高三物理（第02期）好题速递分项解析汇编 专题13 选修3-3（非选择题）（含解析）

专题13 选修3-3（非选择题）一、选择题二、非选择题1.【贵州省遵义航天高级中学2017届高三第一次模拟考试理科综合】如图甲所示为“”型上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗细部分截面积分别为S12 cm2、S21cm2。封闭气体初始温度为57，气体长度为L22 cm，乙图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。（摄氏温度t与热力学温度T的关系是Tt273 K）求：（）封闭气体初始状态的压强；（）若缓慢升高气体温度，升高至多少方可将所有水银全部压入细管内。【答案】（1）；（2）（或）。【解析】解得：考点：气体的压强，理想气体的状态方程2.【广东仲元中学2017届高三9月月考理综】如图，一个质量为m的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h0处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为P0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，求：通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。【答案】；。【解析】从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变外界对气体做功：根据热力学第一定律，气体内能的变化量：考点：物理学研究方法3.【宁夏银川一中2017届高三上学期第一次月考理科综合】）一横截面积为S的气缸水平放置，固定不动，两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室，温度均为27，达到平衡时1、2两气室长度分别为40cm和20cm，如图所示。在保持两气室温度不变的条件下，缓慢推动活塞A，使之向右移动6cm，不计活塞与气缸壁之间的摩擦，大气压强为1.0105Pa。求：活塞B向右移动的距离与气室2中气体的压强；接上一问，现在若将活塞A用销子固定，保持气室1的温度不变，要使气室2中气体的体积恢复原来的大小，则应将气室2气温度升高为多少？【答案】，；。【解析】活塞A固定，气室2中气体的体积恢复为L2S时，温度升高为T2，压强增大为。此过程为等容变化过程，根据查理定律，有气室1中气体温度不变，气室2气温度即考点：玻意耳定律，查理定律4.【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】）如图所示，左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强为P0，外部气温为T0=273K保持不变，两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1P0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸人恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求：（1）第二次平衡时氮气的体积；（ii）水的温度。【答案】（1）V=2.7hS（ii）T=368.55K【解析】()活塞A从最初位置升到最高位置过程为等压过程，该过程的初态体积和温度分别为2hS和T0=273K，末态体积为2.7hS，设末态温度为T，由盖-吕萨克定律解得T=368.55K考点：考查了理想气体状态方程的应用【名师点睛】本题是关于气体的连接体问题，知道两部分气体的总体积不变是正确解题的关键，分别对每部分气体作为研究对象、应用气态方程即可正确解题5.【黑龙江省大庆中学2016届高三上学期期末考试】）（10分）光滑的导热气缸竖直放置，其横截面积为S=l0-3m2，用不计质量的活塞封闭压强为Po=1.0l05Pa、体积Vo =2.0L、温度为0的理想气体，现在活塞上方放上一个物块，使封闭气体在温度不变时体积变为原来的一半，再对气缸缓慢加热，使气体的温度变为127，求物块的质量和气缸内气体的最终体积（重力加速度g取10m/s2，计算结果保留两位有效数字）【答案】10kg ; 1.5x10-3m3【解析】然后将气缸移出水槽，缓慢加热，此时为等压变化，最后的末状态：P2=P1=2.0105Pa，T2=400K，设最后的气体体积为V2，此过程为等压过程，由盖吕萨克定律得：解得：V2=1.5x10-3m3考点：理想气体的状态变化方程【名师点睛】此类多过程并且涉及到多个物理量的问题一定要分别找出每个过程对应的物理量，结合适当的规律解题。【答案】【解析】考点：理想气体的状态方程【名师点睛】考察理想气体状态变化方程，找出初末状态的状态参量，列理想气体状态变化方程即可，注意弄清“隔热”“绝热”“导热”等的含义.7.【河北省定州中学2017届高三上学期第一次月考】如图所示，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为400ml，现用注射器缓慢向烧瓶中注水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，已知大气压强为75cmHg柱，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变，求：（1）共向玻璃管中注入了多大体积的水？