Question

[物理--選修3-3]
（1）固定的水平氣缸內由活塞B封閉著一定質量的理想氣體，氣體分子之間的相互作用可以忽略，假設氣缸壁的導熱性能良好，環境的溫度保持不變，若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，如圖所示，則在拉動活塞的過程中，關于氣缸內氣體的下列結論，其中正確的是______
A．氣體對外做功，氣體內能減小
B．氣體對外做功，氣體內能不變
C．氣體向外界放熱，壓強變大
D．氣體從外界吸熱，壓強變小
（2）（如圖所示，質量為m=10kg的活塞將一定質量的理想氣體密封在氣缸中，開始時活塞距氣缸底高度h₁=40cm．此時氣體的溫度T₁=300K．現緩慢給氣體加熱，氣體吸收的熱量Q=420J，活塞上升到距氣缸底h₂=60cm．已知活塞面積S=50cm²，大氣壓強P₀=1.0tanθ=

vy

vx

=2

R

2R

=110⁵Pa，不計活塞與氣缸之間的摩擦，g取l0m/s²．求
①當活塞上升到距氣缸底h₂時，氣體的溫度T₂
②給氣體加熱的過程中，氣體增加的內能△U．

Answer 1

（1）A、B：氣體體積變大，故氣體對外做功；又氣缸壁的導熱性能良好，環境的溫度保持不變，故氣體做等溫變化，溫度不變即：內能不變，故A錯誤，B正確．
C、D：內能不變：即△U=0，又氣體對外做功，故W＜0，
由熱力學第一定律：△U=W+Q得：Q=-W＞0；故氣體從外界吸熱；
氣體體積變大，單位體積內的分子數變少，溫度不變，分子的平均動能減小，故氣體的壓強變�。�故D正確，C錯誤．
故選：BD
（2）①活塞質量和大氣壓強不變，所以氣體做等壓變化：

V1

T1

=

V2

T2

代入數據得：

0.4×S

300K

=

0.6×S

T2

解得：T₂=45OK
②氣體的壓強為：
P=P0+

mg

s

=1.2×105Pa
因為是等壓變化：W=-P△V=-120J
由熱力學第一定律△U=W+Q得：
△U=420-120=300J
答：①當活塞上升到距氣缸底h₂時，氣體的溫度T₂為450K
②給氣體加熱的過程中，氣體增加的內能△U=300J