高考选修3-3 热学计算题训练
1、(10分) 如图所示，一端开口、内壁光滑的玻璃管竖直放置，管中用一段长Ho=38cm 的水银柱封闭一段长L1=20cm的空气，此时水银柱上端到管口的距离
为L2=4cm,大气压强恒为Po=76cmHg，开始时封闭气体温度为0t=27℃，取0℃为273K。求： (ⅰ) 缓慢升高封闭气体温度至水银开始从管口溢出，此时封闭气体的温度；87 (ⅱ) 保持封闭气体温度不变，在竖直平面内缓慢转动玻璃管至水银开始从管口溢出，玻璃管转过的角度。60
2、（10分）如图所示，在长为L=57cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用4cm高的水银柱封闭着51cm长的理想气体，管内外气体的温度均为33℃ ，大气压强p0=76cmHg. ①若缓慢对玻璃管加热，当水银柱上表面与管口刚好相平时，求管中气体的温度； ②若保持管内温度始终为33℃，现将水银缓慢注入管中，直到水银柱上表面与管口相平，求此时管中气体的压强。 3、 (10分）如图所示，两端等高、粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端用水银柱封闭着长L1=40cm的气柱（可视为理想气体)，左管的水银面比右管的水银面高出Δh=12.5cm。现从右端管口缓慢注入水银，稳定后右管水银面与管口等高。若环境温度不变，取大气压强P0=75CmHg。求稳定后加入管中水银柱的长度。 67.5 cm
4、（9分）如图所示，粗细均匀、导热良好的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端用水银柱封闭着L1=40cm的气柱（可视为理想气体），左管的水银面比右管的水银面高出△h1= 15cm。现将U形管右端与一低压舱（图中未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面△h2=5cm。若环境温度不变，取大气压强P0 =75cmHg。求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”作单位）。43 cmHg
5、(9分）如图所示，粗细均匀内壁光滑的细玻璃管长L=90cm，用长为h=15cm的水银柱封闭一段气柱（可视为理想气体)，开始时玻璃管水平放置，气柱长l=30cm，取大气压强P0=75cmHg。将玻璃管由水平位置缓慢转至竖直放置（管口向上)， 求：①玻璃管转至竖直放置后气柱的长度；25 cm ②保持玻璃管沿竖直方向放置，向玻璃管内缓慢注入水银,当水银柱上端与管口相平时封闭气柱的长度。15 cm 6、（9分）如图所示，圆柱形绝热汽缸放置于水平桌面上，质量为m的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸中，开始时活塞距汽缸底部高度为h1=0．40 m，现缓慢将气缸倒置，稳定后活塞到汽缸底部的距离为h2= 0．60 m，已知活塞面积S=50.0cm2，取大气压强Po=l．0×l05 Pa，g=l0N/kg，不计活塞与汽缸之间的摩擦。求： （i）活塞的质量m; 10kg （ii）气体内能的变化量△U。—80J
7、（9分）一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，活塞质量为m、横截面积为S，可沿气缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性，整个装置与外界绝热，初始时封闭气体的温度为T1，活塞距离气缸底部的高度为H，大气压强为Po。现用一电热丝对气体缓慢加热，若此过程中电热丝传递给气体的热量为Q，活塞上升的高度为4H，求： Ⅰ.此时气体的温度； Ⅱ.气体内能的增加量。
8、(10分)一气象探测气球，在充有压强为1.00atm(即76. 0cmHg)、温度为27.0℃的氮气时，体积为3.50m3。在气球逐渐上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内密闭气体的压强逐渐减小到36. 0cmHg，气球内部因启动一持续加热装置而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔，气温为-48.0℃求:(结果保留三位有效数字) i.氦气在停止加热前的体积； ii.氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
H 9、(10分) 如图22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，此时气体的温度为To，体积为Vo；现通过电热丝缓慢加热气体，使活塞上升至气体体积增大到原来的2倍。已知大气压强为P0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦。 ⅰ．求加热过程中气体对外做了多少功； ⅱ．现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为mo
时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度。
10、(2013新课标二)(10分)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm。已知大气压强为P0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l1’=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。 15cm 11（2012新课标二）如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B、C浸泡在温度均为00C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分分隔开。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。
（1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）； （2）将右侧水槽的水从00C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。
12、（2014新课标二）如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；学 科网两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，
