高考物理人教版第一轮专题复习强化练：选修3-3综合(含解析)

设在状态B时气体的温度为TB,气体从状态A到状态B是等压变化,则由盖—吕萨克定律得

=,

解得TB=2T0,

气体从状态B到状态C是等温变化, 所以气体在状态C时的温度TC=TB=2T0, 气体从状态C到状态D是等压变化, 所以气体在状态C时的压强pC=, 设在状态C时气体的体积为VC,

由盖—吕萨克定律得解得VC=6V0. 答案:见解析

=,

16.如图所示,一绝热汽缸竖直放置,一定质量的理想气体被活塞封闭于汽缸中,活塞质量为m、横截面积为S,不计厚度,且与汽缸壁之间没有摩擦.开始时活塞被销子固定于距汽缸底部高度为h1的A位置,气体温度为T1,压强为p1,现拔掉销子,活塞下降到距汽缸底部高度为h2的B位置时停下,已知大气压强为p0,重力加速度为g.

(1)求此时气体的温度;

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(2)若再用电热丝给气体缓慢加热,电热丝释放出的热量为Q,使活塞上升到距汽缸底部高度为h3的C位置时停下,求气体内能的变化量. 解析:(1)活塞在A位置时,对于封闭气体有pA=p1,VA=Sh1,TA=T1, 活塞在B位置时,对于封闭气体有pB=p0+

,VB=Sh2

由理想气体状态方程得解得TB=

T1.

=

(2)活塞由B位置上升到C位置的过程为等压过程,气体对活塞的压力为F=pBS(1分)

气体对活塞做的功为W=F(h3-h2)=(p0S+mg)(h3-h2) 由热力学第一定律有ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)(h3-h2).

答案:(1)T1

(2)Q-(p0S+mg)(h3-h2)

17. 如图,体积为V的密闭的汽缸,两侧与一“U”形管的两端相连,汽缸壁导热,“U”形管内盛有水银.绝热活塞通过插销固定,将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为75 cmHg.外界温度恒为27 ℃.缓慢加热左气室的气体,使两侧水银面的高度差h=25 cm,“U”形管中气体的体积和活塞的体积忽略不计,气室内气体可视为理想气体.

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(1)求此时左气室内气体的温度;

(2)保持(1)中左气室温度不变,拔掉活塞的插销,活塞可无摩擦移动,求最后稳定时,气体的压强(保留两位有效数字)和左气室内气体体积的增加量.

解析:(1)右气室内气体的温度、体积均不变,故压强不变.左气室内气体初始状态p0=75 cmHg,温度T0=300 K.加热后,压强变为p=100 cmHg,设此时温度为T

由查理定律= 解得T=400 K.

(2)左、右两部分气体都经历了等温变化,最终两气室内气体的压强相同,

设最终压强为p′,左气室内气体体积增加量为V′, 由玻意耳定律,对左气室有p·V=p′(V+V′) 对右气室有p0·V=p′(V-V′) 解得V′=V p′=83 cmHg 答案:(1)400 K

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(2)83 cmHg V

18.如图所示,汽缸abcd和efgh的侧壁绝热,底面ad和fg导热,两汽缸连接处eb和ch导热,左右汽缸长度均为1.5 L.横截面积分别为S,2S的两绝热光滑活塞通过硬杆连接,并把汽缸中的理想气体分为1,2和3三部分,两活塞厚度均不计,右侧汽缸有阀门与外界连通.初始时三部分气体的热力学温度均为T1,压强均为大气压强p0,阀门处于打开状态,气体1,2和3的长度均为L.

(1)现把汽缸abcd左端ad与一恒温热源接触,气体1的温度缓慢升高到与恒温热源一致时,恰能使左侧活塞移到汽缸abcd最右端,求恒温热源的热力学温度T2.

(2)保持ad与恒温热源接触,关闭阀门,从汽缸底面fg对气体3加热,恰好使左侧活塞回到初始位置.求此时气体3的热力学温度T3. 解析:(1)当左侧活塞恰移到abcd最右端时,设气体1的压强为p1,气体2的压强为p2,对气体2,根据玻意耳定律有p0(S×0.5L+2S×0.5 L)=p2×2SL, 解得p2=0.75p0,

对两活塞,有p1S+p2×2S=p2S+p0×2S, 解得p1=1.25p0,

对气体1,根据理想气体状态方程有

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=,