专题22+选修3-3（2）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析 11页

专题22选修3-3（2）‎ ‎2019年高三期末、一模物理试题分项解析 一．计算题 ‎1.（2019重庆九校联盟12月联考）如图所示，体积为V的汽缸由导热性良好的材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成体积相等的上下两部分，汽缸上部通过单向阀门K（气体只能进入汽缸，不能流出汽缸）与一打气筒相连。开始时汽缸内上部分气体的压强为p0，现用打气筒向容器内打气。已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为的空气，当打气49次后，稳定时汽缸上下两部分的体积之比为9:1，重力加速度大小为g，外界温度恒定，不计活塞与汽缸间的摩擦。求活塞的质量m。‎ ‎2．(10分) （2019山西太原五中期末）如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为3T0、压强为2P0的理想气体．P0和T0分别为大气的压强和温度。已知气体内能U与温度T的关系为U＝aT，a为正的常量；汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢进行的。求：‎ ‎（i）缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；‎ ‎（ii）在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。‎ ‎ （ii）活塞下降过程中,活塞对气体的功为 在这一过程中,气体内能的减少为 由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为 得: 答:(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积为 (2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量为 ‎3．（2019上海崇明一模）一内壁光滑、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一轻活塞．初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示．已知大气压强cmHg，环境温度不变．‎ ‎（1）求右侧封闭气体的压强；‎ ‎（2）现用力向下缓慢推活塞，直至管内两边水银柱高度相等并达到稳定．求此时右侧封闭气体的压强；‎ ‎（3）求第(2)问中活塞下移的距离x．‎ ‎【名师解析】（1）(4分) P右=P0+Ph (1分) ‎ ‎=75+（20-5）（cmHg）=90 cmHg (3分)‎ ‎（3）(4分)设当两边水银柱高度相等时左边水银柱的高度为h，则此时，左右两边的封闭气体的压强相等，所以则对于左边封闭的气体有：‎ P左1=75cmHg，V左1=4s P左2=144 cmHg V左2=hs (1分)‎ 根据玻意耳定律：P左1V左1=P左2V左2 (1分)‎ 所以：h=2.083cm (1分)‎ 则：活塞下降的距离：x=4+7.5-2.083=9.417cm (1分)‎ ‎4．(10分) （2019甘肃民乐一中、张掖二中一模）一圆柱形气缸，质量M为10kg，总长度L为40 cm，内有一厚度不计的活塞，质量m为5kg，截面积S为50cm2，活塞与气缸壁间摩擦不计，但不漏气，当外界大气压强p0为1´105 Pa，温度t0为7°C时，如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，如图所示，气缸内气体柱的高L1为35cm，g取10 m/s2．求：‎ ①此时气缸内气体的压强；‎ ②当温度升高到多少摄氏度时，活塞与气缸将分离。‎ ‎【名师解析】（1）以气缸为研究对象，受力分析，受到重力、外界大气压力，气缸内气体的压力，根据平衡条件得： ‎ ‎ （3分）‎ 则：。 （2分） ‎ ‎5.（10分）（2019天星金考卷）如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，此时封闭气体的温度为T1．现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2．已知大气压强为p0，重力加速度为g，T1 和T2均为热力学温度，不计活塞与气缸的摩擦。求：‎ ‎①活塞上升的高度；‎ ‎②加热过程中气体的内能增加量．‎ ‎【命题意图】本题考查气体实验定律、热力学第一定律，意在考查灵活运用知识的。‎ ‎【解题思路】‎ ‎（2）(10分)解：①气缸内气体压强 （2分）‎ 气体发生等压变化，由理想气体状态方程得：‎ ‎ （2分） ‎ 解得 （2分） ‎ ‎②加热过程中由于气体对外做功， ‎ ‎ （2分）‎ 由热力学第一定律可知内能的增加量 ‎ ‎ （2分）‎ ‎6．（14分）（2019上海长宁期末）如图，U形管右管横截面积为左管2倍，管内水银在左管内封闭了一段长为26cm、温度为280K的空气柱，左右两管水银面高度差为36cm，大气压强相当于76cm 高水银柱产生的压强。现向右管缓慢倒入水银。‎ ‎（1）若保持左管内气体的温度不变，当左管空气柱长度变为20cm时，左管内气体的压强为多大？‎ ‎（2）在（1）条件下，停止倒入水银，给左管的气体加热，使管内空气柱长度恢复到26 cm，则左管内气体的温度为多少？‎ ‎（8分）（2） 停止加水银时，左管水银比右管高h1=76-52=24(cm) （2分）‎ 对左管加热后，左管下降‎6cm，右管面积是左管的2倍，故右管上升‎3cm，左管比右管高为h2= h1-9=‎15cm， 故封闭气体的压强 p3=76-15=61(cmHg) （2分）‎ 由查理定律可得： （4分）‎ ‎7.