专题13 选修3-3（非选择题）（第05期）-2017届高三物理百所名校好题速递分项解析汇编 18页

一、非选择题 ‎1．【重庆市第一中学2017届高三上学期期中考试】（10分）如图所示，一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内，气柱的长度为h。现向管内缓慢地添加部分水银，水银添加完成时，气柱长度变为。再取相同质量的水银缓慢地添加在管内。外界大气压强保持不变。‎ ‎①求第二次水银添加完成时气柱的长度。‎ ‎②若第二次水银添加完成时气体温度为T0，现使气体温度缓慢升高，求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度。‎ ‎【答案】①②‎ 考点：考查理想气体的状态方程.‎ ‎【名师点睛】本题考查了求气柱的长度、气体的温度问题，分析清楚气体状态变化过程，知道气体状态变化的性质是解题的关键；应用玻意耳定律与盖吕萨克定律即可解题．‎ ‎2．【四川省成都外国语学校2017届高三11月月考】一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75.0 cmHg。环境温度不变。‎ ‎【答案】9.42cm 考点：玻意耳定律 ‎3．【四川省成都外国语学校2017届高三12月一诊模拟】如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a 离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。‎ ‎（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；‎ ‎（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。‎ ‎【答案】（ⅰ）320K（ⅱ）p0‎ ‎（ⅱ）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1′，压强为P1′，末态体积为V2′，压强为P2′，由题给数据有：V1′=V0，P1′=p0，V2′=V0…⑤ 由玻意耳定律得：P1′V1′=P2′V2′…⑥ 由⑤⑥式得：P2′=p0…⑦‎ 考点：盖•吕萨克定律；玻意耳定律 ‎4．【四川省成都市龙泉第二中学2017届高三12月月考】封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度关T系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏伽德罗常数为NA。‎ ‎（1）由状态A变到状态D过程中 ▲ ‎ A．气体从外界吸收热量，内能增加 B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大 D．气体的密度不变 ‎（2）在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体 ▲（选“吸收”或“放出”）热量 ▲ J。‎ ‎（3）在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？‎ ‎【答案】（1）AB （2）吸收；14J ；（3）；分子数 ‎（2）气体对外做功为5J，则W=-5J，内能增加9J，则△U=9J，由热力学第一定律△U=W+Q得，Q=14J，即吸热14J． （3）A→D，由状态方程=C，得 TD=2T0 分子数为 ‎ 考点：热力学第一定律；气态方程 ‎5．【四川省成都经济技术开发区实验中学2017届高三12月月考】一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75.0 cmHg。环境温度不变。‎ ‎【答案】9.42cm 考点：玻意耳定律 ‎6．【广东省五校协作体2017届高三上学期第一次联考】（10分）如图10所示，一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知状态A时的温度为27℃，则：‎ ‎①气体处于状态B、C时的温度分别是多少？‎ ‎②从状态A到状态C的过程中内能的变化是多少？‎ ‎【答案】①TB=900K TC=300K②0‎ ‎【解析】①由图示图象可知，A→B过程 代入数据解得：TB=900K ‎ B→C过程 代入数据解得：TC=300K ‎ ‎②A→C过程,由温度变化为0得 考点：理想气体状态变化方程 ‎【名师点睛】解决气体问题的关键是挖掘出隐含条件，正确判断出气体变化过程，合理选取气体实验定律解决问题；对于内能变化．牢记温度是理想气体内能的量度，与体积无关。‎ ‎7．【宁夏罗平中学2017届高三12月适应性考试】（7分）如图所示，水平放置一个长方体的封闭气缸，用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A、B两部分．初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T．使A的温度升高△T而保持B部分气体温度不变．则A部分气体的压强增加量为多少。‎ ‎【答案】‎ 考点：理想气体状态方程 ‎【名师点睛】本题是连接体问题，对连接体问题应分别对各部分气体应用相关实验定律或理想气体状态方程列方程、找出各部分气体间的关系即可正确解题。‎ ‎8．【河北省衡水中学2017届高三上学期四调考】如图所示的粗细均匀薄壁U型管，左管上端封闭，右管开口且足够长；温度为t1=27℃时，右管内水银面比左管高h=4cm，左管内空气柱长度为L=40cm，大气压强p0=76cmHg．现使左管内空气温度缓慢下降，则当左管内液面上升h1=4cm时，管内气体温度t2为多少℃？‎ ‎【答案】-30℃‎ 考点：理想气体状态方程 ‎【名师点睛】以封闭的气体为研究对象，找出气体变化前后的状态参量，利用气体的状态方程计算即可。‎ ‎9．【内蒙古赤峰二中2017届高三上学期第三次模拟考试】（10分）一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20 kg，横截面积S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始时汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12 cm，离汽缸口的距离L2＝3 cm.外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，取g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)此时气体的温度为多少？‎ ‎(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370 J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？‎ ‎【答案】（1）450 K.