高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題13 選修3-3（非選擇題）（含解析）

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專題13 選修3-3（非選擇題） 一、選擇題 二、非選擇題 1.【貴州省遵義航天高級中學(xué)2017屆高三第一次模擬考試?yán)砜凭C合】如圖甲所示為“⊥”型上端開口的玻璃管，管內(nèi)有一部分水銀封住密閉氣體，上管足夠長，圖中粗細(xì)部分截面積分別為S1＝2 cm2、S2＝1cm2。封閉氣體初始溫度為57℃，氣體長度為L＝22 cm，乙圖為對封閉氣體緩慢加熱過程中氣體壓強隨體積變化的圖線。（攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T＝t＋273 K）求：（Ⅰ）封閉氣體初始狀態(tài)的壓強；（Ⅱ）若緩慢升高氣體溫度，升高至多少方可將所有水銀全部壓入細(xì)管內(nèi)。 【答案】（1）；（2）（或）。 【解析】 解得： 考點：氣體的壓強，理想氣體的狀態(tài)方程 2.【廣東仲元中學(xué)2017屆高三9月月考理綜】如圖，一個質(zhì)量為m的T型活塞在氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，活塞體積可忽略不計，距氣缸底部h0處連接一U形細(xì)管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計）。初始時，封閉氣體溫度為T0，活塞距離氣缸底部為1.5h0，兩邊水銀柱存在高度差。已知水銀密度為ρ，大氣壓強為P0，氣缸橫截面積為S，活塞豎直部分高為1.2h0，重力加速度為g，求：①通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時兩邊水銀面恰好相平；②從開始至兩水銀面恰好相平的過程中，若氣體放出的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化。 【答案】①；②。 【解析】 ②從開始至活塞豎直部分恰與氣缸底接觸，氣體壓強不變 外界對氣體做功： 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能的變化量： 考點：物理學(xué)研究方法 3.【寧夏銀川一中2017屆高三上學(xué)期第一次月考理科綜合】）一橫截面積為S的氣缸水平放置，固定不動，兩個活塞A和B將氣缸分隔為1、2兩氣室，溫度均為27℃，達(dá)到平衡時1、2兩氣室長度分別為40cm和20cm，如圖所示。在保持兩氣室溫度不變的條件下，緩慢推動活塞A，使之向右移動6cm，不計活塞與氣缸壁之間的摩擦，大氣壓強為1.0105Pa。求：①活塞B向右移動的距離與氣室2中氣體的壓強；②接上一問，現(xiàn)在若將活塞A用銷子固定，保持氣室1的溫度不變，要使氣室2中氣體的體積恢復(fù)原來的大小，則應(yīng)將氣室2氣溫度升高為多少℃？ 【答案】①，；②。 【解析】 ②活塞A固定，氣室2中氣體的體積恢復(fù)為L2S時，溫度升高為T2，壓強增大為。 此過程為等容變化過程，根據(jù)查理定律，有 氣室1中氣體溫度不變， 氣室2氣溫度 即 考點：玻意耳定律，查理定律 4.【福建省三明市2016屆普通高中畢業(yè)班5月質(zhì)量檢查理科綜合】）如圖所示，左右兩個容器的側(cè)壁都是絕熱的、底部都是導(dǎo)熱的、橫截面積均為S。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個容器的下端由容積可忽略的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣。大氣的壓強為P0，外部氣溫為T0=273K保持不變，兩個活塞因自身重力對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0.1P0。系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示?，F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸人恒溫?zé)崴壑?，再次平衡時A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求： （1）第二次平衡時氮氣的體積； （ii）水的溫度。 