专题45选修3-3(非选择题)-八年高考(2011-2018)物理试题分项精析版(解析版)
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1、1如图所示,一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0105 Pa,经历ABCA的过程,整个过程中对外界放出61.4 J热量求该气体在AB过程中对外界所做的功【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷)【答案】 气体对外界做的功为138.6 J2如图,一竖直放置的气缸上端开口,气缸壁内有卡口a和b,a、b间距为h,a距缸底的高度为H;活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m,面积为S,厚度可忽略;活塞和汽缸壁均绝热,不计他们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态,上、下方气体压强均为p0,温度均为T0。现用电热丝缓慢加热气缸中的气体,直至活塞刚好到达b
2、处。求此时气缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理(全国II卷)【答案】 【解析】试题分析:由于活塞处于平衡状态所以可以利用活塞处于平衡状态,求封闭气体的压强,然后找到不同状态下气体参量,计算温度或者体积。开始时活塞位于a处,加热后,汽缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1,压强为p1,根据查理定律有根据力的平衡条件有联立式可得此后,汽缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时汽缸中气体的温度为T2;活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖吕萨克定律有式中V1
3、=SHV2=S(H+h)联立式解得从开始加热到活塞到达b处的过程中,汽缸中的气体对外做的功为故本题答案是:点睛:本题的关键是找到不同状态下的气体参量,再利用气态方程求解即可。3在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm,左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国III卷)【答案】 7.5
4、 cm式中为水银密度,g为重力加速度大小。由玻意耳定律有p1l1=pl1p2l2=pl2l1l1=l2l2由式和题给条件得l1=22.5 cml2=7.5 cm4如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0, 现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了,不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(
5、新课标I卷)【答案】 【解析】本题考查玻意耳定律、关联气体、压强及其相关的知识点。设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为,压强为;下方气体的体积为,压强为。在活塞下移的过程中,活塞上、下方气体的温度均保持不变,由玻意耳定律得。学 由已知条件得 设活塞上方液体的质量为m,由力的平衡条件得 联立以上各式得 1【2013重庆卷】汽车未装载货物时,某个轮胎内气体的体积为v0,压强为p0;装载货物后,该轮胎内气体的压强增加了p。若轮胎内气体视为理想气体,其质量、温度在装载货物前后均不变,求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。【答案】【考点定位】气体状态变化,玻意耳定律。2【2015江苏12A(3)】给
6、某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时,气体的体积变为0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。【答案】漏气【解析】 若不漏气,设加压后的体积为V1,由等温过程得:,代入数据得V1=0.5L因为0.45L0.5L,故包装袋漏气【考点定位】考查理想气体状态方程3【2015重庆10(2)】北方某地的冬天室外气温很低,吹出的肥皂泡会很快冻结.若刚吹出时肥皂泡内气体温度为,压强为,肥皂泡冻结后泡内气体温度降为.整个过程中泡内气体视为理想气体,不计体积和质量变化,大气压强为.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差.【答案】【解析】 对气
7、泡分析,发生等容变化,有:可得:故内外气体的压强差为【考点定位】理想气体状态方程。4【2011上海卷】如图,绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为、温度均为。缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变,求气缸A中气体的体积和温度。【答案】,【解析】设初态压强为,膨胀后A,B压强相等B中气体始末状态温度相等A部分气体满足【考点定位】理想气体状态方程.学5【2012海南卷】如图,一气缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内,
8、平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0,不计气缸和活塞间的摩擦,且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0,整个过程中温度保持不变。求小车的加速度的大小。【答案】【解析】设小车加速度大小为a,稳定是气缸内气体的压强为,活塞受到气缸内外气体的压力分别为:由牛顿第二定律得:小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强为P0,由波意耳定律得:式中联立得: 【考点定位】本题考查气体定律和牛顿第二定律及其相关知识6【2014重庆卷】如图为一种减震垫,上面布满了圆柱状薄膜气泡,每个气泡内充满体积这V0,压强为p0的气体,当
9、平板状物品平放在气泡上时,气泡被压缩,若气泡内气体可视为理想气体,其温度保持不变,当体积压缩到V时气泡与物品接触的面积为S,求此时每个气泡内气体对接触面外薄膜的压力。【答案】【解析】设压力为,压缩后气体压强为p.由等温过程:,解得:【考点定位】本题考查了理想气体状态方程.7【2011辽宁卷】如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm的水银柱,中间封有长l2=6.6cm的空气柱,上部有长l3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为p0=70cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视
