- 理想气体的状态方程
- 共154题
如图所示,导热性能良好的气缸A和B竖直放置,它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)。两气缸内各有一个活塞,质量分别为mA=3m和mB=m,活塞与气缸之间无摩擦,活塞的下方为理想气体,上方为真空。当气体处于平衡状态时,两活塞位的高度均为h。若在两个活塞上同时分别放一质量为2m的物块,保持温度不变,系统再次达到平衡后,给气体缓缓加热,使气体的温度由T0缓慢上升到T(气体状态变化过程中,物块及活塞没碰到气缸顶部)。求
24.两个活塞的横截面积之比SA∶SB
25.在加热气体的过程中,气体对活塞所做的功
正确答案
3:1
解析
气缸A、B内气体的压强相等。选取两个活塞为研究对象,
由及
得:
考查方向
解题思路
开始时两缸内的气压相等,从而可得出两活塞的面积关系,
易错点
该题要注意两个方面,一是根据平衡求解两活塞的面积的关系,二是当两活塞上放上相同质量的物体后,要会判断出面积小的活塞下移,直至移到底部,这是解决此题的关键.
正确答案
解析
放质量为2m的物块前,气体压强 ,
气体总体积
两边放质量为2m的物块后,气体全部进入气缸A
设体积变为V,压强
气体做等温变化,由,得:
加热膨胀是等压过程:由得
气体对活塞所做的功为:
考查方向
解题思路
两活塞上同时各加一质量为m的物块后,就打破了原有的平衡,面积小的活塞会下沉,直至面积小的活塞移到底部,再确定左侧气体的状态参量,整个过程是等温变化,由气体的状态方程可得出左缸气体的高度.加热的过程中气体的压强不变,温度升高,由气态方程求出末状态的体积,最后由W=FS即可求出功.
易错点
该题要注意两个方面,一是根据平衡求解两活塞的面积的关系,二是当两活塞上放上相同质量的物体后,要会判断出面积小的活塞下移,直至移到底部,这是解决此题的关键.
15.
请考生从第15~17题中任选二题作答。如果多做,则按所做的第一、二题计分。
[选修3-3](12分)
(1)(4分)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N,其p-V图像如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是____。(填入正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分,有错选的得0分)
A.气体经历过程1,其温度降低
B.气体经历过程1,其内能减少
C.气体在过程2中一直对外放热
D.气体在过程2中一直对外做功
E.气体经历过程1的内能该变量与经历过程2的相同
(2)(8分)如图,密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连,汽缸壁导热;U形管内盛有密度为 的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为
。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40 cm,求此时左、右两气室的体积,取重力加速度大小
,U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。
16.【选修3-4】(12分)
(1)(4分)下列说法正确的是________________。(填入正确答案序号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分:有选错的得0分)
A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变
C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小
D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向
(2)(8分)如图,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内(入射面即纸面)
,入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。测得AN之间的距离为 .现将
入射光束在纸面内向左平移,求摄入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时,光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。
17.[选修3-5](12分)
(1)(4分)下列说法正确的是_________。(填入正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分;有选错的得0分)
A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程
B.康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量
C.波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长
(2)(8分)如图,物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止;从发射器(图中未画出)射出的物块B沿水平方向与A相撞,碰撞后两者粘连在一起运动,碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器(图中未画出)测得。某同学以h为纵坐标,v2为横坐标,利用实验数据作直线拟合,求得该直线的斜率为k=1.92 ×10-3s2/m。已知物块A和B的质量分别为mA=0.400kg和mB=0.100kg,重力加速度大小g=9.8m/s2。
