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    [选修3-3模块]
    某压力锅结构如图所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀顶起时，停止加热．
    （1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
    （2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
    （3）若已知某高压锅的压力阀质量为m=0.1kg，排气孔直径为d=0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达多高？（外界大气压强p=1.0×105Pa，取g=10m/s2）

    【答案】分析：（1）根据气体的体积为V，摩尔体积为V求出摩尔数，在运用阿伏加德罗常数求出分子数．
    （2）根据热力学第一定律△U=W+Q求气体的内能变化．要注意各量的符号．
    （3）根据压强与温度的关系分析可知：当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时，气体将排出锅外，锅内气体压强不再升高，压强达最大，此时温度最高，对压力阀研究，根据平衡条件求出最大压强，即由压强与温度的关系求得最高温度．
    解答：解：（1）设锅内气体分子数为n  
    则 NA
    （2）已知W=-1.5J，Q=-2.5J
    根据热力学第一定律△U=W+Q=-4J  
    锅内气体内能减少，减少了4J   
    （3）当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时，气体将排出锅外，锅内气体压强不再升高，压强达最大，此时温度最高．
    锅内最大压强为  
    代入数据得  p=2.4×105Pa    
    此时水的沸点  ℃
    答：（1）锅内气体分子数的估算表达式为NA．
    （2）锅内原有气体的内能减少了4J．
    （3）锅内的最高温度可达139℃．
    点评：本题要懂得阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁．知道热力学第一定律△U=W+Q 的物理意义．还要掌握气体压强的求法．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2007?南京模拟）[选修3-3模块]
    某压力锅结构如图所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀顶起时，停止加热．
    （1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
    （2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1.5J，并向外界释放了2.5J的热量，锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
    （3）若已知某高压锅的压力阀质量为m=0.1kg，排气孔直径为d=0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达多高？（外界大气压强p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （供选修3-3模块）
    下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料．太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长，当太阳光照射地面时，地面上每平方米在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J，太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经普遍出现在我们的生活中．该同学在网上下载到了某型号太阳能热水器的有关资料：
    容积（V） 100L
    集热管的采光面积（S） 1.5m2
    效率（η） 40%
    使用年限（y） 15年
    （1）使用这种热水器1小时能将多少太阳能转化为水的内能？
    （2）该同学家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多少小时？（水的比热容为4.2×103J/（kg?℃））（保留两位有效数字）
    （3）若已知太阳与地球表面的平均距离为r=1.5×1011m，试估算太阳的全部辐射功率．（保留两位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2011?泗阳县一模） （选做题）本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．
    A．（选修3-3模块）
    （1）以下说法中正确的是
    A．物体内能取决于温度、体积和物质的量
    B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
    C．浸润和不浸润均是分子力作用的表现
    D．液晶对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化
    （2）如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10cm2，大气压强1.0×105Pa，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，同时气体对外做功10J的功，则封闭气体的压强将
    不变
    不变
    选填“增加”、“减小”或“不变”），气体内能变化量为
    50
    50
    J．
    （3）用油膜法测量分子大小的实验中，将浓度为的一滴油酸溶液，轻轻滴入水中，稳定后形成了一层单分子油膜，测得一滴油酸溶液的体积为V0，形成的油膜面积为S，则油酸分子的直径约为多少？如果把油酸分子看成是球形的，该滴油酸分子数约为多少？
    B．（选修3-4模块）
    （1）下列说法中正确的有
    A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
    B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
    C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
    D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
    （2）如图1所示为一个向右传播的t=0时刻的横波波形图，已知波从O点传到D点用0.2s，该波的波速为
    10
    10
     m/s，频率为
    2.5
    2.5
     Hz；t=0时，图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中，向y轴正方向运动的速率最大的质点是
    D
    D

