摘要:4.如图所示.内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定在水平地面上.汽缸开口向上.一面积为0.01m2的活塞密封了一定的空气.在活塞的上方竖直固定一支架.在支架的O点通过细线系一质量为m=8kg的球.球心到O点的距离为L=2m.活塞与支架的总质量为M=12kg.已知当地的重力加速度g=10m/s2.大气压强p=1.00×105Pa.汽缸和活塞都是绝热的.现将细线拉直到水平.稳定后由静止释放球.当球第一次运动到最低点时.活塞下降了h=0.2m且恰好活塞的速度为零.此时细线中的拉力为F=252N.求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中汽缸中的气体增加的内能ㄓE.

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1.答案:C    布朗运动反映了悬浮小颗粒外部液体分子在不停地做无规则的热运动,A错;分子间的作用力随距离的增大而减小,B错;C是热力学第三定律内容,正确;热量不能自发地由低温物体传给高温物体,但在消耗其他形式能量时可以做到,因此D错.

2.答案:AC   本题考查了分子热运动的基础知识和基础的人文知识,形式新颖活泼. “天光云影共徘徊”是朱熹《观书有感》诗中“半亩方塘一鉴开,天光云影共徘徊.问渠那得清如许,为有源头活水来”的一句,是光的反射现象;“隔墙花影动,疑是玉人来”是王实甫的《西厢记》中的一句,是月光成影的光学现象.

3.答案:BD   封闭气体的体积不变,温度升高时,气体分子的平均动能增大,压强增大.而分子的密集程度不变,所以气体分子的密度不变.压强增大,每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多.

4.答案:BCD  A选项是由于浮力和重力相平衡,其余的都与表面张力有关.

5.答案:D     根据理想气体温度、压强和体积之间的关系可知,一定质量的理想气体,在温度不变的条件下,分子的平均动能不变,压强增大,体积一定减小,气体密度增大,C错,D正确;由体积减小可知外界对气体做功,B错;由热力学第一定律可知,外界对气体做功而内能不变,可判断气体向外界放热,A错.

6.答案:D   由于汽缸及活塞绝热,所以外界对气体做功,气体内能必然增大,温度升高,即不可能回到原来状态,D选项正确.

7.答案:ACD    气缸整体是绝热的,当移动活塞P时,有外力对系统做功,根据热力学第一定律,系统的内能要增加,因此从整体上讲,甲、乙的内能都要增加,但外力并没有直接对甲做功,甲的内能之所以增加是因为吸收了热量,而乙放出热量,所以ACD正确.

8.答案:B   乙分子从ab,再到c的过程中,分子之间均表现为引力,所以乙分子始终做加速运动,且到达c点时速度最大,故A错误,B正确,C错误.乙分子由bc的过程,分子引力做正功,故两分子间的分子势能减小,而从c到d的过程分子间为斥力,做负功,分子间的势能增加,故D错误.

9.答案:AB    根据热力学第一定律ㄓU=Q+W可知,对气体加热,气体的内能不一定增加,则选项A正确;绝对零度是低温物体的极限,不可能达到,则选项B正确;温度是物体分子平均动能大小的标志,物体温度升高,物体中分子热运动加剧,其分子平均动能增加,但不是每个分子的平均动能都增加,则选项C错误;理想气体中分子间无相互作用力,压缩封闭在气缸中一定质量的理想气体,难度越来越大是因为压强增大的原因,则选项D错误.

10.答案:D  当液面由a位置上升到b位置时,管内气体体积减小,表明温度降低,管内气体的压强减小,管内气体分子的平均动能减小,气体内能减小.

11.(8分)答案:(1)115~120都对  (2分)(2)都对(2分)(3)让油膜在水面上形成单分子油膜(2分)(4)(2分)

12.答案:(1)还需要用刻度尺.(3分)

   (2)实验的主要步骤是:将细玻璃管水平放置,用刻度尺量出水银柱长h(cm)和封闭空气柱长l1(cm);将细玻璃管开口向上竖直放置,用刻度尺量出封闭空气柱长l2(cm).(3分)

   (3)设玻璃管的截面积为S,两种情况下空气的状态参量分别为p1=p0V1=l1Sp2=p0+h(mmHg),V2=l2S

由玻意耳定律p0l1S=(p0+h)l2S

得大气压为p0=l1h/(l1l2). (3分)

13.解析:空气柱在体外时的状态参量为p1=760mmHg,V1=5mL,T1=300K(3分)

空气柱在体内在收缩压时的状态参量为p2=120mmHg,T2=310K(2分)

由理想气体状态方程得,空气柱在收缩压下的体积为V2=p1V1T2/T1p2=32.17mL(3分)

空气柱在体内扩张压时的状态参量为p3=80mmHg,T3=310K(3分)

由理想气体状态方程得,空气柱在扩张压下的体积为V3=p1V1T3/T1p3=49.1mL(3分)

14.解析:设球在第一次运动到最低点时的速度为v,则根据牛顿第二定律得, (5分)

根据热力学第一定律和能量守恒定律可知,球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中汽缸中的气体增加的内能ㄓE为(5分)

联立两式、代入数值得ㄓE=228J. (4分)