(i)若碰撞时间极短且忽略空气阻力,求h-v2直线斜率的理论值k0。
(ii)求k值的相对误差 ×100%,结果保留1位有效数字。
正确答案
15.(1)ABE(4分。选对一个给2分,选对2个给3分,选对3个给4分;有选错的给0分)
(2)(8分)
设初始状态时汽缸左气室的体积为V01,右气室的体积为V02;当活塞至汽缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p1、p2,体积分别为V1、V2,由玻意耳定律得
p0V01=p1V1 ①
p0V02=p2V2②
依题意有
V01+V02=V1+V2③
由力的平衡条件有
p2–p1=ρgh④
联立①②③④式,并代入题给数据得
⑤
由此解得
(另一解不合题意,舍去)⑥
由③⑥式和题给条件得
V1:V2=1:1⑦
评分参考:①②③④式各1分,⑤式2分,⑥⑦式各1分。
16.(1)ABD(4分。选对1个给2分,选对2个给3分,选对3个给4分;有选错的给0分)
(2)(8分)
当光线经球心O入射时,光路图如图(a)所示。设玻璃的折射率为n,由折射定律有
①
式中,入射角i=45°,为折射角。
△OAB为直角三角形因此
②
发生全反射时,临界角C满足
在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时,光路图如图(b)所示。设此时光线入射点为E,折射光线射到玻璃体球面的D点。由题意有
④
在内,根据正弦定理有
⑤
联立以上各式并利用题给条件得
评分参考:①②式各1分,③式2分,④式1分,⑤式2分,⑥式1分。
17.(1)ACD(4分。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分,有错选的得0分)
(2)(8分)
(i)设物块A和B碰撞后共同运动的速度为,由动量守恒定律有
①
在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有
②
联立①②式得
③
由题意得
④
代入题给数据得
⑤
(ii)按照定义
⑥
由⑤⑥式和题给条件得
⑦
评分参考:第(i)问7分,①②式各2分,③④⑤式各1分;第(ii)问1分,⑦式1分。
知识点
30.如图,气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸光滑接触。初始时两侧气体均处于平衡态,体积之比V1:V2=1:2,温度之比T1:T2=2:5。先保持右侧气体温度不变,升高左侧气体温度,使两侧气体体积相同;然后使活塞导热,两侧气体最后达到平衡。求:
(1) 两侧气体体积相同时,左侧气体的温度与初始温度之比;
(2) 最后两侧气体的体积之比。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)设初始时压强为
左侧气体满足
右侧气体满足
解得
(2)活塞导热达到平衡
左侧气体满足
右侧气体满足
平衡时
解得
知识点
9.如图,长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分隔成两部分,A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度(管下端未离开水银面),上下两部分气体的压强变化分别为△p1和△p2,体积变化分别为△V1和△V2。已知水银密度为ρ,玻璃管截面积为S,则( )
正确答案
解析
当玻璃管缓慢向上提升H高度时,气体的体积变大,压强变小,有部分水银进入玻璃管,也就是管内水银面比管外的水银面高,设高度差为△h,初状态上面气体的压强,末状态上面气体的压强
,所以
,同理可求出
,故A正确,C错误;由玻意耳定律
,所以气体的体积变化
,同时可求出
,故B错误;因为有水银进入玻璃管内,所以
与
之和小于HS,故D错误。
知识点
如图所示气缸内,活塞A封闭了一定质量的理想气体,活塞通过转轴与一个曲轴连杆机构连接,气体对活塞产生的推力通过曲轴连杆机构转化为对转轴O的力矩。已知连杆长AB=10cm,曲轴长BO=6cm,活塞面积20cm2, 当转至曲轴与AO垂直时,气缸的体积为400mL,气体的压强为1.5×105 Pa,则此时活塞推力对O点的力矩为_______ N·m;保持气体温度不变,当曲轴顺时针转过90º,转至OBA在一直线上时,气缸内压强为______Pa,(外界大气压P0=1.0×105pa)
正确答案
6N·m, 2.5×105 Pa
解析
略
知识点
第28、29题为物理题,第30、31题为化学题,考生从两道物理题、两道化学题中各任选一题作答。
28、[物理——选修3-3]
(1)2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们对石墨烯的研究.石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质,具有很好的导电、导热等性能,以下说法正确的是( )A.单层石墨烯分子排列紧密,是由于分子间只存在引力B.知道石墨的摩尔质量和密度就可估算石墨分子的体积C.石墨和石蜡都是晶体D.利用石墨烯的强导热性可将内能全部转化为其他形式能而不引起其他变化
(2)一定质量的理想气体的状态发生变化,经历了图示A→B→C→A的循环过程,则( )A.气体在状态C和状态A的内能相等B.从状态C变化到状态A的过程中,气体一定放热C.从状态B变化到状态C的过程中,气体一定吸热D.从状态B变化到状态C的过程中,气体分子平均动能减小
29、[物理——选修3-5]
(1)据2011年3月14日法新社报道,日本核泄漏事故正在加剧,福岛第一核电站3号机组可能已经出现“堆芯熔毁”现象,3号机组所用核燃料为铀和钚
,下列关于该核泄漏事件的分析正确的是( )A.铀238俘获中子形成铀239,再经一次β衰变,可成为原子反应堆中的燃料钚239B.钚的半衰期为24100年,则24100年后泄漏物质中钚原子的总数将降低为原来的
C.
