Question

【物理—选修3-3】（15分）
（1）（6分）在某一密闭容器内装有一定质量的理想气体（设此状态为甲），现设法降低气体的温度同时增大气体的压强，达到状态乙，则下列判断正确的是（   ）

A．气体在状态甲时的密度比状态乙时的大

B．气体在状态甲时的分子平均动能比状态乙时的大

C．气体在状态甲时的内能比状态乙时的大

D．气体从状态甲变化到状态乙的过程中，放出的热量多于外界对气体做的功

（2）（9分）如图所示，在一端封闭的U形管中用水银柱封一段空气柱L，当空气柱的温度为14℃时，左臂水银柱的长度h₁=10cm，右臂水银柱长度h₂=7cm，气柱长度L=15cm；将U形管放入100℃水中且状态稳定时，h₁变为7cm。分别写出空气柱在初末两个状态的气体参量，并求出末状态空气柱的压强和当时的大气压强（单位用cmHg）。

Answer 1

（1）BCD （2）75．25 cmHg；72．25 cmHg

试题分析：（1）理想气体的温度降低，则其平均动能变小，B项正确，由状态方程得，温度降低，压强增大，则体积一定减小，气体密度变大，A项错；理想气体的内能只与温度有关，温度降低，内能一定减小，C项正确；由热力学第一定律，气体内能减少，则放出的热量一定多于外界对气体做的功，D项正确。
（2）对于封闭的空气柱（设大气压强为p0）
初态：p1=" p0+" h2- h1 =（ p0-3）cmHg
V1=LS=15S（cm3）
T1="287" K （三个参量表达正确得3分，用长度表示体积的可以不扣分）
末态h1ˊ=7cm，h2ˊ=10cm，故压强p2=" p0+" h2′- h1′=（p0+3）cmHg
V2=（L+3）S=18S（cm3）
T2="373" K （三个参量表达正确得3分，用长度表示体积的可以不扣分）
由理想气体状态方程得  （1分）
解得，大气压强为p0=72．25 cmHg
在100℃水中时，空气柱压强为p2=75．25 cmHg   （2分）
点评：用理想气体状态方程解题，关键是正确选取状态，明确状态参量，尤其是正确求解被封闭气体的压强，这是热学中的重点知识，要加强训练，加深理解．