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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体,筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2,在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1μm,DM间距l2=3μm,将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动,稳定后,ND间距l1′=3μm,DM间距l2′=1μm,活塞D所带电量的绝对值q=ε0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量ε0=8.85×10﹣12C2/Nm2),求:

(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);

(2)活塞受到的电场力大小F;

(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U;

(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。

正确答案

见解析

解析

(1)电键未合上时两室中气体压强为p0

设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2

由玻意耳定律p0l1S=p1l1′S,

p1==80Pa,

p0l2S=p2l2′S,

p2=3p0=720Pa。

两室中压强分别为80Pa和720Pa;

(2)活塞受到的气体压强差为△p=p2﹣p1=640Pa,

活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=0.128N。

电场力为0.128N;

(3)活塞受到的电场力大小F=qEM,其中活塞带电量q=ε0SE,E由D、M所带等量导号电荷共同产生。

根据电场叠加原理,M产生的场强大小EM=,所以F=2e0SEM2

EM=6×106V/m,U=El2′=12V,

M产生的场强为6×106V/m;电源电压为12V;

(4)活塞向上移动;

当滑片P由B向A滑动时,DM间电压减小场强减小,DN间场强变大,活塞受到向下的电场力减小,电场力与气体压力间的平衡被破坏,活塞向上移动。

知识点

共点力平衡的条件及其应用理想气体的状态方程库仑定律
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题型:简答题
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简答题 · 10 分

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、温度均为。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中气体的体积和温度

正确答案

解析

设初态压强为,膨胀后A,B压强相等

(1分)

B中气体始末状态温度相等

(3分)

(1分)

A部分气体满足

(4分)

(1分)

知识点

理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 7 分

利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。

步骤如下:

①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接,并注入适量的水,另一端插入橡皮塞,然后塞住烧瓶口,并在A上标注此时水面的位置K;再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶,使活塞缓慢推移至0刻度位置;上下移动B,保持A中的水面位于K处,测得此时水面的高度差为17.1cm。

②拔出橡皮塞,将针筒活塞置于0ml位置,使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口;然后将活塞抽拔至10ml位置,上下移动B,使A中的水面仍位于K,测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计,ρ=1.0×103kg/m3,取g=10m/s2)

(1)若用V0表示烧瓶容积,p0表示大气压强,△V示针筒内气体的体积,△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小,则步骤①、②中,气体满足的方程分别为_______________、_______________。

(2)由实验数据得烧瓶容积V0=_____ml,大气压强p0=____Pa。

(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在

A.仅对容积的测量结果有影响

B.仅对压强的测量结果有影响

C.对二者的测量结果均有影响

D.对二者的测量结果均无影响

正确答案

(1)p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0;  p0V0=( p0-△p2) (V0+△V);

(2)560    9.58×104

(3)A

解析


知识点

理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)下列关于热现象的描述正确的是(      )

a.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%

b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的

c.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

d.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的

(2)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米,再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水温度的变化,如图所示,导热性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To=300K,压强P0=1 atm,封闭气体的体积Vo=3m2。如果将该气缸下潜至990m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体。

①求990m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10m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。

正确答案

见解析。

解析

(1)c

(2)①当气缸下潜至990m时,设封闭气体的压强为p,温度为T,体积为V,由题意知   p=100atm                                

根据理想气体状态方程得               

代入数据得                         

②放热;大于。

知识点

热平衡定律热力学第一定律理想气体的状态方程
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题型:填空题
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填空题 · 12 分

(1)如图,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。途中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 _______。(填选项前的字母)

A. 曲线①     

B. 曲线②   

C. 曲线③   

D. 曲线④

(2)图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像,它由状态A经等容过程到状态B,再经等压过程到状态CO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_______。(填选项前的字母)

A. TA<TB,TB<TC     

B. TA>TB,TB=TC

C. TA>TB,TB<TC     

D. TA=TB,TB>TC



正确答案

解析

(1)速率较大或较小的分子占少数,接近平均速率的分子占多数,分子速率不可能为0,也不可能为无穷大,因此只有曲线④符合要求。

(2)一定质量的理想气体,由状态A经等容过程到状态B有,由于pA>pB,所以 TA>TB;由状态B经等压过程到状态C有, 由于VB<VC,所以TB<TC。故C项正确。

