高三物理（第04期）好題速遞分項解析匯編 專題13 非選擇題（選修3-3）（含解析）

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專題13 選修3-3（非選擇題） 1.【淮北一中2016～2017學(xué)年度高三第三次月考】（8分）粗細(xì)均勻的U形管中裝有水銀，左管上端有一活塞P，右管上端有一閥門S，開始時活塞位置與閥門等高，如圖所示，閥門打開時，管內(nèi)兩邊水銀柱等高，兩管空氣柱長均為l=20cm，此時兩邊空氣柱溫度均為27℃，外界大氣壓為P0=76cmHg，若將閥門S關(guān)閉以后，把左邊活塞P慢慢下壓，直至右邊水銀上升10cm，在活塞下壓過程中，左管空氣柱的溫度始終保持在27℃，并使右管內(nèi)溫度上升到177℃，此時左管內(nèi)空氣的長度. 【答案】6.1cm 考點：理想氣體狀態(tài)方程。 2.【湖北省華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)2017屆高三上學(xué)期期中考試】如圖所示，在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積之比SA：SB＝1∶3，兩活塞以穿過B底部的剛性細(xì)桿相連，可沿水平方向無摩擦滑動，兩個氣缸都不漏氣。初始時活塞處于平衡狀態(tài)，A、B中氣體的體積均為V0，A、B中氣體溫度均為T0＝300K，A中氣體壓強(qiáng)pA＝1.6p0，p0是氣缸外的大氣壓強(qiáng)。 （1）求初始時B中氣體的壓強(qiáng)pB； （2）現(xiàn)對A中氣體加熱，使其中氣體的壓強(qiáng)升到pA′＝2.5p0，同時保持B中氣體的溫度不變，求活塞重新達(dá)到平衡狀態(tài)時A中氣體的溫度TA′。 【答案】（1）；（2） 考點：理想氣體的狀態(tài)方程 3.【內(nèi)蒙古鄂爾多斯市一中2017屆高三上學(xué)期第四次月考】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ho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(qiáng)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： (i)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； (ii)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】（i） (ii) 　　 （ii）從開始至活塞豎直部分恰與氣缸底接觸，氣體壓強(qiáng)不變，外界對氣體做功 由熱力學(xué)第一定律有 得： 　　 考點：理想氣體的狀態(tài)方程 4.【蘭州市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期期中考試】(10分)一個水平放置的汽缸，由兩個截面積不同的圓筒連接而成。活塞A、B用一長為4L的剛性細(xì)桿連接，L＝0.5 m，它們可以在筒內(nèi)無摩擦地左右滑動。A、B的截面積分別為SA＝40 cm2，SB＝20 cm2，A、B之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，兩活塞外側(cè)(A的左方和B的右方)是壓強(qiáng)為p0＝1.0105 Pa的大氣。當(dāng)汽缸內(nèi)氣體溫度為T1＝525 K時兩活塞靜止于如圖所示的位置。 ①求此時氣體的壓強(qiáng)? ②現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體的溫度緩慢下降，當(dāng)溫度降為多少時活塞A恰好移到兩圓筒連接處？ 【答案】① P0 ② 考點：氣體壓強(qiáng)的計算、蓋—呂薩克定律。 5.【江西師范大學(xué)附屬中學(xué)2017屆高三上學(xué)期期中考試】（8分）如圖所示，薄壁光滑導(dǎo)熱良好的氣缸放在光滑水平面上，當(dāng)環(huán)境溫度為10℃時，用橫截面積為1.010﹣2m2的活塞封閉體積為2.010﹣3m3的理想氣體，活塞另一端固定在墻上．外界大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa． （1）當(dāng)環(huán)境溫度為37℃時，氣缸自由移動了多少距離？ （2）如果環(huán)境溫度保持在37℃，對氣缸作用水平力，使缸內(nèi)氣體體積緩慢地恢復(fù)到原來數(shù)值，這時氣缸受到的水平作用力多大？ 【答案】（1）0.02m（2）100N 【解析】（1）氣體等壓變化有： 解得： 氣缸移動的距離為： （2）從狀態(tài)1→3氣體等容變化： 解得： 根據(jù)平衡條件，有：P3S=P0S+F 故：F=（P3-P0）S=110410-2N=100N 考點：氣體的狀態(tài)變化方程 6.【內(nèi)蒙古鄂爾多斯市一中2017屆高三上學(xué)期第四次月考】（10分）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ho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(qiáng)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： (i)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； (ii)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】（i） (ii) 0.3()h0S-Q　　 　 （ii）從開始至活塞豎直部分恰與氣缸底接觸，氣體壓強(qiáng)不變，外界對氣體做功 W=P1ΔV=()0.3h0S ③ 由熱力學(xué)第一定律有ΔU=W+Q　?、? 得：ΔU=0.3()h0S-Q　　　 考點：理想氣體狀態(tài)方程；熱力學(xué)第一定律 7.【貴州省銅仁市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第三次月考理科】(10分) 如圖所示，一氣缸內(nèi)由光滑的活塞封閉著一定量的氣體，平放在水平面上。已知活塞的質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為P0 ，重力加速度g，整個裝置靜止時，活塞距氣缸底部的距離為h，假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變。 ①.若用外力向右拉氣缸，讓整個裝置向右做加速度為a的勻加速直線運動，當(dāng)活塞和氣缸達(dá)到相對靜止時，求此時密閉氣體的壓強(qiáng)p1 ②. 若將整個裝置緩慢地逆時針旋轉(zhuǎn)900　，讓整個裝置靜止在地面上，穩(wěn)定后，求活塞相對氣缸移動的距離d。 【答案】①② 考點：氣體的狀態(tài)變化方程 8.【河北省衡水中學(xué)2017屆高三上學(xué)期期中考試】（6分） 一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖所示，氣體在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)pA=p0，溫度TA= T0，線段AB與V軸平行，BC的延長線過原點。求： （i）氣體在狀態(tài)B時的壓強(qiáng)pB； （ii）氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對外界做的功為10J，該過程中氣體吸收的熱量為多少； （iii）氣體在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC和溫度TC。 【答案】（i）（ii）10J（iii）； （3）由B到C等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律得： 解得：TC＝T0 A到C等容變化，根據(jù)查理定律得：解得： 解得： 考點：熱力學(xué)第一定律；氣體的狀態(tài)變化方程 9.【重慶市第八中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次適應(yīng)性考試】（10分）小方同學(xué)在做托里拆利實驗時，由于操作不慎，玻璃管漏進(jìn)了一些空氣。當(dāng)大氣壓強(qiáng)為76cmHg時，管內(nèi)外水銀面高度差為60cm，管內(nèi)被封閉的空氣柱長度是30cm，如圖18所示．問： 圖 18 ①此時管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)是多少cmHg； ②現(xiàn)保持下端水銀槽不動，將玻璃管向下插入10cm，則此時的空氣柱長度是多少．（設(shè)此時玻璃管還未觸到水銀槽底，不考慮水銀槽液面的變化，且整個過程溫度不變） 【答案】①16cmHg ②24cm． 【解析】①此時管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為：P1=(76-60)cmHg=16cmHg． ②溫度不變，管內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化．設(shè)此時的空氣柱長度是xcm． 由玻意爾定律有：P1V1=P2V2 得：76-(80-x)]x?S=1630?S 解得：x=24cm 考點：考查理想氣體的狀態(tài)方程．