Question

【物理-選修3-3】（15分）
（1）對于一定質量的理想氣體，若設法使其溫度升高而壓強減小，則在這一過程中，下列說法正確的是：

A．氣體的體積可能不變

B．氣體必定從外界吸收熱量

C．氣體分子的平均動能必定增大

D．單位時間內，氣體分子撞擊器壁單位面積的次數一定減少

（2）如圖所示，放置在水平地面上一個高為h=40cm的金屬容器內有溫度為t₁=27℃空氣，容器側壁正中央有一閥門，閥門細管直徑不計。活塞質量為m=5.0kg，橫截面積為s=20cm²。現打開閥門，讓活塞下降直至靜止。不計摩擦，外界大氣壓強為p₀=1.0×10⁵Pa 。閥門打開時，容器內氣體壓強與大氣壓相等，g取10 m/s²。求：

①若不考慮氣體溫度變化，則活塞靜止時距容器底部的高度h₂；
②活塞靜止后關閉閥門，對氣體加熱使容器內氣體溫度升高到327℃，求此時活塞距容器底部的高度h₃。

Answer 1

（1）BCD
（2）①0.16m
②0.32 m

（1）BCD（5分）
（2）①活塞經閥門細管時, 容器內氣體的壓強為：P₁=1.0×10⁵Pa。
容器內氣體的體積為：V₁=20×10^-4×0.2m³=4.0×10^-4m³
活塞靜止時,氣體的壓強為：P₂=P₀＋mg/S=1.0×10⁵＋5.0×10/20×10^-4=1.25×10⁵ Pa
活塞靜止時,氣體的體積為：V₂= h₂×20×10^-4m³
根據玻意耳定律：P₁V₁=P₂V₂ （3分）
代入數據得： （2分）
②活塞靜止后關閉閥門,此時氣體的壓強為：P₃= P₂=1.25×10⁵ Pa
等壓變化： T₂="273+27=300K " T₃="273+327=600K " V₂=3.2×10^-6m³  V₂=h₃×20×10^-4 m²
根據玻蓋-呂薩克定律：  （3分）
代入數據得：  （2分）
h₃="0.32" m 小于容器高度