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题型: 单选题
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单选题

如图所示,用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的气缸内(活塞与气缸壁之间无摩擦),现通过气缸内一电阻丝对气体加热,则下列图象中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:气缸内一电阻丝对气体加热,气体膨胀,活塞与气缸壁之间无摩擦,对活塞受力分析知,气缸中气体的压强不变,属于等压变化,且体积增大.A选项是等温变化,B选项是等压变化,C选项是等温变化,D选项是等容变化.故A、C、D错误,B正确.

故选B.

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题型:简答题
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简答题

用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做了900J的功,空气的内能增加了1000J,是气体从外界吸热还是向外界放热?传递的热量为多少?

正确答案

解析

解:由题,已知W=900J,△U=1000J,根据热力学第一定律△U=W+Q得

 Q=△U-W=1000J-900J=100J>0

所以,气体从外界吸热

答:气体从外界吸热100J.

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题型:简答题
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简答题

封闭的汽缸固定不动,内有面积2×10-3 m2的活塞把汽缸分成A、B两部分,初始时两部分都真空且容积都为5×10-4m3.活塞通过水平轻杆和铰链连接到质量10kg的规则均匀“┴”型物体上,物体可绕点O转动,相关尺寸如图,不计一切摩擦.现利用压缩气体作为动力将物体右端刚好离开地面,

(1)压缩气体应注入汽缸哪一部分中?

(2)若压缩气体是利用普通空气等温压缩后得到的,则注入汽缸的空气在未压缩前体积至少为多少?已知大气压1×105pa.

正确答案

解析

解:(1)物体右端刚好离开地面,杆应该向左拉

故压缩气体应注入汽缸B部分中;

(2)物体右端离开地面,由力矩平衡得:

mgL=Fl

得轻杆上拉力

F=500N

B部分气体压强:

p==2.5×105pa

由波意耳定律

p0V0=pV

解得

V0=1.25×10-3m3

注入汽缸的空气在未压缩前体积至少为1.25×10-3m3

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力),用电阻丝缓慢对其加热时,绝热活塞无摩擦地上升,下列说法正确的是(  )

A单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少

B电流对气体做功,气体对外做功,气体内能可能减少

C电流对气体做功,气体又对外做功,其内能可能不变

D电流对气体做功一定大于气体对外做功

正确答案

A,D

解析

解:因活塞可无摩擦滑动,外界大气压强不变,故气体为等压变化;活塞上升的过程中气体体积增大,故温度一定升高;

A、因体积变大,故气体单位体积内的分子数减小时,故单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减小,故A正确;

B、因气体温度升高,而理想气体内能只取决于分子动能,故气体的内能一定增大,故BC均错;

D、因内能增大,由热力学第一定律可知,气体吸热一定大于对外做功,故D正确;

故选AD.

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题型:简答题
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简答题

(选修模块3-3)

(1)如图所示,质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内,活塞与气缸之间无摩擦,a态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态,b态是气缸从容器中移出后,在室温(27℃)中达到的平衡状态,气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变.若忽略气体分子之间的势能,下列说法中正确的是

A.与b态相比,a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多

B.与a态相比,b态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大

C.在相同时间内,a、b两态的气体分子对活塞的冲量相等

D.从a态到b态,气体的内能增加,外界对气体做功,气体向外界释放了热量

(2)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V0,开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳暴晒,气体温度由T0=300K升至T1=350K.

(1)求此时气体的压强.

(2)保持T1=350K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到p0.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.

正确答案

解析

解:(1)由于在a、b状态下封闭气体的压强P=P0+,其中S为活塞的横截面积,故在两种状态下封闭气体的压强相同,而温度越高,气体分子运动越激烈,即分子的平均动能越大,故单个分子对气壁碰撞时的作用力越大,由于压强相同,故温度低的单位时间内对单位面积的气壁的碰撞的分子数越多,故A、C正确,B错误.

从a态到b态气体的体积增大,故气体对外做功,即W<0,由于温度升高,气体的内能增大即△U>0,根据热力学第二定律△U=Q+W可得Q>0,即气体从外界吸收热量,故错误.

故选AC.

(2)(1)由于在温度升高的过程中封闭气体的体积保持不变,即封闭气体发生了等容变化,故根据

可得当温度升高到T1=350K时封闭气体的压强为

(2)根据根据克拉珀龙方程,解得封闭气体的质量m=,故有集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值

根据热力学第二定律W+Q=△U,可知由于气体的温度T保持不变,所以△U=0.因为体积膨胀,即封闭气体对外做功,所以W<0,所以Q>0,即剩余气体从外界吸热.

