2017届高三物理(第04期)好题速递分项解析汇编 专题13 非选择题(选修3-3)(含解析)

专题13 选修3-3（非选择题）
1.【淮北一中2016～2017学年度高三第三次月考】（8分）粗细均匀的U形管中装有水银，左管上端有一活塞P，右管上端有一阀门S，开始时活塞位置与阀门等高，如图所示，阀门打开时，管内两边水银柱等高，两管空气柱长均为l=20cm，此时两边空气柱温度均为27℃，外界大气压为P0=76cmHg，若将阀门S关闭以后，把左边活塞P慢慢下压，直至右边水银上升10cm，在活塞下压过程中，左管空气柱的温度始终保持在27℃，并使右管内温度上升到177℃，此时左管内空气的长度.
【答案】6.1cm
考点：理想气体状态方程。

2.【湖北省华中师范大学第一附属中学2017届高三上学期期中考试】如图所示，在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞面积之比S A：S B＝1∶3，两活塞以穿过B底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个气缸都不漏气。

初始时活塞处于平衡状态，A、B中气体的体积均为V0，A、B中气体温度均为T0＝300K，A中气体压强p A＝1.6p0，p0是气缸外的大气压强。

（1）求初始时B中气体的压强p B；
（2）现对A 中气体加热，使其中气体的压强升到p A ′＝2.5p 0，同时保持B 中气体的温度不变，求活塞重新达到平衡状态时A 中气体的温度T A ′。

【答案】（1）00.8＝B p p ；（2）562.5K
考点：理想气体的状态方程
3.【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】如图，一个质量为m 的T 型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h o 处连接一U 形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T 0，活塞距离气缸底部为1. 5h 0，两边水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为P 0，气缸横截面积为S ，活塞竖直部分高
为1.2h 0，重力加速度为g ，求：
(i)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
(ii)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q ，求气体内能的变化
【答案】（i ）mg S P S T P T 5+54=
0002 (ii) 0
0.3()mg
S P S
h Q +-0
（ii ）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
1000.3mg W V S S h P P ⎛
⎫=∆=+⨯ ⎪⎝
⎭
由热力学第一定律有U W Q ∆=+ 得： 00)0.3(m U h S g
S
Q P +
∆=- 考点：理想气体的状态方程
4.【兰州市第一中学2017届高三上学期期中考试】(10分)一个水平放置的汽缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成。

活塞A 、B 用一长为4L 的刚性细杆连接，L ＝0.5 m ，它们可以在筒
内无摩擦地左右滑动。

A 、B 的截面积分别为S A ＝40 cm 2，S B ＝20 cm 2
，A 、B 之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧(A 的左方和B 的右方)是压强为p 0＝1.0×105
Pa 的大气。

当汽缸内气体温度为T 1＝525 K 时两活塞静止于如图所示的位置。

①求此时气体的压强?
②现使汽缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A 恰好移到两圆筒连接处？
【答案】① P 0 ②K T 3002=
考点：气体压强的计算、盖—吕萨克定律。

5.【江西师范大学附属中学2017届高三上学期期中考试】（8分）如图所示，薄壁光滑导热良好的气缸放在光滑水平面上，当环境温度为10℃时，用横截面积为1.0×10﹣2m 2
的活塞封闭体积为2.0×10﹣3m 3
的理想气体，活塞另一端固定在墙上．外界大气压强为1.0×105
Pa ． （1）当环境温度为37℃时，气缸自由移动了多少距离？
（2）如果环境温度保持在37℃，对气缸作用水平力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力多大？
【答案】（1）0.02m （2）100N 【解析】（1）气体等压变化有：2
12
V V
T T ＝
解得：33332211310210 2.210283
T V V m m T --⨯⨯⨯＝
＝＝ 气缸移动的距离为：32
2120.210210?1.010
V V l m m S ----⨯⨯⨯＝＝＝
（2）从状态1→3气体等容变化：3
113
P P T T ＝ 解得：5531
31310 1.010 1.110283
T P P Pa Pa T ⨯⨯⨯＝
＝＝ 根据平衡条件，有：P 3 S=P 0 S+F 故：F=（P 3-P 0 ）S=1×104
×10-2
N=100N 考点：气体的状态变化方程
6.【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】（10分）如图，一个质量为m 的T 型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h o 处连接一U 形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T 0，活塞距离气缸底部为1. 5h 0，两边水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为P 0，气缸横截面积为S ，活塞竖直部分高为1.2h 0，重力加速度为g ，求：
(i)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
(ii)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q ，求气体内能的变化 【答案】（i ）mg S P S T P T 5+54=
0002 (ii) 0.3(0
mg
P S
+)h 0S-Q
（ii ）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
W =P 1ΔV =(0mg
P S
+
)×0.3h 0S ③ 由热力学第一定律有ΔU =W +Q ④ 得：ΔU =0.3(0mg
P S
+
)h 0S-Q 考点：理想气体状态方程；热力学第一定律
7.【贵州省铜仁市第一中学2017届高三上学期第三次月考理科】(10分) 如图所示，一气缸内由光滑的活塞封闭着一定量的气体，平放在水平面上。

已知活塞的质量为m ，活塞的横截面积为S ，大气压强为P 0 ，重力加速度g ，整个装置静止时，活塞距气缸底部的距离为h ，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变。

①.若用外力向右拉气缸，让整个装置向右做加速度为a 的匀加速直线运动，当活塞和气缸达到相对静止时，求此时密闭气体的压强p 1
②. 若将整个装置缓慢地逆时针旋转900
，让整个装置静止在地面上，稳定后，求活塞相对气缸移动的距离d 。

【答案】①10ma
P P S
=+
② 0mg d h P S mg =
+
考点：气体的状态变化方程
8.【河北省衡水中学2017届高三上学期期中考试】（6分） 一定质量的理想气体体积V 与热力学温度T 的关系图象如图所示，气体在状态A 时的压强p A =p 0，温度T A = T 0，线段AB 与V 轴平行，BC 的延长线过原点。

求：
（i ）气体在状态B 时的压强p B ；
（ii ）气体从状态A 变化到状态B 的过程中，对外界做的功为10J ，该过程中气体吸收的热量为多少；
（iii ）气体在状态C 时的压强p C 和温度T C 。

【答案】（i ）01
2B p p
（ii ）10J （iii ）02
P ；021T
（3）由B 到C 等压变化，根据盖吕萨克定律得： C
B B C
V V T T ＝
解得：T C ＝
12
T 0 A 到C 等容变化，根据查理定律得：解得： C
A A
C
P P T T ＝
解得：0
2
C P P ＝
考点：热力学第一定律；气体的状态变化方程
9.【重庆市第八中学2017届高三上学期第一次适应性考试】（10分）小方同学在做托里拆利实验时，由于操作不慎，玻璃管漏进了一些空气。

当大气压强为76cmHg 时，管内外水银面高度差为60cm ，管内被封闭的空气柱长度是30cm ，如图18所示．问：
①此时管内空气的压强是多少cmHg ；
②现保持下端水银槽不动，将玻璃管向下插入10cm ，则此时的空气柱长度是多少．（设此时玻璃管还未触到水银槽底，不考虑水银槽液面的变化，且整个过程温度不变） 【答案】①16cmHg ②24cm ．
【解析】①此时管内空气的压强为：P 1=(76-60)cmHg=16cmHg ． ②温度不变，管内气体发生等温变化．设此时的空气柱长度是x cm ． 由玻意尔定律有：P 1V 1=P 2V 2 得：76-(80-x )]x •S =16×30•S 解得：x =24cm 考点：考查理想气体的状态方程．
图 18。