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【题目】【选修3-3】
(1)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N,其p-V图像如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是( )

A.气体经历过程1,其温度降低
B.气体经历过程1,其内能减少
C.气体在过程2中一直对外放热
D.气体在过程2中一直对外做功
E.气体经历过程1的内能该变量与经历过程2的相同
(2)如图,密闭汽缸两侧与一“U”形管的两端相连,汽缸壁导热;“U”形管内盛有密度为 的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为 。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40cm,求此时左、右两气室的体积之比。取重力加速度大小 ,U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。

【答案】
(1)A,B,E
(2)

解:设初始状态时汽缸左气室的体积为 ,右气室的体积为 ;当活塞至汽缸中某位置时,左、右气室的压强分别为 ,体积分别为 ,由玻意耳定律得:

依题意有:

由力的平衡条件有:

联立①②③④式,并代入题给数据得:

由此解得: (另一解不合题意,舍去)⑥

由③⑥式和题给条件得: ⑦。


【解析】(1)气体经历过程1,压强减小,体积变大,膨胀对外做功,内能减小,故温度降低,故选项AB正确;气体在过程2中,根据理想气体状态方程 ,刚开始时,体积不变,压强减小,则温度降低,对外放热,然后压强不变,体积变大,膨胀对外做功,则温度升高,吸热,故选项CD错误;无论是经过1过程还是2过程,初、末状态相同,故内能改变量相同,故选项E正确。

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