15.解析:(1)能(2分)

因为大气压强是由大气重力产生的,由(2分)

(2分)

把查阅得到的数据代入上式得,kg(2分)

大气层空气的分子数为个(2分)

(2)可求出液化后空气的体积为:m3(2分)

设大气液化后液体水分布在地球表面上时,地球半径增加h,则有

,考虑到h远小于R,忽略h的二次项和三次项得,

m. (2分)

16.解析:(1)在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变,对气体,由玻意耳定律得,p0V0=p1V1,代入数据,得p1=V0p0/V1=2.0×10-3×1.0×105/1.0×10-3Pa=2.0×105Pa(5分)

在缓慢加热到127℃的过程中,气体压强保持不 

变,由盖?吕萨克定律得,V1/T0=V2/T2

V2=T2V1/T0=(273+127)×1.0×10-3/273m3

=1.47×103m3(5分)

   (2)在整个物理过程中画在p―V图上,

如图所示. (6分)

17.解析:每人每天所吸1atm净化空气的体积为

V=(16×60×24)×500mL=1.152×104L,(4分)

由玻意耳定律可知,每桶10atm的净化空气转化为1atm时的体积为V/=10×20/1L=200L(4分)

故每人每天需要净化空气的桶数为n=V/V/=1.152×104/200=57.6≈58桶(4分)

由此可见,这个方案并不现实. (4分)

18.解析:因活塞处于静止状态,由平衡条件得,(p0p1)S=(p2p2)S

代入数据得p3=1.0×105Pa(2分)

B内左侧气体有p2l2S=pl2/S②(2分)

B内右侧气体有p3l3S=pl3/S③(2分)

l2+l3=l2/+l3/=(16+8)cm=24cm④(2分)

联立②③④得l3/=6cm(2分)

活塞右移ㄓx=l3l3/=2cm,当B内两侧压强相等时,

对活塞由平衡条件得,(p1/p0)S=(p-p0)S

解得p1/=p0=1.0×105Pa(2分)

A内气体由理想气体的状态方程得,p1l1S/T1= p1/l1/S/T1/,其中l1/=(30+2)cm=32cm

即有0.5×30S/300=1×32S/T1/

解得T1/=640K(2分)

A内温度升高T=T1/T1=340K(2分)

 

 [选做题]本题包括A、B、C三个小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答。若三题都做,则按A、B两题评分。

A.(选修模块3—3)(12分)

  (1)以下说法正确的是          

    A.满足能量守恒的定律的宏观过程都是可以自发进行的

    B.熵是物体内分子运动无序程度的量度

    C.若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽,当保持温度不变向下缓慢压活塞时,水汽的质量减少,密度不变。

    D.当分子间距离增大时,分子间引力增大,而分子间斥力减小

  (2)如图所示,由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞与气缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体,将一细管插入液体,利用虹吸收现象,使活塞上方液体缓慢流出,在些过程中,大气压强与外界的温度均保持不变,下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是            图,该过程为       过程(选填“吸热”、“放热”或“绝热”)

 
   (3)如图,一集热箱里面封闭着一定量的气体,集热板作为箱的活塞且始终正对着太阳,其面积为S,在t时间内集热箱里气体膨胀对牙做功的数值为W,其内能增加了△U,不计封闭气体向外散的热,已知照射到集热板上太阳光的能量为50%被箱内气体吸收,求:

       ①这段时间内的集热箱里气体共吸收的热量;

②太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率。

 

B.(选修模块3—4)(12分)

  (1)下列说法中正确的是       

    A.散光比自然光的相干性好

    B.紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度

    C.在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,测量单摆周期应该从小球经过最低点开始计时,以减小实验误差

    D.接收电磁波时首先要进行调频

  (2)如图所示,一个半径为R的透明圆柱体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向垂直于左表面射入柱体后经B点射出,最后射到水平面上的C点。已知,该柱体对蓝光的折射率为,则它从右侧面射出时的出射角=   ;若将蓝光换成紫色,则它从柱体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比,位置

                    (选填“偏左”、“偏右”或“不变”)。

(3)一列横波在某时刻的波动图像如图所示,从此时开始质点比质点早到达波谷。求:

 
       ①此波的传播方向和波速大小;

质点通过的路程。

 

 

 

 

C.(选择模块3—5)(12分)

  (1)下列说法正确的是                 

    A.黑体辐射,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加,加一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

    B.原子核越大,它的结合能越高,原子核中核子结合得越牢固。

    C.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此光子散射后波长变长。

    D.4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变。

 
   (2)一群氢原子处于量子数的能级状态,

氢原子的能级示意图如图,那么①该群氢

原子可能发射              种频率的

光子。

②氢原子由的能级直接跃迁到

的能级时,辐射出的光子照射到逸出功为

的金属钾时能发生光电效应,由此

产生的光电子的最大的初动能是     

  (3)如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为的相同小球A、B、C现让A球以的速度向B球运动,A、B两球碰撞后粘合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,碰后C球的速度。求:

 
       ①A、B两球碰撞后瞬间的共同速度;

        ②两次碰撞过程中损失的总动能。

 

 

 

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