- 气体
- 共1086题
关于封闭在容器内的气体的压强，下列说法中正确的是（ ）
正确答案
BC
由气体压强的定义，可知选项A、D是错误的，选项B、C是正确的.
一定质量的气体处于某一平衡状态，此时其压强为p0，有人设计了四种途径，使气体经过每种途径后压强仍为p0.这四种途径中（ ）
正确答案
ABCD
此题考查气体的压强、体积、温度之间的关系以及微观上决定气体压强的因素.保持体积不变，降低压强，气体压强减小；再保持温度不变，压缩气体，体积变小，压强增大，A有可能.体积不变升温，压强变大，温度不变，体积膨胀，压强减小，B有可能.温度不变，体积膨胀，压强减小，体积不变，升温压强变大，C有可能.温度不变，压缩气体，压强增大，体积不变，降温，压强减小，D有可能.
对于一定质量的气体来说，下列说法正确的是 （ ）
正确答案
AC
气体的体积不变，说明单位体积内的分子数（即分子密集程度）不变，温度升高，气体分子无规则运动加剧，由气体压强的微观解释可知，压强增大，所以A正确；体积减小，则分子密集程度减小，而压强没有增大，说明气体的温度降低了，所以B错；如果容器是绝热的，则气体就无法和外界热交换，此时压缩气体对气体做功，由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升高，所以C正确；根据气体压强产生的微观原因可知，对于一定质量的气体来说，在体积、温度、压强这三个物理量中，如果一个发生了改变，其他两个至少有一个必定会同时改变，所以D错。
[物理选修3-3模块]（27分）
（1） (5分)下列有关热现象的叙述中正确的是
A．温度升高，物体内所有分子运动的速度大小都变大
B．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的
C．分子力随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大
D．温度升高，物体的内能不一定增大
（2）(6分)如右上图，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，则稳定后右管内的气体压强p= cmHg；左管A端插入水银槽的深度h= cm。（大气压强p0＝76cmHg）
（3）（16分）如右图所示，一圆筒形汽缸静止于地面上，汽缸的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为p0，平衡的汽缸内的容积为V。现用手握住活塞手柄缓慢向上提。设汽缸足够长，在整个上提过程中气体的温度保持不变，不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦，求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离。
正确答案
（1）D
（2）78cmHg ， 7cm
（3）x=
（1） (5分) D （2） (6分) 78cmHg ， 7cm
（3）（16分）解析：封闭气体的初状态，压强为p1=p0+
设汽缸刚提离地面时活塞上升的距离为x，
则封闭气体末状态体积为V´=V+xS，压强为p2,对气缸，
有p2S+Mg=p0S (2分) 解得p2=p0-
由玻意耳定律p1V=p2V´,得(p0+
解之得x=
如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，C端封闭，密度为ρ的液体将B、C两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，已知大气压强为p0，则B段气体的压强为 ，C段气体的压强为 。
正确答案
p0－ρgh3 ，p0－ ρgh3－ρgh1
分析：根据液面的高度关系分析，大气压强P0等于B段气体产生的压强加上h3液体产生的压强，中间这段气体产生的压强等于C端气体产生的压强加上h1液体产生的压强，据此分析整理．
解答：解：由图中液面的高度关系可知，P0=PB+ρgh3 ，P0=P2+ρgh3 和 PB=PC+ρgh1，由此解得PB=P0-ρgh3 ，PC=P0-ρg（h1+h3）
故答案为：P0-ρgh3 ，P0-ρg（h1+h3）
点评：很多学生会错误认为 P0＜PB 和 PB＜PC，此外图中 h2 是一个干扰条件，而实际上中间气体的压强与中间两液面的高度差无关．
在计算气体压强时，有两个结论可以直接应用①同一气体的压强处处相等 ②同一液体内部不同点间的压强差由高度差决定，并且位置越高，压强越小．
（1）①如图甲所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计．气缸内封闭了一定质量的理想气体．现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中______
A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
②下列说法中正确的是______
A．布朗运动是分子无规则运动的反映
B．气体分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大
C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体
D．机械能不可能全部转化为内能
③地面上放一开口向上的气缸，用一质量为m=0.8kg的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为P0=1.0×105Pa，活塞截面积为S=4cm2，重力加速度g取10m/s2，则活塞静止时，气体的压强为______Pa；若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为6×105J，同时气体通过气缸向外传热4.2×105J，则气体内能变化为______J．
（2）①关于光电效应现象，下列说法中正确的是______
A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
