- 气体的压强
- 共368题
（1）①如图甲所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计．气缸内封闭了一定质量的理想气体．现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中______
A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
②下列说法中正确的是______
A．布朗运动是分子无规则运动的反映
B．气体分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大
C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体
D．机械能不可能全部转化为内能
③地面上放一开口向上的气缸，用一质量为m=0.8kg的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为P0=1.0×105Pa，活塞截面积为S=4cm2，重力加速度g取10m/s2，则活塞静止时，气体的压强为______Pa；若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为6×105J，同时气体通过气缸向外传热4.2×105J，则气体内能变化为______J．
（2）①关于光电效应现象，下列说法中正确的是______
A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
②处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是______
A．Ep增大、Ek减小、En减小
B．Ep减小、Ek增大、En减小
C．Ep增大、Ek增大、En增大
D．Ep减小、Ek增大、En不变
③如图乙所示，质量为m的小球B连接着轻质弹簧，静止在光滑水平面上．质量为m的小球A以某一速度向右运动，与弹簧发生碰撞，当A、B两球距离最近时弹簧的弹性势能为EP，则碰撞前A球的速度v0=______．
正确答案
（1）①A、金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．故A错误．
B、温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变．故B错误．
C、气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大．故C正确．
D、温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多．故D正确．
故选CD
②A、布朗运动是悬浮是液体中微粒做的无规则的运动，是由于液体分子撞击造成，所以朗运动是液体分子永不停息无规则运动的反映．故A正确．
B、气体分子间距离减小时，分子间同时存在的斥力和引力都增大．故B正确．
C、导热性能各向同性的固体，也有可能是单晶体．故C错误
D、机械能可能全部转化为内能．故D错误．
故选AB．
③以活塞为研究对象，根据平衡条件得
P0S+mg=PS
得到P=P0+
代入解得P=1.2×105Pa；
由题W=6×105J，Q=-4.2×105J，则由热力学第一定律得到气体内能的变化△U=W+Q=1.8×105J，即内能增加了1.8×105J．
（2）①A、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A错误．
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故B错误．
C、入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长λ0=
D、光电效应与入射光的强度无关．故D错误．
故选C．
②发生受激辐射时，向外辐射光子，则原子的总能量En减小，库仑引力做正功，电势能减小．根据k
故选B．
③当弹簧弹性势能最大时，两球的速度相同，根据动量守恒定律得：
mv0=2mv
解得：v=
根据能量守恒定律得：
解得v0=2
故答案为：（1）①CD；②AB；③1.2×105Pa；内能增加了1.8×105J
（2）①C；②B；③2
如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内，筒的侧壁为绝缘体，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2。闭合电键前，DM间距l1=5μm，闭合电键后，活塞D与下底M分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场（D与M间的电场为各自产生的电场的叠加）。在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后，DM间距l2=4μm，此时安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V。
（1）求出活塞受到的电场力大小F（大气压强
（2）求出活塞D所带电量q；
（3）一段时间后，一个电阻发生故障，安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，请判断是哪个电阻发生了故障？是短路还是断路？筒内气体压强变大还是变小？
（4）已知R3＝4Ω，能否求出R1、电源电动势E和内阻r的阻值？如果能，求出结果，如果不能，说明理由。
正确答案
解：（1）
活塞受到的气体压强差为：
活塞受力平衡，电场力大小：
（2）D与M间的电场强度：
因为E是D与M所带的等量异种电荷产生的合场强，所以M所产生的场强：EM=E/2
由
（3）R2断路；筒内气体压强变大
（4）R2断路后，伏特表的读数就是R1两端的电压，因此有：
由
可得：
因为R4未知，所以不能求出r的值
如图，一质量不计，可上下自由移动的活塞将理想气体封闭在圆筒内，筒的侧壁为绝缘体，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积S=2cm2．闭合电键前，DM间距l1=5μm，闭合电键后，活塞D与下底M分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场（D与M间的电场为各自产生的电场的叠加）．在电场力作用下活塞D发生移动．稳定后，DM间距l2=4μm，此时安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V．
（1）求出活塞受到的电场力大小F（大气压强p0=1.0×105Pa，活塞移动前后气体温度不变）；
（2）求出活塞D所带电量q；
（3）一段时间后，一个电阻发生故障，安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，请判断是哪个电阻发生了故障？是短路还是断路？筒内气体压强变大还是变小？
（4）已知R3=4Ω，能否求出R1、电源电动势E和内阻r的阻值？如果能，求出结果，如果不能，说明理由．
正确答案
（1）筒内气体发生等温变化，则有 p0l1=p1l2，
解得 p1=5p0/4=1.25×105Pa
活塞受到的气体压强差为：△p=p1-p0=2.5×104Pa
活塞受力平衡，则活塞所受的电场力大小：F=△pS=5N
（2）D与M间的电场强度：E=
因为E是D与M所带的等量异种电荷产生的合场强，所以M所产生的场强：EM=
由EM=
（3）R2断路；D与M间的电压增大，活塞受到的电场力增大，活塞向下移动，筒内气体压强变大．
（4）R2断路后，伏特表的读数就是R1两端的电压，因此有：R1=
由
可得：
因为R4未知，所以不能求出r的值
答：
（1）活塞受到的电场力大小F为5N；
（2）活塞D所带电量q是2×10-5C；
（3）R2断路；D与M间的电压增大，活塞受到的电场力增大，活塞向下移动，筒内气体压强变大．
（4）已知R3=4Ω，能求出R1，R1是4Ω．能求出电源电动势E，不能求出内阻r．
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．
A．（选修模块3-3）
（1）下列说法中正确的是______
A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力
B．扩散运动就是布朗运动
C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体
D．对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述
（2）将1ml的纯油酸加到500ml的酒精中，待均匀溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm2，则估算油酸分子的大小是______m（保留一位有效数字）．
（3）如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g．
①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；
②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）．
正确答案
（1）A、液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间存在相互作用吸引力，从而产生表面张力．故A正确；
B、布朗运动是悬浮在液体中的颗粒做的无规则运动，是液体分子无规则运动的间接反映．而扩散运动是分子运动的直接反映．故B错误；
C、蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是多晶体，故C错误；
D、对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，故D正确；
故选AD；
（2）根据题意，一滴油酸酒精溶液含有的油酸体积为：V=
所以油酸分子的大小：d=
故答案为：5×10-10；
（3）①活塞处于平衡状态有：P0s+mg=Ps，所以被封闭气体压强为：P=P0+
故答案为：P=P0+
②被封闭气体体积缩小，外界对气体做功为：W=（P0s+mg）h，由于气体温度不变，因此内能不变，根据△U=W+Q可知，气体对外传递热量好外界对气体做功相等．
故答案为：W=（P0s+mg）h．
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