2020届高考物理名校试题专题23 选修3-3热力学定律(解析版) VIP专享VIP免费

2020年全国大市名校高三期末一模物理试题解析汇编（第一期）选修3-3热力学定律1、（2020·安徽黄山一模）如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置，用密闭性良好的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞静止时密闭气体的压强为01.2p，已知大气压强为0p，活塞的横截面积为S，重力加速度为g，环境温度为300K，忽略活塞及气缸壁的厚度。求：（1）活塞的质量m；（2）若在活塞上放置一质量也为m的小重物，再让周围环境温度缓慢升高，稳定后使活塞刚好回到初始位置，则环境温度应升高到多少？【答案】见解析【解析】（1）活塞平衡10pSpSmg将101.2pp代入上式得活塞的质量05pSmg（2）末态对活塞和重物整体：202pSpSmg解得201.4pp初态和末态体积相同，根据理想气体状态方程得：1212ppTT代入数据得0021.21.4300ppT解得环境温度应升高到350KT2、（2020·安徽蚌埠第二次检测）如图甲所示，一根粗细均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管中有一段长度为24cm的水银柱，下端封闭了一段长度为16cm的空气柱。现将该玻璃管在竖直平面内缓慢旋转至开口向下且与水平方向成30°角的位置，如图乙所示，水银未流出，求此时试管内封闭气柱的长度。（设环境温度保持不变，大气压强恒为76cmHg）【答案】25cm【解析】设试管横截面积为S，图乙中封闭气柱的长度为L图甲中封闭气体压强为1=24+76cmHg=100cmHgP体积为1=16VS图乙中封闭气体压强为2=7612cmHg=64cmHgP体积为2VLS由玻意耳定律1122PVPV解得=25cmL3、（2020·重庆市高三上学期一诊）有一内径相同的“U”形玻璃细管ABCD，A端封闭、D端开口，AB、CD长度均为40cm，BC长度为19cm。用水银封闭一定质量的理想气体在A端，竖直段水银柱长为18cm，水平段水银柱长为4cm，如图所示。已知大气压强为75cmHg，温度为27℃，现将其以BC为轴缓慢翻转直到A、D端竖直向上，求：（1）翻转后AB管中水银柱的长度；（2）保持A、D端竖直向上，缓慢升高A中气体的温度，使CD管中的水银柱变为18cm，求此时气体的温度。【答案】（1）9cm；（2）477℃。【解析】（1）翻转前：p1=(75+18)cmHg=93cmHg；V1=(40-18)S=22S；T1=273+27=300K设翻转后AB管中水银柱的长度h，则：p2=(75-h)cmHg；V2=(40-h)S根据玻意耳定律：p1V1=p2V2解得h=9cm（2）保持A、D端竖直向上，则此时p3=(75+18)cmHg=93cmHg；V1=(40+15)S=55S根据理想气体状态方程有：331113pVpVTT解得3750KT则t3=750-273=477℃4、（2020·四川省成都市高三一诊）如图甲，绝热气缸置于水平地面上，其A、B两部分的横截面积分别是214cmS、228cmS，a、b是质量均为4kgm且厚度不汁的绝热活塞，初态，a与b封闭着总高度为32h（由2h和h的两段组成）的理想气体Ⅰ，b与缸底封闭着高度为h的理想气体Ⅱ，气体Ⅰ、Ⅱ的温度均为0300KT．已知大气压强50110Pap，重力加速度大小210m/sg．活塞与气缸接触处光滑且不漏气，气缸壁厚度不计，活塞a以上部分足够长。（1）求气体Ⅱ的压强；（2）若启动B中的加热电阻丝（图中未画出）对气体Ⅱ缓慢加热，某时刻活塞b到达B的上端且刚好与上端接触而无压力（如图乙），求此时气体Ⅱ的温度。【答案】（1）52.510pa（2）360K【解析】（1）由题意可设，理想气体I的气压为p1，理想气体Ⅱ的气压为p2，根据受力平衡可得0111pSmgpS，1222pSmgpS代入数据解得522.510pap（2）根据理想气体状态方程可得2201''pVpVTT0111pSmgpS，1122'pSmgpS解得1360KT5、（2020·江苏省苏北四市高三上学期期末）如图所示，用隔板将一密闭绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸，该过程气体的内能_________（选填“增大”“减小”隔板或“不变”）；待气体状态达到稳定后，缓慢推压活塞至原隔板处，该过程中，气体温度_________（选填“升高”“降低"或“不变”）。【答案】(1).不变(2).升高【解析】[1]抽开隔板时，气体体积变大，但是右方是真空，气体不对外做功，绝热气缸又没有热传递，则根据热力学第一定律：△U=Q+W可知，气体的内能不变；[2]气体被压缩的过程中，外界对气体做功(W>0)，绝热...