②处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是______
A．Ep增大、Ek减小、En减小
B．Ep减小、Ek增大、En减小
C．Ep增大、Ek增大、En增大
D．Ep减小、Ek增大、En不变
③如图乙所示，质量为m的小球B连接着轻质弹簧，静止在光滑水平面上．质量为m的小球A以某一速度向右运动，与弹簧发生碰撞，当A、B两球距离最近时弹簧的弹性势能为EP，则碰撞前A球的速度v0=______．
正确答案
（1）①A、金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．故A错误．
B、温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变．故B错误．
C、气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大．故C正确．
D、温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多．故D正确．
故选CD
②A、布朗运动是悬浮是液体中微粒做的无规则的运动，是由于液体分子撞击造成，所以朗运动是液体分子永不停息无规则运动的反映．故A正确．
B、气体分子间距离减小时，分子间同时存在的斥力和引力都增大．故B正确．
C、导热性能各向同性的固体，也有可能是单晶体．故C错误
D、机械能可能全部转化为内能．故D错误．
故选AB．
③以活塞为研究对象，根据平衡条件得
P0S+mg=PS
得到P=P0+
代入解得P=1.2×105Pa；
由题W=6×105J，Q=-4.2×105J，则由热力学第一定律得到气体内能的变化△U=W+Q=1.8×105J，即内能增加了1.8×105J．
（2）①A、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A错误．
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故B错误．
C、入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长λ0=
D、光电效应与入射光的强度无关．故D错误．
故选C．
②发生受激辐射时，向外辐射光子，则原子的总能量En减小，库仑引力做正功，电势能减小．根据k
故选B．
③当弹簧弹性势能最大时，两球的速度相同，根据动量守恒定律得：
mv0=2mv
解得：v=
根据能量守恒定律得：
解得v0=2
故答案为：（1）①CD；②AB；③1.2×105Pa；内能增加了1.8×105J
（2）①C；②B；③2
[物理-选修2-2]
（1）常见的传动方式有______、______、______轮传动等．齿轮传动的传动比是主动轮与______的转速之比，传动比等于______与______的齿数之比．
（2）液压千斤顶是利用密闭容器内的液体能够把液体所受到的压强向各个方向传递的原理制成的．图为一小型千斤顶的结构示意图．大活塞A的直径D1=20cm，小活塞B的直径D2=5cm，手柄的长度OC=50cm，小活塞与手柄的连接点到转轴O的距离DO=10cm．现用此千斤顶使质量m=4×103 kg的重物升高了h=10cm．g取10m/s2，
求（ⅰ）者此千斤顶的效率为80%，在这一过程中人做的功为多少？
（ⅱ）若此千斤顶的效率为100%，当重物上升时，人对手柄的作用力．
正确答案
（1）机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动；
转速比等于角速度比；齿轮传递边缘点线速度相等；齿数比等于周长比，也等于半径比；根据v=ωr，角速度比等于半径比的倒数；故转速比等于齿数比的倒数；
故答案为：皮带传动，齿轮传动，摩擦，从动轮，从动轮，主动轮；
（2）（ⅰ）根据能量守恒定律，人做的功乘以效率等于重物的重力势能的增加量，故：
W=
（ⅰⅰ）D点下降高度为：H=
故人手作用点移动距离为：l=
人做的功等于物体重力势能的增加量，故W=mgh=4×103×10×0.1J=4000J；
故推力为：F=
答：（ⅰ）人做的功为5000J；
（ⅰⅰ）人对手柄的作用力为500N．
如图所示是一个油气田构造示意图．A处有一个废井管，横截面积为S，高为h，下端有一段质量为m的岩芯封住井管，设原来井中B处油气压强为p0（与外界相同），温度为27℃，在地热作用下，B处温度突然升高到127℃，岩芯在高压作用下向上喷射，试估算岩芯能射出的高度？（忽略一切阻力）
正确答案
1、等容升温
得 P=
2、岩芯沿井管匀加速上升pS-p0S-mg=ma-------②
a=
由运动学可知 vt=
3、岩芯竖直上抛的高度 H=
将③④代入⑤式，可得 H=
答：岩芯射出的高度为
轻质活塞将一定质量的气体封闭在薄壁气缸内，活塞横截面积为S，气缸质量为m．开始时活塞处于气缸正中间，现用竖直向上的力提活塞使得气缸被提离地面，如图所示．当气缸内气体的压强为______时，气缸将获得最大加速度，气缸的最大加速度为______．（外界大气压强为P0）
正确答案
汽缸中封闭气体的初始气压为：P1=P0
当气缸将获得最大加速度时，气体体积膨胀到出口处，等温膨胀，根据理想气体状态方程，有：
P1V1=P2V2
解得：P2=
此时，汽缸受重力，内外气压的压力差，向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，有：
（P0-P2）S-mg=ma
解得：a=
故答案为：
选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答则按A、B两小题评分．）
A．（选修模块3-3）
（1）奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐（内有液态丙烷）、稳压装置和燃烧器三部分组成，当稳压阀打开以后，燃气以气态形式从气罐里出来，经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧．则以下说法中正确的是______．
