例11】（2020新高考I卷山东卷）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
【典例12】（2020高考全国理综I）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。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。
考点八 气体状态变化中的图像问题
【典例13】（2020高考江苏物理）一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q.
考点九 热力学第一定律
【典例1４】（2017全国II卷·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________（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．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
考点十 热力学第二定律
【典例1５】[2019·河北衡水联考](多选)下列说法正确的是________。
A．单晶体在不同方向上的导热性、导电性、机械强度等物理性质不一样
B．热量不可能从低温物体向高温物体传递
C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大
D．功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之全部变为有用的功
E．若气体的温度不变，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多
考点十一 热力学定律与气体实验定律的综合
【典例1６】（2020广东化州一模）如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h=40cm，活塞面积S=lOcm2,封闭气体的体积为V1=1 600cm3,温度27℃，大气压强0X105Pa，物体重t50N，活塞重力及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q=50J的热量，使活塞刚好升到缸口.求：
(1)活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？
(2)汽缸内气体对外界做多少功？
(3)气体内能的变化？
[走进高考]
１.【2018·全国卷Ⅰ】(多选)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，下列说法正确的是
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
2．如图所示，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，若一段时间后发现该温度计示数减小，则_____．
A. 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
３.（2019高考北京理综卷15）下列说法正确的是（ ）
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
4．对于实际的气体，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．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
５.（2019高考江苏卷物理13A）（1）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）分子的密集程度保持不变
（2）由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为 （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13A-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．
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．
６．【2019·昆明、玉溪统考】如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸内有一不计质量的活塞，可在汽缸内无摩擦滑动，活塞下方封闭一定质量的理想气体。已知活塞截面积为100 cm2，大气压强为1×105 Pa，汽缸内气体温度为27 ℃，求：
(1)若保持温度不变，在活塞上放一重物，使汽缸内气体的体积减小一半，这时气体的压强和所加重物的重力；
(2)在放着重物的情况下，要使汽缸内的气体恢复原来的体积，应使气体温度升高到多少摄氏度。
７．【2019·安阳模拟】如图甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，管的上部足够长，图中粗、细部分横截面积分别为S1＝2 cm2、S2＝1 cm2。封闭气体初始温度为57 ℃，气体长度为L＝22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线。求：
(1)封闭气体初始状态的压强；
(2)若缓慢升高气体温度，升高至多少摄氏度方可将所有水银全部压入细管内。
８．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，被封闭的理想气体气柱长L1为20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5 cm。
(1)当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
(2)如果大气压降低，试分析说明该报警器的报警温度会如何变化。
9.(2018·江苏连云港模拟)科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将10-6g的水分解为氢气和氧气.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,摩尔质量M=1.8×10-2 kg/ml,阿伏加德罗常数NA=6.0× 1023ml-1.试求:(结果均保留一位有效数字)
被分解的水中含有水分子的总数N;
一个水分子的体积V
10.(2018·山东济南质检)如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远a点处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点合外力表现为引力,且为数值最大处,d点是分子靠得最近处.则下列说法正确的是( )
A.乙分子在a点势能最小
B.乙分子在b点动能最大
C.乙分子在c点动能最大
D.乙分子在d点加速度为零
11.（2020河北第一次大联考）(2)(10分)如图所示,内壁光滑的水平放置的汽缸被两个活塞分成A、B、C三部分,两活塞间用轻杆连接,活塞厚度不计,在E、F两处设有限制装置,使左边活塞只能在E、F之间运动,E、F之间的容积为0.1V0.开始时左边活塞在E处,A部分的容积为V0,A缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强),温度为297K;B部分的容积为1.1V0,B缸内气体的压强为p0,温度恒为297K,C缸内为真空.现缓慢加热A缸内气体,直至温度为399.3K.求:
(ⅰ)活塞刚离开E处时的温度TE;
(ⅱ)A缸内气体最后的压强p.
12.（2017海南高考）（2）（8分）一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭，D端与大气相通。用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示。此时AB侧的气体柱长度l1=25 cm。管中AB、CD两侧的水银面高度差h1=5 cm。现将U形管缓慢旋转180°，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出。已知大气压强p0=76 cmHg。求旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差。
13.13.(2019·河南郑州二模)(5分)一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则由状态a变到状态b的过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)热量，气体分子的平均动能________(填“增大”“减小”或“不变”)；从状态b到c，气体对外做功，内能________(填“增大”“减小”或“不变”)；从状态c到d，气体密度________(填“增大”“减小”或“不变”)；从状态a到d，气体内能________(填“增大”“减小”或“不变”)。