高中物理选修3-3大题复习

1、高三物理选修3-3大题训练1. ( 10分)如图，一定质量的理想气体被质量可忽略的活塞封闭在可导热的气缸内，活塞距底部的高度为h =,可沿气缸无摩擦地滑动。取箱沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，沙子倒完时，活塞下降了 h=,在此过程中外界大压和温度始终保持不变已知大气压PQ=× IQ( 1Q分)如图甲所示，在内壁光滑、导热性良好的汽缸内通过有-定质量的密封活塞, 密封一部分气体汽缸水平放置时，活塞距离汽缸底部的距离为 L,现迅速将汽缸竖立起来, 活塞缓慢下降，稳定后，活塞距离汽缸底部的距离为，如图乙所示。已知活塞的横截 面为S,大气压强为Pq,环境温度为Tq,重力加速度为g,求:(1 )

2、末态时气体的压强 Pi。(2) 活塞的质量m;(3) 在此过程中，气体与外界交换的热量Q。Pa,活塞横截面积为 S=× 10卅，求：(g取1QNkg )(i )这箱沙子的质量。(ii )若环境温度to= 27°C,加热气缸使活塞回到原来的则对气缸内的气体需如热到多少摄氏度h高度,3. (10分)如图所示，竖直放置的导热气缸，活塞横截面积为 S=,可在气缸内无摩擦滑动,气缸侧壁有一个小孔与装有水银的 U形玻璃管相通，气缸内封闭了一段高为H= 70cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。已知活塞质量 m=,大气压强Po = 104. (10分)在一个横截面积为 S= 10cm的圆

3、柱形容器中，有一个质量不计的活塞用弹簧和底部相连，容器中密闭有一定质量的理想气体，当温度为t1 = 27 C时，弹簧恰好处于原长，此时活塞和底面相距 L= 20cm,已知弹簧的劲度系数 k = 10Ncm,外部大气压强为 p° =× 105Pa,若在活塞上放一质量为m的物体，活塞静止时下降10cm,温度仍为27C, 2不计活塞与容器壁的摩擦，弹簧的形变在弹性限度范围内，g= 10m/s , (i )求物体m的质量 (ii )如果把活塞内气体加热到，t2 = 57C并保持不变，为使活塞静止时位置距容器底面距离仍为10cm,求活塞上应再加物体的质量oPa,水银密度P332=&#

4、215; 10 kg/m , g= 10ms(1) 求U形管中左管与右管的水银面的高度差hi；(2) 在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右管水银面h2 = 5cm,求活塞平衡时与气缸底部的高度为多少厘米(结果保留两位有效数字)5. （ 10分）如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为L两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为s、质量为m大活塞的横截面积为2S、质量为2m。两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮 气。小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热。开始时，氮气和外界环境的温度均为To,大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚

5、性杆上恰无弹力。重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为一;二，氧气和氮气均可看做理想气体，则（1）开始时氮气的压强是多少（2） 若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升丄L时，氮气的W温度是多少氮气I_-（3）当氮气的温度上升到 3To时，压强多大高三物理选修3-3大题练习参考答案与试题解析1. ( 10分)如图，一定质量的理想气体被质量可忽略的活塞封闭在可导热的气缸内，活塞距底部的高度为h =,可沿气缸无摩擦地滑动。取箱沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，沙子倒完时，活塞下降了 h=,在此过程中外界大压和温度始终保持不变已知大气压po=× 105Pa,活塞横截面积为 S=× 10

6、卅，求：(g取10Nkg )(i )这箱沙子的质量。(ii )若环境温度to= 27oC,加热气缸使活塞回到原来的 h高度，则对气缸内的气体需如热到多少摄氏度【解答】解：(i )设倒入的沙子质量为 m沙子缓慢倒入，气 体做等温变化，有：PohS=( po+ " ) (h - h) SS代入数据，可得：m= 10kg(ii )需对气体加热到t ° C,气体等压变化，有：(h- h) ShS273+ t0237-Ft代入数据解得：t = 102° C2. ( 10分)如图甲所示，在内壁光滑、导热性良好的汽缸内通过有-定质量的密封活塞,密封一部分气体汽缸水平放置时，活塞