（2）300 J.‎ ‎【解析】当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105 Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K 当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有p1S＝p0S＋mg 则p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝1.2×105Pa，‎ V1＝(L1＋L2)S 考点：玻意耳定律；热力学第一定律 ‎【名师点睛】本题考查了求气体的温度与内能的增量，分析清楚气体状态变化过程是解题的前提与关键，应用理想气体状态方程、玻意耳定律与热力学第一定律可以解题；应用热力学第一定律解题时要注意各量的正负号.‎ ‎10．【湖北省八校2017届高三上学期第一次联考试题】（10分）如图所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的。开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空。现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡，此时理想气体的温度增加为原来的1.2倍，已知外界大气压强为P0，求此过程中气体内能的增加量。‎ ‎【答案】‎ 考点：盖—吕萨克定律；热力学第一定律 ‎【名师点睛】本题考查了求活塞的高度与气体温度问题，应用理想气体状态方程、热力学第一定律即可正确解题；本题是信息给予题，解题时要认真审题、根据题意获取所需信息是正确解题的关键。‎ ‎11．【安徽省淮北市第一中学2017届高三上学期第四次模拟考试】（10分）如图所示，导热良好，内壁光滑长度为4L、横截面积为S的汽缸A、B，A水平、B竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中，活塞C、D的质量及厚度均忽略不计．原长3L、劲度系数的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点．开始活塞D距汽缸B的底部3L．后在D上放一质量为的物体．求： （1）稳定后活塞D下降的距离； （2）改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置，则气体的温度应变为多少？‎ ‎【答案】（1）；（2） 3770C ‎【解析】（1）开始时被封闭气体的压强为P1=P0，活塞C距气缸A的底部为l，被封气体的体积为4lS，重物放在活塞D上稳定后，被封气体的压强为：;活塞C将弹簧向左压缩了距离l1，则活塞C受力平衡，有：‎ 根据玻意耳定律，得：P04lS＝P2xS 解得：, 活塞D下降的距离为：△l＝4l−x+l1＝l ‎ 考点：理想气体状态方程 ‎【名师点睛】本题考查玻意耳定律的应用及压强的计算，关键要注意首先明确气体发生的什么变化，根据力平衡法求气体的压强，然后才能分析状态参量，由理想气体的状态方程或实验定律进行分析求解，第二问要注意升温过程压强不变，弹簧的形变量不变，活塞C不动.‎ ‎12．【安徽省皖南八校2017届高三第二次联考】（10分）如图所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面100 cm不变，因上部混有少量的空气使读数不准，当气温为27℃时，实际大气压为76 cmHg，而该气压计读数为70 cmHg.求：‎ ‎①若气温为27℃时，该气压计中水银柱高度为64 cm，则此时实际气压为多少cmHg?‎ ‎②在气温为-3℃时，该气压计中水银柱高度变为73 cm，则此时实际气压应为多少cmHg?‎ ‎【答案】（1）73 cmHg（2）79 cmHg 【解析】（1）根据平衡知识得： 上部混有少量的空气压强为：P1=76-70=6cmHg 上部混有少量的空气体积：V1=（100-70）S=30cm•S 若在气温为27℃时，用该气压计测得的气压读数为64cmHg， 空气体积：V2=（100-64）S=36cm•S 气体温度不变，根据玻意而定律得：P1V1=P2V2                          P2=5 cmHg P0′=68+5=73 cmHg ‎ 考点：理想气体的状态变化方程 ‎【名师点睛】解决本题关键是分析出空气柱的初末状态参量，判断变化过程中做何种变化，选择合适的气体实验定律列式求解，再根据平衡求出实际大气压强即可。‎ ‎13．【黑龙江省哈尔滨市第三中学2017届高三上学期第三次验收考试】如图所示，足够长的圆柱形气缸竖直放置，内有与气缸壁封闭良好的活塞，被销子固定于如图位置，此时气缸内被封闭气体的压强为，温度为27℃，若对密闭气体加热，当温度升到127℃，其压强多大？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】已知，，‎ 对气缸内封闭的气体，由查理定律可得可得 考点：考查了理想气体状态方程 ‎【名师点睛】处理理想气体状态方程这类题目，关键是写出气体初末状态的状态参量，未知的先设出来，然后应用理想气体状态方程列式求解即可．‎ ‎14．【黑龙江省哈尔冰师范大学附属中学2017届高三上学期期中考试】如图，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为p0，外界和汽缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸的正中间。‎ ‎(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；‎ ‎(2)继续缓慢加热，使活塞a上升。当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强。‎ ‎【答案】(1) 320 K；(2)p0‎ ‎ (2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的时，活塞a上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为V′1，压强为p′1，末态体积为V′2，压强为p′2，由题给数据和玻意耳定律得 V′1＝V0，p′1＝p0，V′2＝V0⑤‎ p′1V′1＝p′2V′2⑥‎ 由⑤⑥式得p′2＝p0 考点：盖－吕萨克定律、玻意耳定律 【名师点睛】由于B上端与大气连通，在活塞b上升到顶端之前，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气的压强等于大气压强不变。由于汽缸A顶部导热，其余部分均绝热。活塞b升至顶部后，继续缓慢加热，活塞a开始向上移动的过程，上部气体温度不变。分别根据盖－吕萨克定律、玻意耳定律列方程求解。 15．【湖南师范大学附属中学2017届高三上学期月考（四）】如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0.