- 热力学第一定律
- 共1851题
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前的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．）
A．（选修模块3-3）
（1）下列说法正确的是______
A．只要外界对气体做功，气体内能一定增大
B．物体由气态变成液态的过程，分子势能减小
C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小
D．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能
（2）如图所示
，弹簧一端固定于水平面上，另一端与质量为m的活塞拴接在一起，开口向下、质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体．气缸和活塞均可与外界进行热交换．若外界环境的温度缓慢降低，则封闭气体的体积将______（填“增大”、“减小”或“不变”），同时将______（填“吸热”、“放热”或“既不吸热，也不放热”）．
（3）某种油的密度为ρ，摩尔质量为M．取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴．将其中一滴滴在广阔水面上，形成面积为S的单分子油膜．试估算：①阿伏加德罗常数；②其中一滴油滴含有的分子数．
B．（选修模块3-4）
（1）以下说法中正确的是______
A．隐形战机表面涂料利用了干涉原理，对某些波段的电磁波，涂料膜前后表面反射波相互抵消
B．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线
D．海市蜃楼是光的色散现象引起的
（2）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2～L图象，如图甲所示．去北大的同学所测实验结果对应的图线是______（选填“A”或“B”）．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了其在实验室
得到的两个单摆的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比
（3）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=
C．（选修模块3-5）
（1）下列说法正确的有______
A．卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小
B．氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
C．物质波是一种概率波，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动
D．β衰变说明了β粒子（电子）是原子核的组成部分
（2）如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为______eV，若用此光照射逸出功为2.75V的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为______V
（3）查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子．
完成下列核反应方程：24He+49Be→______
通过在云室中让中子与静止的已知质量的核发生正碰的实验可以测定中子的质量，若已知被碰核氮核的质量为M，中子的入射速度大小为v，反弹速度大小为
正确答案
A．3-3模块
（1）A、外界对气体做功，气体可能放出热量，故内能不一定增加，故A错误；
B、物体由气态变成液态的过程，体积减小，放出热量，故分子势能减小，故B正确；
C、当分子间距离增大时，分子间引力和分子间斥力同时减小，故C错误；
D、液体表面层的分子的分子间距较大，比液体内部的分子有更大的分子势能，故D正确；
故选 BD．
（2）由于外界温度逐渐降低，故气体会降温，放出热量，气体的压强不变，根据理想气体状态方程，
故答案为：减小，放热．
（3）①油分子的直径为：d=
一摩尔油的体积为：Vm=
所以阿伏加德罗常数为：N0=
②一滴油含有的分子数为：N=
B.3-4模块
（1）A、隐形战机表面涂料利用了光的干涉中的薄膜干涉的原理，从涂层前后两个表面反射的电磁波相干涉后使电磁波减弱，故A正确；
B、全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，记录下了光的强弱、频率和相位，故B正确；
C、由于多普勒效应，根据宇宙大爆炸学说，遥远星球正在加速远离地球，发出的红光被地球接收到时频率减小，故可能是红外线，故C正确；
D、海市蜃楼是光的全反射现象，故D错误；
故选ABC．
（2）根据单板周期公式T=2π
T2=
由于北大处重力加速度大于南大处重力加速度，故由北大数据得出的T2-L图象的斜率较小，故B图是由北大数据得出的图象；
故选B．
由于单摆的周期的平方与摆长成正比，由图象Ta=
故答案为
（3）画出如图光路图，
设折射角为γ，
根据折射定律
n=
解得 γ=60°
根据几何关系，两个光斑之间的距离为：L=PA+AQ=Rtan30°+2Rsin60°
解得 L=
即两个光斑间的距离为23.1cm．
C．（选修模块3-5）
（1）A、卢瑟福的α粒子散射实验中只有极少数的粒子发生大角度偏转，说明了原子内部有一个较小的核，可以估算出原子核的数量级为10-10m，故A正确；
B、氢原子辐射出一个光子后，氢原子核外电子从较高能级跃迁到较低能级，故轨道半径变小，动能变大，势能变小，故B错误；
C、物质波是一种概率波，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动，故C正确；
D、β衰变说明了β粒子（电子）是由中子转变成一个质子和一个电子而来，故D错误；
古选AC．
（2）由第四能级向第一能级跃迁时，放出的光子的能量最大，为：E=（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV
照到逸出功为2.75eV的材料上时，根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能为10eV，故反向遏制电压为10V时，光电流为零；
故答案为：12.75，10．
（3）根据质量数守恒、电荷数守恒，有：24He+49Be→