衰变时放出的α射线比β射线的贯穿本领强D.在核泄漏的地区由于受到大剂量辐射,会出现癌症、甲状腺病患者增多的现象
(2)在光滑的水平面上有a、b两球,其质量分别是ma、mb,两球在t1时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球在碰撞前后的速度图象如图所示.下列关系正确的是( )A.ma>mb b.ma<mb C.ma=mb D.无法判断
正确答案
28.(1)B
(2)D
29.(1)D
(2)B
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
第28、29题为物理题,第30、31题为化学题,考生从两道物理题、两道化学题中各任选一题作答。
28.[物理——选修3-3]
(1)2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们对石墨烯的研究.石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质,具有很好的导电、导热等性能,以下说法正确的是( )
A.单层石墨烯分子排列紧密,是由于分子间只存在引力
B.知道石墨的摩尔质量和密度就可估算石墨分子的体积
C.石墨和石蜡都是晶体
D.利用石墨烯的强导热性可将内能全部转化为其他形式能而不引起其他变化
(2)一定质量的理想气体的状态发生变化,经历了图示A→B→C→A的循环过程,则( )
A.气体在状态C和状态A的内能相等
B.从状态C变化到状态A的过程中,气体一定放热
C.从状态B变化到状态C的过程中,气体一定吸热
D.从状态B变化到状态C的过程中,气体分子平均动能减小
29.[物理——选修3-5]
(1)据2011年3月14日法新社报道,日本核泄漏事故正在加剧,福岛第一核电站3号机组可能已经出现“堆芯熔毁”现象,3号机组所用核燃料为铀和钚
,下列关于该核泄漏事件的分析正确的是( )
A.铀238俘获中子形成铀239,再经一次β衰变,可成为原子反应堆中的燃料钚239
B.钚的半衰期为24100年,则24100年后泄漏物质中钚原子的总数将降低为原来的
C.衰变时放出的α射线比β射线的贯穿本领强
D.在核泄漏的地区由于受到大剂量辐射,会出现癌症、甲状腺病患者增多的现象
(2)在光滑的水平面上有a、b两球,其质量分别是ma、mb,两球在t1时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球在碰撞前后的速度图象如图所示.下列关系正确的是( )
A.ma>mb
B.ma<mb
C.ma=mb
D.无法判断
正确答案
28.(1)B(6分) (2)D(6分)
29.(1)D(6分) (2)B(6分)
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
14.对一定量的理想气体,用P、V、T分别表示其压强、体积和温度,( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
24.如图所示,在光滑水平面上有一个内外壁都光滑质量为M的气缸,气缸内有一横截面积为s质量为m的活塞密封了质量远小于气缸及活塞质量的气体。现对气缸施加一水平向左的拉力F1,对活塞施加一水平向右的拉力F2,且F1<F2o已知大气压强为P0,不计活塞与气缸壁间的摩擦,求活塞相对气缸静止时被密封气体的压强P。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
17.如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
扫码查看完整答案与解析