- 熵增加原理
- 共215题
[物理选修3-3模块]（15分）
（1）（5分）一定质量的非理想气体体积膨胀对外做了4×103J功的同时，又从外界吸收了2.4×103J的热量，则在该过程中，气体内能的增量△U=______J，气体的分子势能和分子动能分别__________、________（填“增加”“减小”或“不变”）。
（2）（10分）如图所示，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）-1.6×103J 增加 减小
（2）
（1）-1.6×103J 增加 减小
（2）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=
（8分）如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、
正确答案
设加热前，被密封气体的压强为p1，轻线的张力为f，根据平衡条件有：
对活塞A：
对活塞B：
解得：p1＝p0
f＝0
即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，这时气体的体积为：
对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持p1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止，这时气体的体积为：
根据盖·吕萨克定律得：
解得：
由此可知，当T≤
当T＞T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，由查理定律得：
解得：
即当T＞
如图所示，为一气体温度计的结构示意图。储有一定质量理想气体的测温泡P通过细管与水银压强计左臂A相连，压强计右管B和C与大气相通。移动右管B可调节其水银面的高度，从而保证泡内气体体积不变。当测温泡P浸在冰水混合物中，大气压强相当于76cm高水银柱所产生的压强时，压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处。
（1）使用这种温度计，其刻度是____________的；（选填“均匀”、“不均匀”）
（2）刻度为7.6cm处所对应的温度为_____________℃；
（3）当大气压强增大到78cmHg时，将测温泡P浸在冰水混合物中，调节右管同时移动刻度尺，使压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处，但不改变其刻度，则测量值_____________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。若从刻度上读出温度变化1℃，则实际温度变化___________℃。
正确答案
（1）均匀（2）27.3（3）大于，0.974
（1）因为保证泡内气体体积不变，是等容变化，压强与热力学温度成正比，即
（2）根据气体方程有：
（3）大于，0.974 （每空2分）
如图所示，U形管两细管粗细均匀长度相等，左端封闭，右端开口，水平部分长20cm。有两段8cm长水银柱等高，各封住长为30cm的空气柱A和长为40cm的空气柱B，两气体温度均为27oC，大气压强恒定。现使A、B温度缓慢升高，最终都达到57 oC。问：
（1）空气柱A的最终长度。
（2）右管内水银柱移动的距离。
正确答案
（1）33cm（2）7cm
根据气体状态方程列式求解，对A气体可先假设水银柱未进入水平管，利用等压变化求解后再判断是否成立；对B气体利用等压变化求解。
(1) 对A气体，假设水银柱未进入水平管，气体等压变化遵循
代入数据
(2) 对B气体，等压变化遵循
代入数据
右管内水银柱向上移动距离为△h="44-" 40+3cm=7cm (2分)
使一定质量的理想气体的状态按图中箭头所示的顺序变化，图线BC是一段以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。
(1)已知气体在状态A的温度TA＝300K，问气体在状态B、C和D的温度各是多大?
(2)将上述气体变化过程在V－T中表示出来(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化方向)。
正确答案
(1) 600K(2)
(1)根据气态方程
由
Tc = 600K （1分）
(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律得：
上述过程在图上状态变化过程的图线如图所示。(3分)
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