【答案】（1）V=2.7hS（ii）T=368.55K 【解析】 (ⅱ)活塞A從最初位置升到最高位置過程為等壓過程，該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0=273K，末態(tài)體積為2.7hS， 設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋-呂薩克定律 解得T=368.55K 考點：考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 【名師點睛】本題是關(guān)于氣體的連接體問題，知道兩部分氣體的總體積不變是正確解題的關(guān)鍵，分別對每部分氣體作為研究對象、應(yīng)用氣態(tài)方程即可正確解題． 5.【黑龍江省大慶中學(xué)2016屆高三上學(xué)期期末考試】）（10分）光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直放置，其橫截面積為S=l0-3m2，用不計質(zhì)量的活塞封閉壓強為Po=1.0l05Pa、體積Vo =2.0L、溫度為0℃的理想氣體，現(xiàn)在活塞上方放上一個物塊，使封閉氣體在溫度不變時體積變?yōu)樵瓉淼囊话?，再對氣缸緩慢加熱，使氣體的溫度變?yōu)?27℃，求物塊的質(zhì)量和氣缸內(nèi)氣體的最終體積．（重力加速度g取10m/s2，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 【答案】10kg ; 1.5x10-3m3 【解析】 然后將氣缸移出水槽，緩慢加熱，此時為等壓變化，最后的末狀態(tài)：P2=P1=2.0105Pa，T2=400K，設(shè)最后的氣體體積為V2，此過程為等壓過程，由蓋呂薩克定律得： 解得：V2=1.5x10-3m3 考點：理想氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點睛】此類多過程并且涉及到多個物理量的問題一定要分別找出每個過程對應(yīng)的物理量，結(jié)合適當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。 【答案】 【解析】 考點：理想氣體的狀態(tài)方程． 【名師點睛】考察理想氣體狀態(tài)變化方程，找出初末狀態(tài)的狀態(tài)參量，列理想氣體狀態(tài)變化方程即可，注意弄清“隔熱”“絕熱”“導(dǎo)熱”等的含義. 7.【河北省定州中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次月考】如圖所示，將一定質(zhì)量的氣體密封在燒瓶內(nèi)，燒瓶通過細(xì)玻璃管與注射器和裝有水銀的U形管連接，最初豎直放置的U形管兩臂中的水銀柱等高，燒瓶中氣體體積為400ml，現(xiàn)用注射器緩慢向燒瓶中注水，穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25cm，已知大氣壓強為75cmHg柱，不計玻璃管中氣體的體積，環(huán)境溫度不變，求： （1）共向玻璃管中注入了多大體積的水？ （2）試分析此過程中氣體吸熱還是放熱，氣體的內(nèi)能如何變化． 【答案】（1）100ml；（2）氣體放熱，氣體的內(nèi)能不變． 【解析】 試題分析： （1）初狀態(tài)：P1=75cmHg，V1=400ml 注入水后，P2=100cmHg 由玻意耳定律得：P1V1=P2V2 代入數(shù)據(jù)，解得：V2=300ml 注入水的體積：△V=V1﹣V2=100ml （2）氣體的內(nèi)能是由溫度和物質(zhì)的量的多少決定的，一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，那么它的內(nèi)能也不變；根據(jù)題意氣體的體積減小，說明外界對氣體做功，又由熱力學(xué)第一定律得出：氣體對外放熱． 考點：玻意耳定律；熱力學(xué)第一定律 【名師點睛】本題考查了求氣體壓強與體積問題，根據(jù)題意確定初末狀態(tài)的狀態(tài)參量、熟練應(yīng)用查理定律即可正確解題；本題難度不大，是一道基礎(chǔ)題。 8.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】(9分)如圖所示，豎直放置的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，缸內(nèi)氣體高度為2h0?，F(xiàn)在活塞上緩慢添加砂粒，直至缸內(nèi)氣體的高度變?yōu)閔。然后再對氣缸緩慢加熱，讓活塞恰好回到原來位置。已知大氣壓強為p0，大氣溫度為T0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸間摩擦。求： (1)所添加砂粒的總質(zhì)量； (2)活塞返回至原來位置時缸內(nèi)氣體的溫度。 