活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b在气缸的正中央。 （ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度； （ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的116时，求氧气的
压强。 13、(10分)如图所示，导热良好的U型玻璃管左右两臂等高，左端管口封闭，右端管口与大气相通，用水银柱在玻璃管内封闭了一段长L1=20cm的空气柱，此时左端水银面比右端水银面高h=33cm。现从右侧管口向管内缓慢注入水银，此过程中环境温度保持不变，直到右侧水银面与管口相平，求此时空气柱的长度。(取大气压强P0=76cmHg) 10cm
14、（2015新课标二）（10分）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强P0=75.0cmHg。 （ⅰ）求放出部分水银后A侧空气柱的长度 （ⅱ）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度 15、（2015新课标一）（10分）如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为12.50mkg，横截面积为2180.0scm，小活
塞的质量为21.50mkg，横截面积为2240.0scm；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为40.0lcm，气缸外大气压强为51.0010pPa，温度为303TK。初始时大活塞与大
圆筒底部相距2l， 两活塞间封闭气体的温度为1495Tk，现气缸内气体温度缓慢下降， 活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取210/ms
，
求（i）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度 （ii）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强
16、(2014新课标一)(9分)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。
17、(2013新课标一) (9分)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Po和Po/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，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为To，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求: (i)恒温热源的温度T; (ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积VX。 计算题答案 2、（2）（10分）①设玻璃管横截面积为S，以管内封闭气体为研究对象， 气体经等压膨胀： 初状态：V1=51S T1=306K 末状态：V2=53S T2=？ （1分）
由盖—吕萨克定律：1212TVVT（2分） 得T2=318K （1分）
②当水银柱上表面与管口相平，设此时管中气体压强为P，水银柱的高度为H，管内气体经等温压缩： 初状态：V1=51S P1= 80cmHg （1分） 末状态：V2=(57-H)S P2=(76+H) cmHg （1分） 由玻意耳定律：P1 V1 =P2V2（2分） 得 H=9cm（1分） 故P2=85cmHg（1分）
7、解：Ⅰ. 气体加热缓慢上升过程中，处于等压过程，设上升4H时温度为2T，则 1VSH ①
2()4HVSH ②
1212
VV
TT ③
得： 124
5TT ④
Ⅱ. 上升过程中，据热力学第一定律得： UQW ⑤
式中：0()4HWPSmg ⑥
因此：0()4HUQPSmg ⑦ 评分标准：本题共9分。正确得出①、②、④、⑤、⑦式各1分，③、⑥式各2分。
8、【答案解析】(1) 7.39m3 (2) 5.54m3 解析： i.在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历了等温变化程。 根据玻意耳定律有p1 V1=p2V2 ① 式中p1 =76.0cmHg, V1=3.50m3, p2=36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积。 代入数据解得V2=7.39m3 ② ii.在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T2=300K下降到与外界气体相同，即T3=225K，这是一等压变化过程。
热学高中物理选修3-3试题
热学高中物理选修3-3试题一、分子动理论（微观量计算、布朗运动、分子力、分子势能）1、用油膜法测出分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需知道油滴（）A、摩尔质量B、摩尔体积C、体积D、密度2、将1cm3油酸溶于酒精中，制成200cm3油酸酒精溶液。
已知1cm3溶液中有50滴。
现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。
已测出这薄层的面积为0.2m2，由此估测油酸分子的直径为（）A、2×10-10mB、5×10-10mC、2×10-9mD、5×10-9m3、只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离（）A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B．该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔体积D．该气体的密度、体积和质量4、若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A为阿伏加德罗常数，m、V0表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：(1) m V N A ρ= (2) 0V N M A =ρ (3) A N M m = (4) A N V V =0其中（ ）A ．