（2019云南保山期末）如图所示，左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为，温度为的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长已知大气压强为 若将图中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，右管水银面下降了，求： 左管水银面下降的高度； 对左管封闭气体加热，使左右两管水银面相平时的温度．‎ ‎ 【名师解析】设左管水银面下降的高度为h 则左、右面水银的高度差为，左管空气柱的压强为 由玻意耳定律可知： 解得 ‎ ‎8.【德州二模】如图所示，水平固定放置的气缸，由截面积不同的两圆筒连接而成。活塞A、B面积分别为2S和S，活塞A、B用长为2l的细直杆连接，活塞与筒壁气密性好且摩擦不计。现活塞间密闭有一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气，大气压强始终保持为p0，当气缸内气体温度为T0时，活塞B与两圆筒连接处的距离为l且处于静止状态。‎ ‎(i)现使气缸内气体温度缓慢下降，活塞A刚刚缓慢右移到两圆筒连接处时，求密闭气体的温度T1；‎ ‎(ii)若气缸内气体温度缓慢下降至T0/2，求细直杆对活塞的弹力大小F。‎ ‎(ii)若气缸内气体温度缓慢下降至，气体发生等容变化，故气体压强p2‎ 有 细直杆对活塞的弹力大小为。‎ ‎9. （2019贵州铜仁一中期末） 如图所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热气缸，气缸的横截面积，活塞到气缸底部的距离为，气缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根竖直细杆与天花板固定好，气缸内密封有温度的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0，若外界大气压强保持不变，求：‎ ‎ 如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到时，密封气体温度升高到多少； 如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为时力传感器的示数达到，则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高到多少？‎ ‎【名师解析】‎ 温度，密封气体初态压强 末态压强： 密封气体发生等容变化，由查理定律得 代入数据得 答：如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到时，密封气体温度升高到 如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为时力传感器的示数达到，则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高 ‎【方法归纳】气体发生等容变化，根据查理定律列式求解 如果从初状态开始往下压，则气体的压强、体积、温度都会发生变化，则根据理想气体状态方程列式求解 ‎10. （2019安徽滁州期末）如图所示，两个水平相对放置的固定气缸通过一根带阀门K的容积不计的细管连通，两轻质活塞用刚性轻杆固连，可在气缸内无摩擦地移动，两活塞面积分别为和开始时阀门K关闭，A中充有一定质量的理想气体，B内为真空，气缸中的活塞与缸底的距离 ‎，活塞静止，设温度不变，气缸内壁光滑，外界大气压强保持不变，求： 阀门K关闭时，A中气体的压强； 阀门K打开后，活塞A向何处移动，移动多远？‎ ‎【名师解析】‎ 以两个活塞和杆整体为研究对象，设初始时刻压强为p，则 解得 A中气体的压强。 即活塞A向左移动，移动了20cm。 答：阀门K关闭时，A中气体的压强为； 阀门K打开后，活塞A向左移动，移动了20cm。‎ ‎【方法归纳】以两个活塞和杆整体为研究对象，根据平衡条件求解A中气体的压强； 打开阀门K后，仍以两个活塞为研究对象，由平衡条件分析气体的压强，由气态方程求出A部分气体的长度，从而判断出阀门K打开后活塞A 向何处移动。 解决本题的关键是选择恰当研究对象由平衡条件求解气体的压强，同时考查了气体实验定律，关键是状态参量的确定，注意几何关系的应用。‎ ‎11．(10分)（2019甘肃张掖一模）如图所示，向一个空的易拉罐中竖直插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内注入一小段油柱，再在吸管上标上刻度，就做成一个简易的温度计。已知易拉罐的容积是‎268cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为‎0.5cm2，吸管的有效长度(易拉罐外的长度)为‎30cm，当温度为‎0℃‎时，油柱在距易拉罐上表面‎10cm处。设大气压强保持不变，不计油柱质量和毛细现象的影响。‎ ‎①吸管上所标的刻度是否均匀?说明理由。‎ ‎②求该温度计的测量范围。‎ ‎【名师解析】‎ ‎12.(10分) （2019金学导航12月大联考）如图，A容器容积为‎15L，里面充满12atm、温度为300K的理想气体，B容器是真空，容积为10L，现将A中气体温度升高到400K，然后打开阀门S，将A中的气体释汝一部分到B容器，每次当B容器内的压强达到2atm关闭阀门，不考虑气体膨胀过程中温度的变化，且每次B容器中的气体被某实验室消耗了。当A容器中气体的压强小于4atm时，不能再向B容器释放气体，求打开阀门向B容器释放气体的次数。‎ ‎【名师解析】‎