知识点

分子的热运动 布朗运动理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 10 分

如图,柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体,容器外包裹保温材料。开始时活塞至容器底部的高度为H1,容器内气体温度与外界温度相等。在活塞上逐步加上多个砝码后,活塞下降到距容器底部H2处,气体温度升高了△T;然后取走容器外的保温材料,活塞位置继续下降,最后静止于距容器底部H3处:已知大气压强为p0。求:气体最后的压强与温度。

正确答案

见解析。

解析

由盖吕萨克定律 解得

由玻意耳定律 解得

知识点

理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的是_______。

a. 液体的分子势能与体积有关

b. 晶体的物理性质都是各向异性的

c. 温度升高,每个分子的动能都增大

d. 露珠呈球状是由于液体表面张力的作用

(2)气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14cm。后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44cm。(已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76cmHg)

①求恒温槽的温度。

②此过程A内气体内能_______填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将_______(填“吸热”或“放热”)。

正确答案

(1)a、d

(2)①364K ②增大;吸热

解析

(1)物体体积变化时,分子间的距离将发生改变,分子势能随之改变,所以分子势能与体积有关,a正确。晶体分为单晶体和多晶体,单晶体的物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性,b错误。温度是分子平均动能的标志,具有统计的意义,c错误。液体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势,d正确。

(2)①设恒温槽的温度为,由题意知A内气体发生等容变化

由查理定律得

联立①②③式解得

②理想气体的内能只由温度决定,A气体的温度升高,所以内能增大。

由热力学第一定律知,气体不对外做功,气体将吸热。

知识点

分子势能液体的表面张力理想气体的状态方程
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

(1)关于一定量的气体,下列说法正确的是     

a.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和

b.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低

c.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零

d.气体从外界吸收热量,其内能一定增加

e.气体在等压膨胀过程中温度一定升高。

(2)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 =25.0cm的空气柱,中间有一段长为=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度=40.0cm。已知大气压强为 =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 =20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。

正确答案

答案:(1)abe

(2)15.0CM

解析


知识点

理想气体的状态方程气体热现象的微观意义
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab.bc.ca回到原状态,其P-T图像如图所示。下列判断正确的是          。

A,过程ab中气体一定吸热

B,过程bc中气体既不吸热也不放热

C,过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D,a.b.和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小

E,b和c两个状态中,容器壁单位面积时间内受到气体分子撞击的次数不同

(2)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T。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。

正确答案

(1)   ADE       

(2)解:设气缸的横截面积为S,沙子倒在活塞上后,对气体产生的压强为p,由玻意耳定律得

             ①

解得

                            ②

外界的温度变为T后,设活塞距底面的高度为h'。根据盖一吕萨克定律,得

             ③

解得

h'=                   ④

根据题意可得

p=                     ⑤

气体最后的体积为

                      ⑥

联立②④⑤⑥式得

                   ⑦

解析


知识点

热力学第一定律理想气体的状态方程
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

一定量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da和bc平行,则气体体积在(  )

Aab过程中不断增加

Bbc过程中保持不变

Ccd过程中不断增加

Dda过程中保持不变

正确答案

A,B

解析

解:A、从P﹣T图象知道ab过程中,温度不变,压强减小,根据气体状态方程=C,所以体积不断增加,故A正确,B、由于bc的延长线通过原点,根据气体状态方程=C,所以从P﹣T图象知道bc过程中,体积保持不变,故B正确,C、从P﹣T图象知道cd过程中,温度减小,压强不变,根据气体状态方程=C,所以体积不断减小,故C错误,D、连接Od,Oa,则Oa、Od都是定质量理想气体的等容线,根据气体状态方程=C得:=

依据p﹣T图中等容线的特点(斜率越大,气体体积越小),比较Od,Oa图线的斜率即可得出Va>Vd,所以da过程中体积增大,故D错误。

故选AB。

知识点

理想气体的状态方程
下一知识点 : 气体分子运动的特点
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