Question

【題目】【物理選修3-3】（1）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是______（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0）

A．體積不變，壓強(qiáng)減小的過(guò)程，氣體一定放出熱量，內(nèi)能減小

B．若氣體內(nèi)能增加，則外界一定對(duì)氣體做功

C．若氣體的溫度升高，則每個(gè)氣體分子的速度一定增大

D．若氣體壓強(qiáng)不變，氣體分子平均距離增大時(shí)，則氣體分子的平均動(dòng)能一定增大

E．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的

（2）如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管，左端封閉，右端開(kāi)口，左端用水銀封閉著長(zhǎng)L=15cm的理想氣體，當(dāng)溫度為27℃時(shí)，兩管水銀面的高度差，設(shè)外界大氣壓為75cmHg，則

（I）若對(duì)封閉氣體緩慢加熱，為了使左右兩管中的水銀面相平，溫度需升高到多少？

（2）若保持27℃不變，為了使左右兩管中的水銀面相平，需從右管的開(kāi)口端再緩慢注入的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為多少？

Answer 1

【答案】ADE

【解析】由理想氣體狀態(tài)方程： ，可知體積不變，壓強(qiáng)減小時(shí)，溫度降低；體積不變W=0，溫度降低，內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：△U=Q＜0，可知一定放出熱量，故A正確；若氣體內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：△U=Q+W，可以從外界吸收熱量，不一定外界對(duì)氣體做功，故B錯(cuò)誤；氣體的溫度升高，分子的平均動(dòng)能增加，但不一定每個(gè)氣體分子的速度都增大，故C錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)不變，氣體分子平均距離增大時(shí)，體積增大，由理想氣體狀態(tài)方程： ，可知溫度一定升高，則氣體分子的平均動(dòng)能一定增大，故D正確；從微觀角度講，氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁的不斷碰撞而產(chǎn)生的，故E正確。所以ADE正確，BC錯(cuò)誤。

（2）試題分析：分別求出封閉氣體初態(tài)和末態(tài)的壓強(qiáng)，由氣態(tài)方程求解封閉氣體溫度需升高多少．保持27°C不變，為了使左、右兩管中的水銀面相平，需從右管的開(kāi)口端再緩慢注入的水銀，封閉氣體發(fā)生等溫變化，水銀面相平時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓，由玻意耳定律和幾何關(guān)系求出水銀柱高度h。

（1）以閉氣體為研究對(duì)象：

初態(tài)：p1=p0-ρg△h=72cmHg V1＝LS＝15Scm3，T1=300K

末態(tài)：p 2＝p 0＝75cmHg T 2＝？

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

代入解得， ℃

（2）

根據(jù)玻意耳定律有： ，

代入數(shù)據(jù)可得

根據(jù)幾何關(guān)系，有：