Question

[物理-选修3-3]
（1）下列说法中正确的是

BC

：
A．对物体做功不可能使物体的温度升高
B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的
C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
（2）如图所示，将一个绝热的汽缸竖直放置在水平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭了一定质量的气体．在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为10kg，活塞的横截面积为：S=100cm²．已知外界的大气压强为P0=1×105Pa，不计活塞和汽缸之间的摩擦力．在汽缸内部有一个电阻丝，电阻丝的电阻值R=4Ω，电源的电压为12V．接通电源10s后活塞缓慢升高h=10cm，求这一过程中气体的内能变化量．若缸内气体的初始温度为27℃，体积为3×10^-3m³，试求接通电源10s后缸内气体的温度是多少？

Answer 1

分析：（1）所有分子的动能与分子势能之和是物体的内能；做功与热传递都可以改变物体的内能；温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子平均动能越大．
（2）对活塞分析，活塞受力平衡，则由平衡关系可求得气体压强；由于缓慢移动可认为恒力作用，求出气体对外界做功．根据热力学第一定律求解问题．由于等压变化，应用气体方程求出温度．

解答：解：（1）A、做功和热传递都可能使物体的温度升高，故A错误；
B、气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但由于气体分子的相互碰撞，仍有一些分子的运动速率是非常小的，故B正确；
C、一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故C正确；
D、气体压强与温度和体积都有关，如果气体温度升高的同时，气体体积变大，气体压强不一定变大，故D错误；
故选BC．
（2）设汽缸内气体的压强为P，选活塞为研究对象，活塞缓慢移动受力平衡，根据力的平衡知识得：
P₀S+mg=PS，p=p0+

mg

S

=1.1×105Pa．
活塞在上升h=10cm的过程中气体对外界做功，W=Fh=PSh=110J．
电阻丝在通电10s内产生的热量为Q=

U2

R

t=360J，
因为汽缸是绝热的，所以电阻丝产生的热量全部被气体吸收．
根据热力学第一定律得：△U=-W+Q=250J，即气体的内能增加了250J．
内气体的压强保持不变，由盖吕萨克定律得：

V

T0

=

V+Sh

T

，
解得：T=

V+Sh

V

T0=400K，t=T-273=400-273=127℃；
答：（1）BC；
（2）内能增加250J；接通电源10s后缸内气体的温度是127℃．

点评：本题要求学生能正确审题，从题目中找出所需信息，再利用所学的物理规律列式计算，对学生的分析问题、解决问题能力要求较高．