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專題13 選修3-3（非選擇題） 1.【廣西柳州高級中學(xué)2016屆高三4月高考熱身模擬演練理科綜合物理試題】如圖所示，中，重新處于平衡時，缸內(nèi)理想氣體的溫度為多少？ 【答案】①；② 考點：理想氣體的狀態(tài)方程、封閉氣體壓強 【名師點睛】本題考查氣體實驗定律的應(yīng)用，關(guān)鍵時要確定初末狀態(tài)的參量，正確求解封閉氣體的壓強，注意氣體實驗定律的適用條件． 2.【廣東省佛山市第一中學(xué)2016屆高三第三次模擬考試】（10分）如下圖所示，一個上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面的面積S=0.01m2，中間用兩個活塞A與B封住一定質(zhì)量的理想氣體，A、B都可沿圓筒無摩擦地上、下滑動，但不漏氣，A的質(zhì)量可不計、B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)k=5103N/m的較長的彈簧相連。已知大氣壓強p0=1105Pa，平衡時兩活塞間的距離l0=0.6m。現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動一定距離后保持平衡。此時，用于壓A的力F=5102N。假定氣體溫度保持不變，求: （1） 此時兩活塞間的距離。 （2）活塞A向下移的距離。 （3）大氣壓對活塞A和活塞B做的總功。 【答案】（1）0.4m （2）0.3m （3）200J 【解析】 （3） W=P（l-l0 ）s =200J （2分） 考點: 理想氣體狀態(tài)方程。 【名師點睛】理想氣體的狀態(tài)方程 （1）理想氣體 ①宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。 ②微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。 （2）理想氣體的狀態(tài)方程 一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：＝或＝C。 氣體實驗定律可看作一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例。 3.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高三物理周練試題（一）】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）（ii） （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，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 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． 4.【黑龍江省牡丹江市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期開學(xué)摸底考試物理試題】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃。求： ①該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少攝氏度？ ②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？ 【答案】①②吸熱，200J 考點：考查了理想氣體狀態(tài)方程 【名師點睛】解決氣體問題的關(guān)鍵是挖掘出隱含條件，正確判斷出氣體變化過程，合理選取氣體實驗定律解決問題；對于內(nèi)能變化．牢記溫度是理想氣體內(nèi)能的量度，與體積無關(guān)． 5.【湖北省襄陽四中2017屆高三八月第一周周考理科綜合物理試題】（10分）如圖所示，均勻薄壁U形管左管上端封閉，右管開口且足夠長，管內(nèi)水銀柱封住A部分氣體，當(dāng)A部分氣柱的溫度為300K時，左、右兩管內(nèi)水銀面等高，A氣柱的長度，大氣壓強為75cmHg ① 現(xiàn)使A氣體的溫度緩慢升高，當(dāng)溫度升高到多少K時，左管水銀面下降2、5cm? ② 如果A內(nèi)氣體的溫度在①情況下升高后保持不變，在右管內(nèi)加入多長的水銀，可以使A管的水銀面重新回到原位置。 【答案】①400K ②25cm 【解析】 考點：本題考查氣體實驗定律，意在考查考生對定律、概念的理解和分析問題的能力。 【名師點睛】該題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，具體注意以下兩個方面： 1、在求解被封閉氣體氣體的壓強時，有時需要對活塞或液柱進行受力分析，利用力的平衡解答．在選取研究對象時，往往以受力較少的那個物體為研究對象． 