10、为理想气体,在转动过程中没有发生漏气。【答案】9cm式中,h是此时空气柱的长度,S为玻璃管的横截面积。由式和题给条件得h12cm 从开始转动一周后,设空气柱的压强为P3,则P3P0+gx 由玻意耳定律得P1(Sl2)P2(Sh/) 式中,h/是此时空气柱的长度,由式得h/9cm 【考点定位】玻意耳定律8【2011山东卷】气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点=14cm。后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点=44cm。(已知外界大气压
11、为1个标准大气压,1标准大气压相当于76cmHg)求恒温槽的温度。此过程A内气体内能 (填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将 (填“吸热”或“放热”)。【答案】恒温槽的温度为364K增大;吸热【解析】由于使C中水银面仍在O点处,故温泡A内封闭气体的体积保持不变,发生等容变化冰水混合物的温度,此时封闭气体的压强设待测恒温槽的温度,此时封闭气体的压强根据查理定律得:代入数据得T2=364 K(或91)A中气体温度升高,理想气体的内能增加(理想气体只考虑分子平均动能),气体不对外做功,由热力学第一定律U=Q+W可得,气体吸热【考点定位】理想气体状态方程,热力学第一定律。学9【2016上海卷
12、】(10分)如图,两端封闭的直玻璃管竖直放置,一段水银将管内气体分隔为上下两部分A和B,上下两部分气体初始温度相等,且体积VAVB。(1)若A、B两部分气体同时升高相同的温度,水银柱将如何移动?某同学解答如下:设两部分气体压强不变,由,所以水银柱将向下移动。上述解答是否正确?若正确,请写出完整的解答;若不正确,请说明理由并给出正确的解答。(2)在上下两部分气体升高相同温度的过程中,水银柱位置发生变化,最后稳定在新的平衡位置,A、B两部分气体始末状态压强的变化量分别为pA和pB,分析并比较二者的大小关系。【答案】(1)不正确 水银柱向上移动 (2)【解析】(1)不正确。水银柱移动的原因是升温后,
13、由于压强变化造成受力平衡被破坏,因此应该假设气体体积不变,由压强变化判断移动方向。正确解法:设升温后上下部分气体体积不变,则由查理定律可得因为,pApB,可知,所示水银柱向上移动。(2)升温前有pB=pA+ph(ph为汞柱压强)升温后同样有pB =pA+ph两式相减可得【考点定位】查理定律、封闭气体压强【方法技巧】通过查理定律计算分析水银柱的移动方向;建立升温前后A、B气体压强关系,两式相减就可以计算出两部分气体的压强变化关系。10【2011海南卷】如图,容积为V1的容器内充有压缩空气容器与水银压强计相连,压强计左右两管下部由软胶管相连气阀关闭时,两管中水银面等高,左管中水银面上方到气阀之间空
14、气的体积为V2打开气阀,左管中水银下降;缓慢地向上提右管,使左管中水银面回到原来高度,此时右管与左管中水银面的高度差为h已知水银的密度为,大气压强为p0,重力加速度为g;空气可视为理想气体,其温度不变求气阀打开前容器中压缩空气的压强P1【答案】【解析】打开阀门前两管中水银面等高说明此时V2内的气体压强等于大气压强,对V1内的气体,打开阀门后发生等温变化,对V2内的气体,打开阀门后也发生等温变化,混合后的气体解上述3式得【考点定位】理想气体状态方程11【2012江苏卷】(1)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的 _增大了。该气体在温度T1、T
15、2时的分子速率分布图象如题12A-1 图所示,则T1 _(选填“大于”或“小于”)T2.(2)如题12A-2 图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中,气体压强p=1.0105 Pa,吸收的热量Q =7.0102J,求此过程中气体内能的增量.【答案】(1)平均动能;小于 (2)【考点定位】本题考查分子动理论、热力学第一定律及其相关知识12【2012山东卷】如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20cm(可视为理想气体),两管中水银面等高。先将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm。
16、(环境温度不变,大气压强p0=75cmHg)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)来源:网ZXXK此过程中左管内的气体对外界 (填“做正功”“做负功”“不做功”),气体将 (填“吸热”或放热“)。【答案】50cmHg;做正功,吸热【解析】设U型管的横截面积为S,则左端被封闭的气体初状态:末状态为:,来源:*网Z*X*X*K有理想气体的等温变化得:代入数据得:则低压仓的压强此过程中左管内的气体体积增大,对外做正功,温度又不变,由热力学第一定律可知,气体要从外界吸热【考点定位】本题考查玻意耳定律等相关知识13【2012上海卷】如图,长L=100cm,粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时,长
17、L0=50cm的空气柱被水银封住,水银柱长h=30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置,然后竖直插入水银槽,插入后有h=15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变,大气压强p0=75cmHg。求:(1)插入水银槽后管内气体的压强p;(2)管口距水银槽液面的距离H。【答案】(1);(2)【解析】(1)设当转到竖直位置时,水银恰好未流出,管截面积为S,此时气柱长由玻意耳定律:,由于,大于,因此必有水银从管中流出,设当管转至竖直位置时,管内此时水银柱长为,由玻意耳定律:,解得:设插入槽内后管内柱长为,由玻意耳定律,插入后压强,(2)设管内外水银面高度差为,管口距槽内水银面距离距离
18、。【考点定位】本题考查气体定律及其相关知识。%网14【2012新课标卷】如图,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0C的水槽中,B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空,B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。(i)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)(ii)将右侧水槽的水从0C加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为60mm,求加热后右侧水槽的水温。【答案】(i)180mmHg (ii)364K联立式,并代入题给数据得 (ii)当
19、右侧水槽的水温加热至时,U形管左右水银柱高度差为。玻璃泡C中气体的压强为 玻璃泡C的气体体积不变,根据查理定理得 联立式,并代入题给数据得 【考点定位】本题考查热学、气体的等温和等容变化及理想气体的状态方程相关知识15【2013新课标全国卷】如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K,两气缸的容积均为V0气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触,平
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