（1）和（2）都是正确的B ．（1）和（3）都是正确的C ．（3）和（4）都是正确的D ．（1）和（4）都是正确的5、关于布朗运动,下列说法正确的( )A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.温度越高, 布朗运动越剧烈D.在00C 的环境中, 布朗运动消失6、关于布朗运动，下列说法中正确的是（ ）A ．悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动就是分子的无规则运动B ．布朗运动反映了悬浮微粒分子的无规则运动C ．分子的热运动就是布朗运动D ．悬浮在液体或气体中的颗粒越小，布朗运动越明显7、在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动，这些微粒的运动是（）A．是布朗运动B．空气分子运动C．自由落体运动D．是由气体对流和重力引起的运动8、做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示．图中记录的是( )A．分子无规则运动的情况B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线9、以下关于分子力的说法正确的是( )A.分子间既存在引力也存在斥力B.液体难以被压缩表明液体分子间只有斥力存在C.气体分子间总没有分子力的作用D.扩散现象表明分子间不存引力10、分子间的相互作用力由引力f引和斥力f斥两部分组成，则（）A．f引和f斥是同时存在的B．f引总是大于f斥，其合力总是表现为引力C．分子间的距离越小，f引越小，f斥越大D．分子间的距离越小，f引越大，f斥越小11、若两分子间距离为r0时，分子力为零, 则关于分子力、分子势能说法中正确的是（）A．当分子间的距离为r0时，分子力为零，也就是说分子间既无引力又无斥力B．分子间距离大于r0时，分子距离变小时，分子力一定增大C．分子间距离小于r0时，分子距离变小时，分子间斥力变大，引力变小D．在分子力作用范围内，不管r>r0，还是r<r0，斥力总是比引力变化快，12、两个分子开始时相隔10倍分子直径以上的距离，在它们逐渐被压缩到不能再靠近的过程中，以下说法正确的是( )A．分子势能先增大后减小B．分子力先增大后减小C．分子势能先减小后增大．D．分子力先减小后增大13、a、b两分子相距较远，此时它们之间的分子力可忽略，设a固定不动，b逐渐向a靠近，直到很难再靠近的整个过程中( )A、分子力总是对b做正功B、b总是克服分子力做功C、b先克服分子力做功，然后分子力对b做正功D、分子力先对b做正功，然后b克服分子力做功14、分子间的势能与体积的关系，以下说法正确的是（）Ａ、物体的体积增大，分子间势能增加。
高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练
高中物理选修3热力学第一定律计算题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、计算题（共15题）1、一定量的气体从外界吸收了4.7×105J的热量，同时气体对外做功2.5×105J,则气体的内能增加了___________J.2、如图所示为气体实验装置，开始时玻璃管内封闭的空气柱长度为3cm，此时气压表显示容器内气体的压强p=1.0×105Pa，现在将活塞缓慢向下推动，直到封闭空气柱的长度变为12cm。
试求：（1）这一过程中气体分子的平均动能如何变化？（2）最终气压表的示数是多少？（3）若在另一次快速压缩气体的过程中，气体内能增加1.5J，气体放出的热量为1.4J，那么活塞对气体做功是多少？3、一定质量的气体，从外界吸收了500J的热量，同时对外做了100J的功，问：物体的内能是增加还是减少？变化了多少？4、如图所示p―V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J.求：（1）ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？5、在一个恒定大气压P=1.0×105 Pa下，水沸腾时，1g的水由液态变成同温度的气态，其体积由1cm3变为1701cm3，此过程中气体吸收的热量为2264J。
求：⑴气体对外做的功W；⑵气体的内能变化量ΔU。
6、一定量的气体从外界吸收了2.6×J的热量，内能增加了4.2×J，是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少功？如果气体吸收的热量仍为2.6×J不变，但是内能只增加了1.6×J，这一过程做功情况怎样？7、一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
热学计算题(较难)
题型三 热气球
9、（2017 年广州一模）如图所示，孔明灯的质量 m = 0.2kg 、体积恒为V = 1m3 ，空气初温t0 = 27C ，大气压 强 p0 = 1.013105 Pa ，该条件下空气密度 0 = 1.2kg/m3 。重力加速度 g = 10m/s2 。对灯内气体缓慢加热， 直到灯刚能浮起时，求：（1）灯内气体密度 ；（2）灯内气体温度 t ．
2、如图所示，粗细相同的导热玻璃管 A、B 由橡皮软管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在 A 管内，气柱 长 L1＝40 cm，B 管上方与大气相通，大气压强 p0＝76 cmHg，环境温度 T0＝300 K．初始时两管水银面相平， 若 A 管不动，将 B 管竖直向上缓慢移动一定高度后固定，A 管内水银面上升了 h1＝2 cm。 （1）求 B 管上移的高度为多少？ （2）要使两管内水银面再次相平，环境温度需降低还是升高？变为多少？(大气压强不变)
由于是等温变化，由玻耳定律：pB1VB1 =pB2 VB2
联立以上各式可得： x = 4 d （2 分） 3
4、答案：Δh＝p0Sm＋gmg·VS
（1 分） （2 分） （1 分） （2 分）
8
解析：A 与 B 之间、B 与容器底面之间的气体压强分别为 P1 、 P2
氮气和气缸外大气的压强均为
p0，大活塞与大圆筒底部相距
L 2
，两活塞与气缸壁之间的摩擦不计，重力加速
度为 g。现通过电阻丝缓慢加热氮气，求当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氮气的压强。
2