2、對于研究在U型管內(nèi)被封閉的氣體的狀態(tài)參量的變化時，要正確的確定理想氣體的狀態(tài)，分析其狀態(tài)參量，選擇相應(yīng)的狀態(tài)方程進行解答． 6.【陜西省西安中學(xué)2016屆高三第一次仿真考試?yán)砜凭C合試題】如圖所示，面積的輕活塞A將一定質(zhì)量的氣體封閉在導(dǎo)熱性能良好的氣缸B內(nèi)，汽缸開口向上豎直放置，高度足夠大，在活塞上放一重物，質(zhì)量為，靜止時活塞到缸底的距離為，摩擦不計，大氣壓強為，溫度為，g取。 （1）若保持穩(wěn)定不變，將重物去掉，求活塞A移動的距離； （2）若加熱汽缸B，使封閉氣體溫度升高到，求活塞A移動的距離。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）以封閉氣體為研究對象， 考點：理想氣體的狀態(tài)方程 【名師點睛】本題考查了求活塞移動的距離，理解題意知道氣體發(fā)生什么變化、求出氣體狀態(tài)參量是正確解題的關(guān)鍵，應(yīng)用玻意耳定律與查理定律即可正確解題． 7.【廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中2017屆高三8月聯(lián)考理科綜合】（10分）如圖，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0C的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S，整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。 （i）求玻璃泡C中氣體的壓強（以mmHg為單位） （ii）將右側(cè)水槽的水從0C加熱到一定溫度時，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫。 【答案】（i）180mmHg（ii）364K （ii）當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱至T/時，U形管左右水銀柱高度差為Δp。 玻璃泡C中氣體的壓強為: ⑥ 玻璃泡C的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得 ⑦ 聯(lián)立②⑤⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得T/=364K ⑧ 考點：理想氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點睛】本題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，關(guān)鍵是正確選擇研究對象，并能分析氣體的狀態(tài)參量以及分析ABC中氣體壓強的關(guān)系。 8.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三入學(xué)考試?yán)砜凭C合物理試題】在室溫恒定的實驗室內(nèi)放置著如圖所示的粗細(xì)均勻的L形管，管的兩端封閉且管內(nèi)充有水銀，管的上端和左端分別封閉著長度均為的A、B兩部分氣體，豎直管內(nèi)水銀高度為H=20cm，A部分氣體的壓強恰好等于大氣壓強。保持A部分氣體溫度不變，對B部分氣體進行加熱，到某一溫度時，水銀柱上升h=5cm，已知大氣壓強為76cmHg，室溫為300K，試求： （i）水銀柱升高h(yuǎn)時，A部分氣體的壓強； （ii）水銀柱升高h(yuǎn)時，B部分氣體的溫度。（計算結(jié)果保留一位小數(shù)） 【答案】（i）（ii） 考點：考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 【名師點睛】分析清楚氣體的狀態(tài)變化過程，應(yīng)用玻意耳定律和理想氣體狀態(tài)方程可以解題，解題時要注意幾何知識的應(yīng)用 9.【內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學(xué)2017屆高三上學(xué)期入學(xué)摸底考試?yán)砜凭C合】已知豎直玻璃管總長為h，第一次向管內(nèi)緩慢地添加一定質(zhì)量的水銀，水銀添加完時，氣柱長度變?yōu)椤５诙卧偃∨c第一次相同質(zhì)量的水銀緩慢地添加在管內(nèi)，整個過程水銀未溢出玻璃管，外界大氣壓強保持不變。①求第二次水銀添加完時氣柱的長度。②若第二次水銀添加完后，把玻璃管在豎直面內(nèi)以底部為軸緩慢的沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60。求此時氣柱長度。（水銀未溢出玻璃管） 【答案】①；②。 【解析】①設(shè)開始時封閉氣體壓強為P0，每次添加的水銀產(chǎn)生的壓強為P，玻璃管的橫截面積為S 根據(jù)玻意耳定律，有： 設(shè)第二次水銀添加完時空氣柱長度為，根據(jù)玻意耳定律，有： 解得：， ②把玻璃管在豎直面內(nèi)緩慢的沿順時針方向旋轉(zhuǎn)600，水銀柱產(chǎn)生的壓強變小。 