故本题的答案为:(1)AC;

(2)(1)     (2),吸热.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞,使气缸悬空而静止,气缸和活塞的总质量为M,气缸内封闭一定质量的理想气体.设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动,缸壁导热性能良好,不漏气,外界大气的压强和温度不变.现在气缸顶上缓慢放上一个质量为m的物体.当系统平衡时,下列说法正确的是(  )

A外界对缸内气体不做功,缸内气体的压强和温度不变

B外界对缸内气体做正功,气缸内气体的内能增加

C气体对外放热,内能不变

D单位时间内缸内气体分子对缸壁单位面积的碰撞次数减少

正确答案

C

解析

解:因气缸受重力、大气压力及内部气体压力而处于平衡,当顶部放上一质量为m的物体后,重新平衡时可知内部气体压强一定增大;则玻意耳定律可知,气体的体积一定减小,故外界对气体做功,故A错误;

因气体的温度不变,故气体的内能不变,故B错误;

由热力学第一定律可知,△U=W+Q,内能不变,外界对气体做功,故气体一定对外放热,故C正确;

因温度不变,故气体分子的平均动能不变,而气体的体积减小,故单位体积内的分子个数增多,故单位时间内气体分子对缸壁单位面积上的碰撞次数增多,压强变大,故D错误;

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一导热气缸内壁光滑且开口向左,固定在水平地面上,用活塞封闭着一定质量的气体,活塞处于平衡状态.若在外界温度由28℃缓慢降低至18℃的过程中,大气压强保持不变,气体分子之间相互作用的势能可忽略,则(  )

A密闭气体的内能增加

B密闭气体向外界释放热量

C密闭气体的压强变小

D大气对系统不做功

正确答案

B

解析

解:A、由题意知,气体温度减小,因忽略势能,故气体的内能减小,故A错误;

B、外界对气体做功,而气体的内能减小,由热力第一定律可知,气体一定向外放热,故B正确;

C、活塞始终处于平衡状态,故气缸内气体属于等压变化,故C错误;

D、由等压变化规律可知气体的体积一定减小,故外界大气应对气体做功,故D错误;

故选B.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,密闭气缸左侧导热,其余部分绝热性能良好,绝热轻活塞K把气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的,两部分中分别有相同质量、相同温度的同种气体a和b,气体分子之间相互作用力可忽略,当外界环境温度缓慢降低到某一值的过程中,以下说法正确的是(  )

Aa的体积减小,压强降低

Bb的温度降低

C散失热量后a的分子热运动比b的分子热运动激烈

Da减少的内能大于b减少的内能

正确答案

A,B,D

解析

解:A、因左侧与外界温度相同,当温度降低时,假设体积不变,则a中的压强应减小,则活塞左移,故左侧气体的体积减小;故A正确;

B、活塞左移,故右侧气体体积增大,故b中气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体内能减小,温度降低;故B正确;

C、因两部分气体压强最终相等,而左则气体体积大于右侧,两部分气体的质量相同,由理想气体的状态方程可知,b中气体的温度要大于a的温度,故b侧分子热运动要激烈,故C错误;

D、由C分析可知,a的温度要小于b的温度,故a减小的内能要大于b减小的内能,故D正确;

故选ABD.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示的气缸,下部分的横截面积大于上部分的横截面积,大小活塞分别在上、下气缸内用一根硬杆相连,两活塞可在气缸内一起上下移动.缸内封有一定质量的气体,活塞与缸壁无摩擦且不漏气,起初,在小活塞上的杯子里放有大量钢球,请问哪些情况下能使两活塞相对气缸向上移动(  )

A给气缸缓慢加热

B取走几个钢球

C大气压变小

D让整个装置自由下落

正确答案

B,D

解析

解:设缸内气体压强P,外界大气压为P0,大活塞面积S,小活塞面积s,活塞和钢球的总重力为G,以活塞和气体整体为研究对象,由物体平衡条件知:(P0-P)(S-s)=G…①

A、给气缸缓慢加热,气体温度升高,由盖吕萨克定律知气体体积要增大,从气缸结构上看活塞应向下移动,故A错.

B、取走几个钢球后,整体的重力小了,由①式知容器内气体压强必须增大,由玻意耳定律知气体体积要减小,所以气缸要向上移动,故B正确.

C、大气压变小时,由①式知道缸内气体压强要减小,由玻意耳定律知气体体积要增大,所以气缸要向下移动,故C错误.

D、让整个装置自由下落,缸内气体压强增大(原来小于大气压强),由玻意耳定律知气体体积要减小,

所以气缸向上移动,故D正确.

故选B、D

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题型:简答题
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简答题

[物理--选修3-3]

(1)以下说法中正确的是______

A.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行

B.在绝热条件下压缩气体,气体的内能一定增加

C.布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动

D.水可以浸润玻璃,但是不能浸润石蜡,这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系

(2)一足够高的直立气缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计,气缸侧壁通过一个开口与U形管内的气体体积忽略不计,已知右图所示状态时气体的温度为7℃,U形管内水解面的高度差h1=5cm,大气压强P0=1.0×105Pa保持不变,水银的密度

ρ=13.6×103kg/m3,g=10m/s2

求:①活塞的重力;

②现在活塞上添加沙粒,同时对气缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银面的高度差为多少?

正确答案

解析

解:(1)A、一个绝热过程系统的熵永远不会减少,不是一切自然过程.故A错误.

         B、绝热Q=0,压缩W>0,根据热力学第一定律可知△U=W+Q>0,即内能增加.故B正确.

         C、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动,不是液体分子的运动,而是液体分子无规则运动的反映.故C错误.

         D、浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关.故D正确.

故选BD

    (2)①对活塞,有:P0S+G活塞-P1S=0 

由题意,可知:P1=P0+ρgh1

    解得:G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N

        ②因为活塞的位置保持不变,所以气缸内的气体近似做等容变化.

      由

      由题:T1=280K,T2=310K  P2=P0+ρgh2

      代入解得   h2=0.134 m

答:(1)BD;

    (2)①活塞的重力为68N;②U形管内水银面的高度差为0.134m.

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