7、(14 年全国 II 卷）如图所示，两气缸 A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑。其下部由体积可忽略的细管连通； A 的直径是 B 的 2 倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两气缸除 A 顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸 中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞 a、b，活塞下方充由氮气，活塞 a 上方充有氧气。当大气压为 P0，外界和
(完整word版)热学高中物理选修3-3试题
一、分子动理论（微观量计算、布朗运动、分子力、分子势能）1、用油膜法测出分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需知道油滴（ ）A 、摩尔质量B 、摩尔体积C 、体积D 、密度2、将1cm 3 油酸溶于酒精中，制成200cm 3油酸酒精溶液。
已知1cm 3溶液中有50滴。
现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。
已测出这薄层的面积为0.2m 2，由此估测油酸分子的直径为（ ）A 、2×10-10mB 、5×10-10mC 、2×10-9mD 、5×10-9m3、只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离（ ）A ．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B ．该气体的摩尔质量和密度C ．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔体积D ．该气体的密度、体积和质量4、若以M 表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、V 0表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：(1) m V N A ρ= (2) 0V N M A =ρ (3) A N M m = (4) AN V V =0其中 （ ） A ．（1）和（2）都是正确的 B ．（1）和（3）都是正确的C ．（3）和（4）都是正确的D ．（1）和（4）都是正确的5、关于布朗运动,下列说法正确的( )A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.温度越高, 布朗运动越剧烈D.在00C 的环境中, 布朗运动消失6、关于布朗运动，下列说法中正确的是（ ）A ．悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动就是分子的无规则运动B ．布朗运动反映了悬浮微粒分子的无规则运动C ．分子的热运动就是布朗运动D ．悬浮在液体或气体中的颗粒越小，布朗运动越明显7、在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动，这些微粒的运动是（ ）A ．是布朗运动B ．空气分子运动C ．自由落体运动D ．是由气体对流和重力引起的运动8、做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示． 图中记录的是 ( )A ．分子无规则运动的情况B ．某个微粒做布朗运动的轨迹C ．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D ．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线9、以下关于分子力的说法正确的是( )A.分子间既存在引力也存在斥力B.液体难以被压缩表明液体分子间只有斥力存在C.气体分子间总没有分子力的作用D.扩散现象表明分子间不存引力10、分子间的相互作用力由引力f 引和斥力f 斥两部分组成，则（ ）A ．f 引和f 斥是同时存在的B ．f 引总是大于f 斥，其合力总是表现为引力C ．分子间的距离越小，f 引越小，f 斥越大D ．分子间的距离越小，f 引越大，f 斥越小11、若两分子间距离为r 0时，分子力为零, 则关于分子力、分子势能说法中正确的是（ ）A ．当分子间的距离为r 0时，分子力为零，也就是说分子间既无引力又无斥力B ．分子间距离大于r 0时，分子距离变小时，分子力一定增大C ．分子间距离小于r 0时，分子距离变小时，分子间斥力变大，引力变小D ．在分子力作用范围内，不管r >r 0，还是r <r 0，斥力总是比引力变化快，12、两个分子开始时相隔10倍分子直径以上的距离，在它们逐渐被压缩到不能再靠近的过程中，以下说法正确的是( )A．分子势能先增大后减小B．分子力先增大后减小C．分子势能先减小后增大．D．分子力先减小后增大13、a、b两分子相距较远，此时它们之间的分子力可忽略，设a固定不动，b逐渐向a靠近，直到很难再靠近的整个过程中( )A、分子力总是对b做正功B、b总是克服分子力做功C、b先克服分子力做功，然后分子力对b做正功D、分子力先对b做正功，然后b克服分子力做功14、分子间的势能与体积的关系，以下说法正确的是（）Ａ、物体的体积增大，分子间势能增加。
高中物理选修3-3 热学模拟试卷练习题有答案
3-3热力学练习第Ⅰ卷（选择题，共48分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列词语或陈述中，与分子热运动有关的是（）A．酒香不怕巷子深B．天光云影共徘徊C．花香扑鼻D．隔墙花影动，疑是玉人来2．以下说法正确的是（）A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动B．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小C．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到D．热量只能由高温物体传递给低温物体3．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（）A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多4．下列哪些现象主要与液体的表面张力有关（）A．木块漂浮在水面上B．雨滴几乎成球形C．液体流不过网眼很密的筛子D．皂水的水面托住小的硬币5．一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，使其压强增大，则在这一过程中气体（）A．