Question

（选修模块3-3）
（1）如图所示，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．布朗运动是分子永不停息无规则运动的反映
B．气体分子间距离减小时，分子间同时存在的斥力减小，引力也减小
C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体
D．毛细现象表现为：浸润细管的液体在细管中上升、不浸润细管的液体在细管中下降
（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P=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，则气体内能将______（填“增加”“减少”）______J．

Answer 1

【答案】分析：（1）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，认为保持不变，封闭气体的内能和平均动能都保持不变．气体的体积减小，根据玻意耳定律分析压强的变化，由压强的微观含义分析单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数的变化．
（2）布朗运动是液体分子永不停息无规则运动的反映．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．导热性能各向同性的固体，不一定不是单晶体．毛细现象表现为：浸润细管的液体在细管中上升、不浸润细管的液体在细管中下降．
（3）以活塞为研究对象，根据平衡条件求解封闭气体的压强．根据热力学第一定律分析气体内能的变化．
解答：解：
（1）A、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
（2）A、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错误．
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、浸润细管的液体在细管中上升、不浸润细管的液体在细管中下降是由于表面张力产生的毛细现象．故D正确．
故选AD
（3）以活塞为研究对象，根据平衡条件得
  PS+mg=PS
得到P=P+
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．
故答案为：（1）CD；（2）AD；（3）1.2×10⁵；增加；1.8×10⁵．
点评：本大题是选修模块3-3的内容，是热力学的基础知识，没有难题，理解记忆是主要的学习方法，要尽量得高分．