7、距离汽缸底部的距离为 L,现迅速将汽缸竖立起来,活塞缓慢下降，稳定后，活塞距离汽缸底部的距离为,如图乙所示。已知活塞的横截面为S,大气压强为p0,环境温度为T0,重力加速度为g,求:(1) 末态时气体的压强 P1。(2) 活塞的质量m;(3) 在此过程中，气体与外界交换的热量Q。【解答】 解：(1)以气缸中的封闭气体为研究对象，气体发生等温变化，初态：p0 V 1= LS,2 _末态：P1十亍LS。根据玻意耳定律可知,解得：pi =。(2)末态活塞受力平衡，有：PiS= poS+mg解得活塞质量为：m=。活塞横截面积为 S=,可在气缸内无摩擦滑动,2e(3) 在此过程中，外界对气体做功为:热力

8、学第一定律： U= W+Q解得：Q=-,放热。3. ( 10分)如图所示，竖直放置的导热气缸,气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通，气缸内封闭了一段高为H= 70cm的IIlIl111I气柱(U形管内的气体体积不计)。已知活塞质量 m=,大气压强5、332po= 10 Pa,水银密度 =× 10 kg/m , g = 10ms(1) 求U形管中左管与右管的水银面的高度差hi；(2) 在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右管水银面h2= 5cm,求活塞平衡时与气缸底部的高度为多少厘米(结果保留两位有效数字)【解答】解：(1)以活塞为研究对象，p°S+mg

9、= PS得 P = p0+ ：1 S而 P = p0+ P gh1,所以有：-= gh1, I VI解得：h 1 = = 15cm(2)活塞上加一竖直向上的拉力，U形管中左管水银面高出右管水银面h 2= 5cm5圭寸闭气体的压强 P = p0-p gh2=× 10 Pa初始时封闭气体的压强为：p1= p0+Y' =× 105Pa汽缸内的气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律，有：P1V1= P2V255代入数据；× 10 × 70S=× 10 × hS解得：h = 90cm4. (10分)在一个横截面积为 S= 10cm2的圆柱

10、形容器中，有一个质量不计的活塞用弹簧和底部相连，容器中密闭有一定质量的理想气体，当温度为t = 27 C时，弹簧恰好处于原长，此时活塞和底面相距 L= 20cm,已知弹簧的劲度系数 k = 1ONcm,外部大气压强为 PQ =× IQ5Pa,若在活塞上放一质量为m的物体，活塞静止时下降1Qcm,温度仍为27C,不计活塞与容器壁的摩擦，弹簧的形变在弹性限度范围内，g= 10ms2,(i )求物体m的质量(ii )如果把活塞内气体加热到，t2= 57C并保持不变，为使活塞静止时位置距容器底面距离仍为IQCm求活塞上应再加物体的质量m>o【解答】解：(i)对封闭气体，初状态的压强和体

11、积为：pi = PQ, Vl = LS末状态的压强和体积为：P2=, V2=丄LS2由玻意耳定律：PQLS= P2? LS,得：P2= 2po= 2× IQ5Pa以活塞与重物组成的系统为研究对象，由平衡条件得：mg+poS= p2S+kx,其中X = IQcm代入数据解得：m = 2QKg(ii )升高温度的过程中气体的体积保持不变，设温度升高后的压强为P3,则：T2= 273+27= 3QQK, T3= 273+57 = 33QK由查理定律：竺=巴,得：p3=× IQ5PaTM T3设增加的质量为 则：mg+mg+poS= p3S+kx,代入数据得：m= 2Kg为_ ,氧

12、气和氮气均可看做理想气体，则 (1)开始时氮气的压强是多少(2)若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升F时，氮气的温度是多少(3) 当氮气的温度上升到 3To时，压强多大【解答】解：(1)氧气的压强为：pi=+.mgSmgSS氮气的压强为：pi'= p+SS2rc(2)对于氧气，温度不变，初状态：pi =5n号T，VI = -L-LLLS=T0，Vi=L2S = LSV2'=會寺L S =代入数据解得：T2'=-T ；LS对于氧气，温度不变，初状态:Pi =Vi=丄J+L ：末状态设压强为p2,体积为V2=i-P S根据波意耳定律知：PiVi = P2V2代入数据解得：P2 =l/对于氮气分析初状态： Pi'= pi+= ,Ti' S(3)设大活塞刚达到圆筒