Question

【题目】【物理——选修3-3】

(1)封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。则______

A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量

B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加

C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强

D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少

E．D状态与A状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等

(2)如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、和S。已知大气压强为P0，温度为T0。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间．此时两活塞的位置如图所示。(活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略)

(i)现对被密封的气体缓慢加热，当活塞B向左移动距离刚好为l时，求封闭气体的温度___；

(ii)当气体温度缓慢上升到2 T0时，求两活塞之间轻线的拉力________。

Answer 1

【答案】 ADE

【解析】（1）由状态A变到状态B过程中，温度升温，内能增加，体积不变，做功为零，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故A正确；由状态B变到状态C过程中，温度不变，内能不变，体积膨胀，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，要吸收热量，故B错误；由C状态到D状态过程是等容降温，由PV=nRT,可知C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错误；由图看出气体由D状态到A状态，由气态方程PV=nRT分析得知，两个状态的V与T成正比即两个状态的压强相等，体积减小时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增大，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，故D正确; 由上分析可知，D状态与A状态压强相等，所以相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等，故E正确。所以ADE正确，BC错误。

（2）试题分析：加热前，AB活塞处于平衡状态，由平衡方程可得内部气体压强和轻绳的张力．由于 时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变由查理定律得压强，在对A受力分析即可解题。

(i)设加热前，被密封气体的压强为p1，轻线的张力为f，根据平衡条件可得：

对活塞A：2p0S-2p1S+f=0

对活塞B：p1S-p0S-f=0

解得：p1=p0，f=0

即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，这时气体的体积为：V1=2Sl+Sl+Sl=4Sl

对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持p1不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止，这时气体的体积为：V2=4Sl+Sl=5Sl

由盖吕萨克定律得： ，解得：

(ii) 由于 时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变

由查理定律得：，解得：

对活塞A受力分析：，

解得：