从外界吸收了热量B．对外界做了功C．分子的平均动能增大D．密度增大6．如图中所示为一带活塞的汽缸，缸内盛有气体，缸外恒温环境，缸壁是导热的．现将活塞向外移动一段距离，在此过程中气体吸热，对外做功，此功用W 1表示．然后设法将汽缸及活塞绝热，推动活塞压缩气体，此过程中外界对气体做功用W 2表示，则 （ ） A ．有可能使气体回到原来状态，且W 1<W 2 B ．有可能使气体回到原来状态，且W 1=W 2 C ．有可能使气体回到原来状态，且W 1>W 2D ．上面A 、B 、C 三种说法都不可能实现7．如图所示，甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F >0为斥力，F <0为引力，a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a 处由静止释放，则（ ）A ．乙分子由a 到b 做加速运动，由b 到c 做减速运动B ．乙分子由a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大C ．乙分子由a 到c 的过程，动能先增后减D ．乙分子由b 到d 的过程，两分子间的分子势能一直增加8．下面的叙述正确的是 （ ） A ．对气体加热，气体的内能不一定增大B ．不论技术手段如何先进，绝对零度是不能达到的C ．物体温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的动能都会增加D ．压缩密封在气缸中一定质量的理想气体，难度越来越大，说明分子间距离越小，分子间斥力越大9．一质点做简谐运动的图象如图8所示，下列说法正确的是 （ ） A ．质点运动频率是4HzB ．在10要内质点经过的路程是20cmC ．第4末质点的速度是零D ．在t=1s 和t ＝3s 两时刻，质点位移大小相等、方向相同10.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列变化过程,ab 、bc 、cd 和da 这四个过程中在P-T 图上都是直线段,其中ab 的延长线通过坐标原点O,bc 垂直于ab 而cd 平行于ab,由图可以判断( )A.ab 过程中气体体积不断增大B.bc 过程中气体体积不断减小C.cd 过程中气体体积不断增大D.da 过程中气体体积不断减小x /c mt /so2 4 6 10 12 8 2－211．在一根张紧的绳上挂着四个单摆，甲丙摆长相等，当甲摆摆动时（）A．各摆摆动周期与甲摆周期相同B．丁摆周期最小C．乙摆振幅最大D．丙摆频率最大12.右图中纵坐标和横坐标分别表示气体的压强P和密度ρ，质量一定的理想气体在状态A和B的热力温度分别为TA 和TB，由图可知( ) A、TA＝TB B、TA＝2TBC、TA ＝4TBD、TB＝8TA第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、本题共2小题，共12分，把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答．13．（6分）在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，求：（1）油酸薄膜的面积是cm2．（2）实验测出油酸分子的直径是m．（结果保留两位有效数字）（3）实验中为什么要让油膜尽可能散开？_____________．14．某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s。
【精准解析】高考物理：选修3-3 训练·对点高效 命题点四 选修3-3 热学 2 固体、液体与气体
-2-
A.TA<TB,TB<TC
B.TA>TB,TB=TC
C.TA>TB,TB&lC
【解析】选 C。据理想气体状态方程 =C,可知气体从状态 A 经等容过
程到状态 B, =常量,压强减小,温度降低,即 TA>TB;从状态 B 到状态 C 为
等压变化, =常量,体积增加,温度升高,有 TB<TC,故选 C。
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训练·对点高效
1.如图为一定质量理想气体的压强 p 与体积 V 关系图象,它由状态 A 经 等容过程到状态 B,再经等压过程到状态 C。设 A、B、C 状态对应的温 度分别为 TA、TB、TC,则下列关系式中正确的是 ( )
-1-
【解析】气体在 1、2 状态, = ,由于 V1=V2,气体的分子数密度相 等,p1>p2,故 T1>T2,气体分子在状态 1 的平均动能大于在状态 2 的平均动 能,N1 大于 N2;气体在状态 1、3,由理想气体状态方程得 = ,解得 T1=T3;气体在状态 2、3,压强相等,则 = ,因 V2<V3,气体在状态 2 的分 子数密度大于气体在状态 3 的分子数密度,又 T2<T3,气体在状态 2 的分 子平均动能小于气体在状态 3 的分子平均动能,要保证 p2=p3,故有 N2>N3。 答案:大于 等于 大于
2.(2019·全国卷Ⅱ)如 p-V 图所示,1、2、3 三个点代表某容器中一定
量理想气体的三个不同状态,对应的温度分别是 T1、T2、T3。用 N1、N2、 N3 分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面 积的次数,则 N1________N2, T1__________T3,N2__________N3。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
专题五 选修3-3热学
专题五 选修3－3热学及原子物理
考题一 热学的基本知识 考题二 气体实验定律的应用
一 气缸类专题
二、基本技能 1、通过活塞（或气缸）的受力情况分析，
建立牛顿运动定律方程，确定气体的压强； 2、对气体进行状态分析，选择对应的气体实
验定律，建立方程求解。
例2 (2017·全国卷Ⅰ·33(2))如图3，容积均为V的汽缸A、B下
对点拓展练
二 液柱类专题
5.(2017·安徽合肥市第二次检测)图4为一上粗下细且下端开口的薄
壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，下管足够长，图中管的
截面积分别为S1＝2 cm2，S2＝1 cm2，管内水银长度为h1＝h2＝2 cm，封闭气体长度L＝10 cm，大气压强为p0＝76 cmHg，气体初始 温度为300 K，若缓慢升高气体温度，试求：(1)当粗管内的水银刚
答案 2∶1
答案 30 cm
图5