【答案】（1）（2）2 T0 【解析】 （ii）設(shè)活塞回到原來位置時氣體溫度為T1，該過程為等壓變化，有 解得T1＝2 T0 考點：氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點睛】此題是對氣體狀態(tài)變化方程的考查；解題時要弄清氣體的狀態(tài)并能找到氣體的狀態(tài)變化參量，根據(jù)氣態(tài)方程列式解答. 9.【江蘇省揚州市2015-2016學(xué)年度高三第四次模擬測試】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生如圖所示的狀態(tài)變化，從狀態(tài)A到狀態(tài)B，在相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù) （選填“增大”、“不變”或“減小”），從狀態(tài)A經(jīng)B、C再回到狀態(tài)A，氣體吸收的熱量 放出的熱量（選填“大于”、“小于”或“等于”） ． 【答案】減小、大于 【解析】 考點：考查了熱力學(xué)第一定律。 【名師點睛】根據(jù)壓強的定義和熱力學(xué)第一定律分析，在p-V圖象中面積表示外界對氣體或氣體對外界所做的功 10.【江蘇省揚州市2015-2016學(xué)年度高三第四次模擬測試】已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mol-1，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（壓強p0=1atm、溫度t0=0℃）下任何氣體的摩爾體積都為22.4L，已知第（2）問中理想氣體在狀態(tài)C時的溫度為27℃，求該氣體的分子數(shù)．（計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字） 【答案】 【解析】 試題分析：根據(jù)蓋呂薩克定律：，代入數(shù)據(jù)：， 解得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的體積為，個 考點：考查了理想氣體狀態(tài)方程 【名師點睛】根據(jù)氣體實驗定律把C狀態(tài)的氣體轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積，再計算物質(zhì)的量和分子數(shù) 11.【江蘇省溧水高級中學(xué)2017屆高三暑期考試物理試題】如圖所示，用銷釘固定的活塞把導(dǎo)熱氣缸分隔成兩部分，A部分氣體壓強PA=6.0105 Pa，體積VA=1L；B部分氣體壓強PB=2.0105 Pa，體積VB=3L．現(xiàn)拔去銷釘，外界溫度保持不變，活塞與氣缸間摩擦可忽略不計，整個過程無漏氣，A、B兩部分氣體均為理想氣體．求活塞穩(wěn)定后A部分氣體的壓強． A BA 【答案】 【解析】 考點：理想氣體的狀態(tài)變化方程 12.【江蘇省溧水高級中學(xué)2017屆高三暑期考試物理試題】一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，壓強隨體積變化的關(guān)系如圖所示．氣體在狀態(tài)A時的內(nèi)能 狀態(tài)B時的內(nèi)能（選填“大于”、“小于”或“等于”）；由A變化到B，氣體對外界做功的大小 （選填“大于”、“小于” 或“等于”）氣體從外界吸收的熱量． p A V O B 【答案】等于；等于 【解析】 試題分析：由圖像可知，氣體在AB兩態(tài)的PV乘積相等，故在AB兩態(tài)的溫度相同，即兩態(tài)的內(nèi)能相同；由A變化到B，因氣體的內(nèi)能不變，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體對外界做功的大小等于氣體從外界吸收的熱量． 考點：P-V圖線；熱力學(xué)第一定律 13.【重慶市巴蜀中學(xué)2017屆高三上學(xué)期開學(xué)考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖所示，長為31cm、內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)水銀柱的上端正好與管口齊平，封閉氣體的長為10cm，外界大氣壓強不變.若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)至開口豎直向下，這時留在管內(nèi)的水銀柱長為15cm，然后再緩慢轉(zhuǎn)回到開口豎直向上，求： ①大氣壓強p0的值；②玻璃管重新回到開口豎直向上時空氣柱的長度． 【答案】(1)p0=75cmHg (2)10.67cm 【解析】 考點：考查理想氣體的狀態(tài)方程． 【名師點睛】氣體的狀態(tài)變化問題關(guān)鍵是分析氣體發(fā)生的是何種變化，要挖掘隱含的條件，比如玻璃管在空氣中緩慢轉(zhuǎn)動，往往溫度不變，封閉氣體發(fā)生等溫變化．