    （3）图2示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为
    		3
    ，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求：
    ①光在圆柱体中的传播速度；
    ②距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点．
    C．（选修模块3-5）
    （1）下列说法正确的是
    A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
    B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
    C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
    D．天然放射性元素的半衰期与环境的温度有关
    （2）90234Th是不稳定的，能自发地发生衰变．
    ①完成90234Th衰变反应方程90234Th→91234Pa+．
    ②90234Th衰变为86222Rn，共经过
    3
    3
      次α衰变，
    2
    2
     次β衰变．
    （3）光滑水平上有A、B两辆小车，A、B两车上分别固定一根条形磁铁和两根条形磁铁（条形磁铁是相同的），已知A车（包括车上的磁铁）的质量是B车（包括车上的磁铁）质量的4倍，当A车以已知速度v向静止的B车运动时，当它们之间的距离缩短到某一极限值后又被弹开，然后各自以新的速度做匀速直线运动，设作用前后它们的轨迹在同一直线上，求当A、B之间距离最短时它们各自的速度．

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    科目：高中物理 来源：2010年江苏省扬州中学高三第四次模拟考试物理试题 题型：计算题

    【选做题】请从A、B和C三小题中选定两题作答，如都作答则按B、C两题评分
    A．(选修模块3—3)(12分)
    某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。

    （1）(4分)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是  ▲ 
    A．该密闭气体分子间的作用力增大
    B．该密闭气体组成的系统熵增加
    C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
    D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
    （2）(4分)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为    ▲   ；
    （3）(4分)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了    0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了  ▲ J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度  ▲ (填“升高”或“降低”)。
    B．(选修模块3—4) (12分)
    （1）(3分) 下列关于光和波的说法中，正确的是  ▲ 
    A．赫兹预言了电磁波的存在
    B．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
    C．光的衍射现象能说明光具有粒子性
    D．光的偏振说明光波是横波
    （2）(4分) 三种透明介质叠放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面，发生折射如图所示，设光在这三种介质中的速率v1、v2、v3，则它们的大小关系是  ▲ 

    A．v1>v2>v3                                    B．v1>v3> v2    C．v1<v2<v3   D．v2> v1>v3
    （3）(5分)如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线，虚线为t=0.3s（该波的周期T>0.3s）时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动，求质点P振动的周期和波的传播速度。

    C．(选修模块3—5) (12分)
    （1） (3分)下列说法正确的是  ▲  ．
    A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
    B．α粒子散射实验可以用来估算原子核半径
    C．核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量
    D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
    （2）(4分) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是  ▲ 

    A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV
    B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
    C. 若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大
    D. 若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
    （3） (5分) 静止的镭核发生衰变，释放出的粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求衰变后新核的动能和衰变过程中总的质量亏损。

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    科目：高中物理 来源：2010年江苏省高三第四次模拟考试物理试题 题型：计算题

    【选做题】请从A、B和C三小题中选定两题作答，如都作答则按B、C两题评分

    A．(选修模块3—3)(12分)

    某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。

    （1）(4分)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是  ▲ 

    A．该密闭气体分子间的作用力增大

    B．该密闭气体组成的系统熵增加

    C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的

    D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和

    （2）(4分)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为    ▲    ；

    （3）(4分)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了    0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了  ▲  J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度  ▲  (填“升高”或“降低”)。

    B．(选修模块3—4) (12分)

    （1）(3分) 下列关于光和波的说法中，正确的是  ▲ 

    A．赫兹预言了电磁波的存在

    B．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象

    C．光的衍射现象能说明光具有粒子性

    D．光的偏振说明光波是横波

    （2）(4分) 三种透明介质叠放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面，发生折射如图所示，设光在这三种介质中的速率v1、v2、v3，则它们的大小关系是  ▲ 

    A．v1>v2>v3                                      B．v1>v3> v2    C．v1<v2<v3    D．v2> v1>v3

    （3）(5分) 如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线，虚线为t=0.3s（该波的周期T>0.3s）时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动，求质点P振动的周期和波的传播速度。

    C．(选修模块3—5) (12分)

    （1） (3分)下列说法正确的是  ▲   ．

    A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性

    B．α粒子散射实验可以用来估算原子核半径

    C．核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量

    D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小

    （2）(4分) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是  ▲ 

    A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

    B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零

    C. 若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大

    D. 若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

    （3） (5分) 静止的镭核发生衰变，释放出的粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求衰变后新核的动能和衰变过程中总的质量亏损。

     

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