题组 全国卷真题精选 (2)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一 光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图8所示.用力 向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右 侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面 积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏； 大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变.(结果保留三位有效数字)
mg S
B 最终与容器底面接触后，AB 间的压强为 P，气体体积为V ' ，
则有
P
P0
mg S
因为温度始终不变，对于混合气体有 (P1 P2) V PV '
h 2V 漏气前 A 距离底面的高度为 S ，
h'V '
2021高中人教版物理(选修3-3)复习(讲义+课后练习)：热学计算题 课后练习一及详解
专题：热学计算题题一已知1mol水的质量为18g、密度为1.0×103kg/m3，阿伏伽德罗常数为6.0×1023mol-1，试估算1200ml水所含的水分子数目。
(计算结果保留一位有效数字)题二在“用单分子油膜估测分子大小”试验中：(1)某同学操作步骤如下：①取确定量的无水酒精和油酸，制成确定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛确定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上掩盖透亮玻璃，描出油膜外形，用透亮方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：。
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3ml，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为m。
题三一只容器的体积为V0，封在容器中的气体的压强为p0，现用活塞式抽气机对容器抽气，活塞筒的有效抽气容积为V，其工作示意图如图所示，K1，K2为工作阀门，求抽气机抽n次后容器里气体的压强(设温度不变)．题四在一端封闭、内径均匀的直玻璃管内，有一段水银柱封闭确定质量的抱负气体a。
将管口向上竖直放置，若温度为T，达到平衡时，气柱a的长度为L；将管口向下竖直放置，若温度为T1，达到平衡时，气柱a的长度为L1。
然后将管平放在水平桌面上，此时温度为T2，在平衡时，气柱a的长度为L2。
已知：T、T1、T2、L、L1；大气压P0始终保持不变，不计玻璃管和水银的体积随温度的变化。
求L2题五如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。
活塞与气缸顶部有一弹簧相连。
当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。
开头时B内充有确定量的气体，A内是真空。
B部分高度为L1=0.10米、此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。
现将整个装置倒置，达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少?设温度不变。
课后练习详解题一答案：4×1025a。
3-3热力学活塞问题高考题
3-3--活塞问题1．如图，圆柱形导热气缸长060cm L =，缸内用活塞（质量和厚度均不计）密闭了一定质量的理想气体，缸底装有一个触发器D ，当缸内压强达到51.510Pa p ⨯=时，D 被触发，不计活塞与缸壁的摩擦。
初始时，活塞位于缸口处，环境温度027C t =︒，压强50 1.010Pa p =⨯。
(1)若环境温度不变，缓慢向下推活塞，求D 刚好被触发时，到缸底的距离； (2)若活塞固定在缸口位置，缓慢升高环境温度，求D 刚好被触发时的环境温度。
2．如图，容积均为V 的汽缸A 、B 下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K 2位于细管的中部，A 、B 的顶部各有一阀门K 1、K 3，B 中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）。
初始时，三个阀门均打开，活塞在B 的底部；关闭K 2、K 3，通过K 1给汽缸充气，使A 中气体的压强达到大气压p 0的3倍后关闭K 1。
已知室温为27℃，汽缸导热。
(1)打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强； (2)接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。
3．一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为0v ，开始时内部封闭气体的压强为o p ．经过太阳曝晒，气体温度由0300T k =升至1350T K =． （1）求此时气体的压强．（2）保持1350T K =不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到o p ．求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．4．在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半径r 之间的关系为Δp =2rσ,其中σ="0.070" N/m ．现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气泡缓慢上升．已知大气压强p 0=1.0×105Pa ，水的密度ρ=1.0×103kg/m 3，重力加速度大小g ="10" m/s 2． （i ）求在水下10 m 处气泡内外的压强差；（ii ）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．5．扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强P0．当封闭气体温度上升至303K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为P0，温度仍为303K．