根據(jù)玻意耳定律，有： 解得： 考點：玻意耳定律 10.【河北省定州中學(xué)2017屆高三（高補班）上學(xué)期周練（8.14）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． 【答案】 考點：理想氣體的狀態(tài)變化方程 【名師點睛】此題是考查理想氣體的狀態(tài)變化方程的應(yīng)用；關(guān)鍵是選擇研究對象，并能確定氣體的狀態(tài)變化參量，同時要能關(guān)聯(lián)兩部分氣體的關(guān)系. 11.【江西省南昌市第三中學(xué)2016屆高三下學(xué)期第三次模擬考試?yán)砜凭C合】（9分）如圖所示除氣缸右壁外其余部分均絕熱，輕活塞K與氣缸壁接觸光滑，K把密閉氣缸分隔成體積相等的兩部分，分別裝有質(zhì)量、溫度均相同的同種氣體a和b，原來a、b兩部分氣體的壓強為p0、溫度為27 ℃、體積均為V?，F(xiàn)使氣體a溫度保持27 ℃不變，氣體b溫度降到-48 ℃，兩部分氣體始終可視為理想氣體，待活塞重新穩(wěn)定后，求：最終氣體a的壓強p、體積Va。 【答案】； 考點：玻意耳定律 12.【廣東省湛江一中等“四?！?017屆高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試題】(10分）如圖所示，豎直放置且內(nèi)部光滑的導(dǎo)熱氣缸用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞用固定螺栓固定在距氣缸底部為處，活塞橫截面積為S=，此時氣體的壓強為．氣缸壁是導(dǎo)熱的，打開固定螺栓，活塞下降，經(jīng)過足夠長的時間后，活塞停在距離底部h=0.2m處，在此過程中周圍環(huán)境溫度為=27℃并保持不變，已知重力加速度為g=10m/s2，大氣壓強為，求： ① 活塞的質(zhì)量m； ② 周圍環(huán)境溫度緩慢升高，最終活塞又能回到距氣缸底部處，求此時環(huán)境溫度t． 【答案】①1.5kg ②477℃ 【解析】①設(shè)活塞的質(zhì)量為m，打開固定螺栓經(jīng)過足夠長時間，這個過程中密封氣體溫度不變， 則有 ， 聯(lián)立上兩式解得 代入數(shù)據(jù)解得 考點：理想氣體的狀態(tài)變化方程 13.【江西省贛中南五校2017屆高三上學(xué)期開學(xué)摸底考試?yán)砜凭C合物理試題】（10分）一氧氣瓶的容積為0.08 m3，開始時瓶中氧氣的壓強為20個大氣壓。某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36 m3。當(dāng)氧氣瓶中的壓強降低到2個大氣壓時，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天。 【答案】4天 【解析】設(shè)氧氣開始時的壓強為p1,體積為V1，壓強變?yōu)閜2（兩個大氣壓）時，體積為V2，根據(jù)玻意耳定律得p1V1=p2V2 ① 重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強下的體積為 V3=V2-V1② 設(shè)用去的氧氣在p0（1個大氣壓）壓強下的體積為V0，則有 p2V3=p0V0 ③ 設(shè)實驗室每天用去的氧氣在p0下的體積為?V，則氧氣可用的天數(shù)為 N=V0/?V④ 聯(lián)立①②③④式，并代入數(shù)據(jù)得 N=4（天） ⑤ 考點：玻意耳定律 14.【重慶市南開中學(xué)2017屆高三7月月考理綜物理試題】(10分)如圖所示，一豎直放置、粗細(xì)均勻且足夠長的U形玻璃管與容積為V0=90cm3的金屬球形容器連通，用U形玻璃管中的水銀柱封閉一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)環(huán)境溫度為27℃時，U形玻璃管右側(cè)水銀面比左側(cè)水銀面高出h1=16cm，水銀柱上方空氣柱長h0=20cm?，F(xiàn)在對金屬球形容器緩慢加熱．(已知大氣壓p0=76cmHg，U形玻璃管的橫截面積為S=0.5cm2)．求： (i)當(dāng)加熱到多少攝氏度時，兩邊水銀柱高度在同一水平面上； (ii)當(dāng)加熱到277℃時停止加熱(此時右管中還有水銀)，求此時金屬球形容器內(nèi)U形玻璃管左側(cè)、右兩側(cè)水銀面的高度差． 【答案】(i)t2=122.2℃ (ii) h=24cm 【解析】 考點：理想氣體的狀態(tài)方程；封閉氣體壓強． 【名師點睛】利用理想氣體狀態(tài)方程解題，關(guān)鍵是正確選取狀態(tài)，明確狀態(tài)參量，尤其是正確求解被封閉氣體的壓強，這是熱學(xué)中的重點知識，要加強訓(xùn)練，加深理解． 13