A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少
C．燃气在燃烧室燃烧的过程中分子的分子势能增加
D．燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用
（2）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是______．
A．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强减小
B．如果保持气体的体积不变，温度升高，压强增大
C．如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越大
D．如果保持气体的压强不变，温度越高，体积越小
（3）某运动员吸一口气，吸进400cm3的空气，据此估算他所吸进的空气分子的总数为______个．已知1mol气体处于标准状态时的体积是22.4L．（结果保留一位有效数字）
B．（选修模块3-4）
（1）在以下各种说法中，正确的是______．
A．四川汶川县发生8.0级强烈地震，地震波是机械波，其中既有横波也有纵波
B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
C．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去
D．照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的衍射原理．
（2）一列横波在x轴上传播，图1甲为t=0时的波动图象，图1乙为介质中质点P的振动图象．该波的波长为______m，频率为______Hz，波速为______m/s，传播方向为______．
（3）如图2所示，一单色光束a，以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射．已知平行玻璃砖厚度为d=10cm，玻璃对该单色光的折射率为n=
C．（选修模块3-5）
（1）在光电效应现象中，下列说法中正确的是______．
A．入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B．光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大
C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
（2）铀（
（3）在橄榄球比赛中，一个95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分．就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名均为75kg的队员，一个速度为2m/s，另一个为4m/s，然后他们就扭在了一起．
①他们碰撞后的共同速率是______；
②在图3，右面方框中标出碰撞后他们动量的方向，并说明这名前锋能否得分：______．
正确答案
A、（1）：A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大，因此对外做功，故A正确；
B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大，故B错误；
C、燃气在燃烧室燃烧的过程中气体体积变大，要克服分子力做功，分子势能增加，故C正确；
D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能，能量耗散了，很难再被利用，故D错误．
故选AC．
（2）A、由
B、由
C、由
D、由
故选BC．
（3）他吸入的空气分子总数约为n=
（1）A、四川汶川县发生8.0级强烈地震，地震波是机械波，其中既有横波也有纵波，故A正确；
B、相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故B正确；
C、由多普勒效应可知，如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去，故C正确；
D、照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理，故D错误；
故选ABC．
（2）由图1甲可知，波长λ=100cm=1m；由图1乙可知，质点的振动周期为2s，则波的周期为2s，频率f=
（3）由光的折射定律得：n=
光在玻璃砖中的路程s=
光在玻璃砖中的传播时间t=
C、（1）A、发生光电效应时，光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与入射光的强度无关．故A错误．
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，故B正确．
C、入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长λ0=
D、光电效应与入射光的强度无关，取决于入射光的频率，故D错误．
故选BC．
（2）关键质量数守恒和电荷数守恒知
，所以共有6个中子转化为质子．
（3）以前锋速度方向为正方向，设撞后共同速度为v，碰撞过程动量守恒，
根据动量守恒定律得：m1v1-m2v2-m3v3=（m1+m2+m3）v，
解得：v=
所以他们碰撞后的共同速率为0.1m/s，方向与前锋方向相同，所以可以得分，如图所示．
故答案为：A、（1）AC；（2）BC；（3）1×1022；B、（1）ABC；（2）1；0.5；0.5；沿x轴向左；（3）30°；6.67×10-10s；
C、（1）BC；（2）6；（3）①0.1m/s；②方向见右图；能得分．
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