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K．整个过程中封闭气体均可视为理想气体．求：（℃）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；（℃）当温度恢复到300K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．6．如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B 的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b在气缸的正中央．℃现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；℃继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的116时，求氧气的压强．7．如图，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端留有一抽气孔．管内下部被活塞封住一定量的气体（可视为理想气体），气体温度为T1。
选修3-3专题训练计算题
1.（09年上海物理）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A 、B 两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm ，中管内水银面与管口A 之间气体柱长为40cm 。
先将口B 封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm ，求：（1）稳定后右管内的气体压强p ；（2）左管A 端插入水银槽的深度h 。
（大气压强p 0＝76cmHg ）2.如图，容积为1V 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，两管中水银面登高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为2V 。
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O P ，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P 1。
3.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0V 、温度均为0T 。
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A V 和温度A T 。
4.如图，一带有活塞的气缸通过底部的水平细管与一个上端开口的竖直管相连，气缸与竖直管的横截面面积之比为3：1，初始时，该装置的底部盛有水银；活塞与水银面之间有一定量的气体，气柱高度为l （以cm 为单位）；竖直管内的水银面比气缸内的水银面高出3l /8。
现使活塞缓慢向上移动11l /32，这时气缸和竖直管内的水银面位于同一水平面上，求初始时气缸内气体的压强（以cmHg 为单位）3l /8l5.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V 0，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p 0和p 03；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V 04.现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T 0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：(ⅰ)恒温热源的温度T ；(ⅱ)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V x .6.如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l 1＝25.0 cm 的空气柱，中间有一段长为l 2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l 3＝40.0 cm.已知大气压强为p 0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l 1′＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．7.我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封闭气体的体积V 0＝3 m 3，如果将该气缸下潜至990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．①求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．②下潜过程中封闭气体________(填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．8．⑴ 如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出．在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．关于这一过程，下列说法正确的是 ．（填入选项前的字母，有填错的不得分）A．气体分子的平均动能逐渐增大 B．单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C．单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变D．气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量⑵一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙h子倒完时，活塞下降了h/4．再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．外界天气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度．9.对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。