根据动量守恒定律，有
mv+0=m(-
解得
m=
即中子的质量为
“物理1-2“模块
（1）（给出的四个选项中，可能只有一个选项正确，也可能有多个选项正确，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
下列说法正确的是______
A．气体很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．布朗运动是液体分子的无规则运动，温度越高运动越显著
C．一定质量的气体，保持压强不变，可以同时升高温度和增大体积
D．物体从外界吸热的过程其内能一定增加
（2）（给出的四个选项中，可能只有一个选项正确，也可能有多个选项正确，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
在下列说法中正确的是______
A．卢瑟福的α粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的
B．温度升高时，放射性元素的衰变加快
C．放射性元素发生β衰变时所放出的电子并不是原子核外的电子
D．浙江秦山核电站是利用轻核聚变释放核能的
（3）一种利用地热能的方式是将地面上的水通入温度高的地热异常区汽化，然后利用蒸气推动汽轮机发电．问通过不断改进技术，努力减少各种损耗，能把地热能全部转化为电能吗？为什么？
正确答案
（1）A、气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，故A错误；
B、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动，反应了液体分子的无规则运动，故B错误；
C、根据理想气体状态方程
D、由于做功情况不明确，根据△U=W+Q可知，吸收热量，内能不一定增加，故D错误．
故选C．
（2）A、卢瑟福的α粒子散射实验现象，提出了原子核式结构，并不表明原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B、元素的半衰期由元素本身决定，与外部的物理、化学环境无关，故B错误；
C、放射性元素发生β衰变时所放出的电子是由原子核内的一个中子变为一个质子的同时放出的，故不是原子核外的电子，故C正确；
D、浙江秦山核电站是利用重核裂变释放的核能进行发电的，故D错误．
故选C．
（3）根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到100%，因此把地热能全部转化为电能是不可能的．
故：不能，原因是根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到100%．
一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少J的功？
正确答案
由热力学第一定律得：△U=W+Q，
得W=△U-Q=4.2×105J-2.6×105J=1.6×105J，
外界对气体做了1.6×105J的功；
答：外界对气体做了1.6×105J的功．
物理--物理3-3
某压力锅的结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．
（1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
（2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
（3）已知大气压强P随海拔高度H的变化满足P=P0（1-αH），其中常数α＞0．结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．
正确答案
（1）设锅内气体分子数为n，气体的摩尔数为
n=
（2）锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量，
根据热力学第一定律得：△U=W+Q=-3 J
锅内气体内能减少，减少了3 J．
（3）由P=P0（1-αH）（其中α＞0）知，随着海拔高度的增加，大气压强减小．
由P1=P0+
根据查理定律得：
可知阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．
答：（1）锅内气体分子数为
（2）锅内气体内能减少，减少了3 J．
（3）可知阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．
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．）
（1）用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能______（填“增加“或“减少“）了______J．
（2）如图所示，是某同学利用DIS实验系统研究一定质量的理想气体的状态变化，得到的P-T图象．气体状态由A变化至B的过程中，气体的体积将______（填“变大“或“变小“），这是______ （填“吸热“或“放热“）过程．
（3）我国陆地面9.6×1012m2，若地面大气压P0=1.0×105Pa，地面附近重力加速度 g=10m/s2，空气平均摩尔质量为M0=3.0×10-2kgmol-1，阿伏伽德罗常数N4=6.0×1023mol-1，我国陆地上空空气的总质量 M=______；我国陆地上空空气的分子总数N=______．（结果保留两位有效数字）
正确答案
（1）由题，已知W=900J，Q=-210J，根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=W+Q=900J-210J=690J
所以，气体的内能增加，增加了690J．
（2）A到B等温变化，压强增大，根据P1V1=P2V2可知，气体的体积减小；
根据热力学第一定律可知，温度不变，内能不变，
体积减小外界对气体做正功，因此气体将放出热量．
故答案为：变小、放热．
（3）大气压可看做是由空气的重力产生的，则p0=
代入数据解得M总=
空气的物质量为：n=
故分子总数n总=
答：（1）我国陆地上空空气的总质量为9.6×1016kg；
（2）我国陆地上空空气的分子总数为1.9×1042个；
（3）地面附近温度为270K的1m3空气，在温度为300K时的体积为1.1m3．
故答案为：
（1）增加 690J
（2）变小 放热
（3）9.6×1016kg 1.9×1042个．
扫码查看完整答案与解析