（2）试分析此过程中气体吸热还是放热，气体的内能如何变化【答案】（1）100ml；（2）气体放热，气体的内能不变【解析】试题分析： （1）初状态：P1=75cmHg，V1=400ml注入水后，P2=100cmHg由玻意耳定律得：P1V1=P2V2代入数据，解得：V2=300ml注入水的体积：V=V1V2=100ml（2）气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，那么它的内能也不变；根据题意气体的体积减小，说明外界对气体做功，又由热力学第一定律得出：气体对外放热考点：玻意耳定律；热力学第一定律【名师点睛】本题考查了求气体压强与体积问题，根据题意确定初末状态的状态参量、熟练应用查理定律即可正确解题；本题难度不大，是一道基础题。8.【福建省泉州市2016届高三第二次（5月）质量检查】(9分)如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h0。现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。然后再对气缸缓慢加热，让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0，大气温度为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦。求：(1)所添加砂粒的总质量； (2)活塞返回至原来位置时缸内气体的温度。【答案】（1）（2）2 T0 【解析】 （ii）设活塞回到原来位置时气体温度为T1，该过程为等压变化，有 解得T12 T0 考点：气体的状态变化方程【名师点睛】此题是对气体状态变化方程的考查；解题时要弄清气体的状态并能找到气体的状态变化参量，根据气态方程列式解答.9.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，从状态A到状态B，在相同时间内撞在单位面积上的分子数 （选填“增大”、“不变”或“减小”），从状态A经B、C再回到状态A，气体吸收的热量 放出的热量（选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】减小、大于【解析】考点：考查了热力学第一定律。【名师点睛】根据压强的定义和热力学第一定律分析，在p-V图象中面积表示外界对气体或气体对外界所做的功10.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】已知阿伏加德罗常数为6.01023mol-1，在标准状态（压强p0=1atm、温度t0=0）下任何气体的摩尔体积都为22.4L，已知第（2）问中理想气体在状态C时的温度为27，求该气体的分子数（计算结果取两位有效数字） 【答案】【解析】试题分析：根据盖吕萨克定律：，代入数据：，解得标准状态下气体的体积为，个考点：考查了理想气体状态方程【名师点睛】根据气体实验定律把C状态的气体转换为标准状态的体积，再计算物质的量和分子数11.【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】如图所示，用销钉固定的活塞把导热气缸分隔成两部分，A部分气体压强PA=6.0105 Pa，体积VA=1L；B部分气体压强PB=2.0105 Pa，体积VB=3L现拔去销钉，外界温度保持不变，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气，A、B两部分气体均为理想气体求活塞稳定后A部分气体的压强ABA【答案】【解析】考点：理想气体的状态变化方程12.【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，压强随体积变化的关系如图所示气体在状态A时的内能 状态B时的内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；由A变化到B，气体对外界做功的大小 （选填“大于”、“小于” 或“等于”）气体从外界吸收的热量pAVOB【答案】等于；等于【解析】试题分析：由图像可知，气体在AB两态的PV乘积相等，故在AB两态的温度相同，即两态的内能相同；由A变化到B，因气体的内能不变，故根据热力学第一定律可知，气体对外界做功的大小等于气体从外界吸收的热量考点：P-V图线；热力学第一定律13.【重庆市巴蜀中学2017届高三上学期开学考试理科综合物理试题】如图所示，长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10cm，外界大气压强不变.若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上，求：大气压强p0的值；玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度【答案】(1)p0=75cmHg (2)10.67cm 【解析】考点：考查理想气体的状态方程【名师点睛】气体的状态变化问题关键是分析气体发生的是何种变化，要挖掘隐含的条件，比如玻璃管在空气中缓慢转动，往往温度不变，封闭气体发生等温变化