已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：‎ ‎(ⅰ)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？‎ ‎(ⅱ)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？‎ ‎(ⅲ)当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？‎ ‎【答案】 (ⅰ)T＝T0(ⅱ)W＝(p0S－mg)(L－L0) (ⅲ)Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)‎ ‎ (ⅲ)根据热力学第一定律：，由于缸内气体压力对活塞做功，W为负，‎ 所以Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)‎ 考点：理想气体状态方程、热力学第一定律 ‎【名师点睛】活塞与大气联通，缓慢升高气缸内的温度的过程中，气体压强不变。根据理想气体状态方程可求出缸内气体的温度。根据活塞受力平衡可求出缸内气体的压力。根据热力学第一定律求出气体在活塞下移的过程中吸收的热量。‎ ‎16．【贵州省遵义航天高级中学2017届高三第四次模拟】如下图所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放一活塞．活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7 ℃的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm，当水温升高到27 ℃时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)‎ ‎【答案】1 cm 考点：查理定律 ‎17．【辽宁省庄河市高级中学2017届高三12月月考】如图所示，一固定的竖直汽缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为，横截面积为，小活塞的质量，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，汽缸外大气压强为，温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为，现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取，求：‎ ‎①在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；‎ ‎②缸内封闭的气体与缸为大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。‎ ‎【答案】①；②‎ ‎【解析】①设初始时气体体积为，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为，温度为，由题给条件得，②‎ 在活塞缓慢下移的过程中，用表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得③‎ 故缸内气体的压强不变，由盖-吕萨克定律有：④‎ 联立①②④式并代入题给数据得⑤。‎ 考点：理想气体的状态方程、封闭气体压强 ‎【名师点睛】本题考查了求气体的温度与压强，分析清楚气体状态变化过程、应用盖吕萨克定律与查理定律即可正确解题。‎ ‎18．【贵州省贵阳市第一中学2017届高三上学期第四次适应性考试】如图所示，一粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置，玻璃管总长为，其中用长为的水银柱封闭了一段长为.初始温度为的空气柱，已知大气压强为（相当于），现对空气柱缓慢加热，求：‎ ‎①当空气柱的温度上升到多少摄氏度时，水银柱上端刚好到达玻璃管口；‎ ‎②为例使玻璃管中的水银柱全部溢出管口，空气柱的温度至少要升高到多少摄氏度。‎ ‎【答案】①；②‎ ‎【解析】①此过程为等压过程，由盖—吕萨克定律有 解得：，‎ 考点：理想气体的状态方程 ‎【名师点睛】本题关键是求解出初状态和末状态气体的压强，然后根据理想气体的状态方程求解。‎ ‎19．【辽宁省鞍山市2016-2017届高三二模】（10分）如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞〔体积可忽略），距离气缸底部为h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体温度为T0．活塞距气缸底部为1.5h0,两边水银柱存在高度差．己知水银的密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g．试问：‎ ‎（1）初始时，水银柱两液面高度差多大;‎ ‎（2）缓慢降低气缸内封闭气体的温度，当U形管两边水银面相平时封闭气体的温度是多少.‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】（1）以活塞为研究对象，因为活塞处于平衡得：PS=P0S+mg 所以被封闭气体压强为： （3分）‎ 初始时，液面高度差为： （2分）‎ ‎（2）当降低温度直水银面相平的过程中，气体先做等压变化，后等容变化。‎ 初状态：‎ 末状态：‎ 根据理想气体状态方程： （3分） 代入数据解得： （2分）‎ 考点：理想气体的状态方程 ‎【名师点晴】本题主要考查了理想气体的状态方程。根据活塞平衡求得气体压强，再根据水银柱高度差求出气体压强表达式，联立得到高度差；当降低温度直水银面相平的过程中，气体先做等压变化，后等容变化气，根据理想气体的状态方程求解出温度．‎ ‎20．【广西桂林中学2017届高三12月月考】（10分）如图，柱形容器内用轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体，容器外包裹保温材料．开始时活塞至容器底部的高度为H1=50cm，容器内气体温度与外界温度相等．在活塞上逐步加上多个砝码后，活塞下降到距容器底部H2=30cm处，气体温度升高了△T=60K；然后取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降，最后静止于距容器底部H3=25cm处：已知大气压强为p0=1×105Pa．求：‎ 气体最后的温度与压强.‎ ‎【答案】‎ 考点：理想气体的状态方程 ‎【名师点睛】本题主要考查了理想气体状态方程.由盖吕萨克定律和玻意耳定律列式即可求解．当取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降的等压过程，由盖-吕萨克定律即可解得气体最后的温度；从初始状态到末状态，温度相同，由玻意耳定律即可解得气体最后的压强。‎