高三物理（第02期）好題速遞分項(xiàng)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(qiáng)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(qiáng)；（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(diǎn)：氣體的壓強(qiáng)，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(gè)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(jì)，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(jì)）。初始時(shí)，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：①通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時(shí)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(qiáng)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(diǎn)：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(dòng)，兩個(gè)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(shí)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(dòng)活塞A，使之向右移動(dòng)6cm，不計(jì)活塞與氣缸壁之間的摩擦，大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa。求：①活塞B向右移動(dòng)的距離與氣室2中氣體的壓強(qiáng)；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(shí)，溫度升高為T2，壓強(qiáng)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(diǎn)：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(gè)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(gè)容器的下端由容積可忽略的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)?，B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)為P0，外部氣溫為T0=273K保持不變，兩個(gè)活塞因自身重力對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1P0。系統(tǒng)平衡時(shí)，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(shí)A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求： （1）第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w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(diǎn)：考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 【名師點(diǎn)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(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)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(gè)物塊，使封閉氣體在溫度不變時(shí)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(jì)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(shí)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(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點(diǎn)睛】此類多過程并且涉及到多個(gè)物理量的問題一定要分別找出每個(gè)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(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)方程． 【名師點(diǎn)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(qiáng)為75cmHg柱，不計(jì)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?zèng)Q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(diǎn)：玻意耳定律；熱力學(xué)第一定律 【名師點(diǎn)睛】本題考查了求氣體壓強(qiáng)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(qiáng)為p0，大氣溫度為T0，重力加速度為g，不計(jì)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(shí)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(shí)氣體溫度為T1，該過程為等壓變化，有 解得T1＝2 T0 考點(diǎn)：氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點(diǎn)睛】此題是對氣體狀態(tài)變化方程的考查；解題時(shí)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(yáng)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(shí)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(diǎn)：考查了熱力學(xué)第一定律。 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)壓強(qiáng)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(yáng)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(qiáng)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(shí)的溫度為27℃，求該氣體的分子數(shù)．（計(jì)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(gè) 考點(diǎn)：考查了理想氣體狀態(tài)方程 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)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(jì)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(qiáng)PA=6.0105 Pa，體積VA=1L；B部分氣體壓強(qiáng)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(jì)，整個(gè)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(qiáng)． A BA 【答案】 【解析】 考點(diǎn)：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(qiáng)隨體積變化的關(guān)系如圖所示．氣體在狀態(tài)A時(shí)的內(nèi)能 狀態(tài)B時(shí)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(diǎn)：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(qiáng)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(shí)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(qiáng)p0的值；②玻璃管重新回到開口豎直向上時(shí)空氣柱的長度． 【答案】(1)p0=75cmHg (2)10.67cm 【解析】 考點(diǎn)：考查理想氣體的狀態(tài)方程． 【名師點(diǎn)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(dòng)，往往溫度不變，封閉氣體發(fā)生等溫變化．