13.(2013全国新课标理综II第33题)(2)如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0cm.已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推,使管下部空气柱长度变为l1’=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下降的距离。
[命题意图]本题考查气体实验定律及其相关知识点,意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。
解析:以cmHg为压强单位。在活塞下推前,玻璃管上端空气柱的压强为:
p=p0+l2,
设活塞下推后下部空气柱的压强为p1’,由玻意耳定律得:
p1l1= p1’ l1。
如图,设活塞下推距离为△l,则此时玻璃管上部空气柱的长度为:
L3’= l3+ l1- l1’-△l.
设此时玻璃管上部空气柱压强为p3’,则p3’= p1’- l2。
由玻意耳定律得:p0l3= p3’ l3’。
联立上述各式解得:△l=15.0cm。
11. (2013高考江苏物理第12A题)A。 [选修3-3](12分)
如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。 其中,和为等温过程,和为绝热过程(气体与外界无热量交换)。 这就是著名的“卡诺循环”。
(1)该循环过程中,下列说法正确的是___▲____。
(A)过程中,外界对气体做功
(B) 过程中,气体分子的平均动能增大
(C) 过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
(D) 过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中,内能减小的过程是___▲____ (选填“”、“”、“”或“”)。 若气体在过程中吸收63kJ 的热量,在过程中放出38kJ 的热量,则气体完成一次循环对外做的功为_______ kJ。
(3)若该循环过程中的气体为1mol,气体在A状态时的体积为10L,在B状态时压强为A状态时的。 求气体在B状态时单位体积内的分子数。 (已知阿伏加德罗常数,计算结果保留一位有效数字)
12A. (1)C(2) 25
(3)n=4×1025m-3。
解析:(1)根据过程为等温过程,内能不变,体积增大,气体对外界做功,选项A错误。为绝热过程,没有与外界热交换,体积增大,气体对外界做功,内能减小,所以过程中,气体分子的平均动能减小,选项B错误。为等温过程,过程中,体积减小,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,选项C正确。为绝热过程,体积减小,外界对气体做功,气体温度升高,所以过程中,气体分子的速率分布曲线向速度大的移动,发生变化,选项D错误。
(2)该循环过程中,内能减小的过程是。由热力学第一定律,气体完成一次循环对外做的功为63kJ-38kJ=25kJ。
(3)等温过程,单位体积内的分子数.
解得,代入数据得n=4×1025m-3。
12.(2013全国新课标理综1第33题)(2) (9分)如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0。气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空; 右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部,且与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。已知外界温度为T0,不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:
(i)恒温热源的温度T;
(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积VX。
解析:(i)与恒温热源接触后,在K未打开时,右活塞不动,两活塞下方的气体经历等压过程,由盖·吕萨克定律得:
=,
解得:T=7 T0/5。
(ii)由初始状态的力学平衡条件可知,左活塞的质量比右活塞的质量大。打开K后,左活塞下降至某一位置,右活塞必须升至气缸顶,才能满足力学平衡条件。
气缸顶部与外界接触,底部与恒温热源接触,两部分气体各自经历等温过程。设左活塞上方气体压强为p,由玻意耳定律得:
pVx=·,
(p+p0)(2V0-Vx)= p0 ·V0
联立上述二式得: 6 Vx2 -V0Vx -V02=0
其解为:Vx =V0;
另一解Vx =-V0;不合题意,舍去。
10.考点:理想气体状态方程、分子的平均动能和关系、气体做功
答案:AC
解析: 由pv=nRT知充气后,当v、T不变时,n增加,密封气体压强增加,选项A正确。充气后,由于温度不变,密封气体的分子平均动能不变,选项B错误。打开阀门后,密封气体对外界做正功,选项C正确。由于桶内只有1atm的空气0.1L+0.5L=0.6L。小于容积2L,所以需要再充气才能把水喷光,选项 D错误。
10. (2013高考广东理综第18题)图6为某同学设计的喷水装置,内部装有2L水,上部密封1atm的空气0.5L保持阀门关闭,再充入1atm的空气0.1L。设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变,下列说法正确的有
A.充气后,密封气体压强增加
B.充气后,密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后,密封气体对外界做正功
D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光
9.(2013全国新课标理综1第33题)(1)(6分)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和保持不变
答案:BCE
解析:两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。分子力先增大,后减小到零再增大,选项A错误。分子力先做正功,后做负功,选项B正确。根据动能定理,分子动能先增大,后减小,选项C正确。分子势能先减小后增大,选项D错误。由于只有分子力做功,分子势能和动能之和保持不变,选项E正确。
8.(2013全国新课标理综II第33题)(1)关于一定量的气体,下列说法正确的是
A.气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积,而不是该气体所有分子的体积之和,
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C.在完全失重的情况下,气体的压强为零
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高,
答案.(1)ABE
[命题意图]本题考查气体的特性、热力学第一定律及其相关知识点,意在考查考生对物理学重要史事的知道情况。
[解题思路]由于气体分子之间的作用力很小,气体分子可以自由运动,所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积,而不是该气体所有分子的体积之和,选项A正确。根据温度是分子平均动能的标志,只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,选项B正确。根据气体压强的产生原因,在完全失重的情况下,气体的压强不为零,选项C错误。气体从外界吸收热量,若同时对外做功,其内能不一定增加,还可能减小,选项D错误。气体在等压膨胀过程中,体积增大,温度一定升高,选项E正确,
[快速解题]根据相关知识排除CD错误可快速解题。
7.(2013高考山东理综第36(1)题)(1)下列关于热现象的描述正确的是( )
a.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%
b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
c.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
d.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的
答案:c
解析:根据热力学定律,热机的效率不可以达到100%,选项a错误。做功是通过能量转化的方式改变系统内能,热传递是通过内能在不同物体之间的转移的方式改变系统内能,选项b错误。温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同,选项c正确。物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动是有规律的,选项d错误。
6.(2013全国高考大纲版理综第15题)根据热力学第一定律,下列说法正确的是( )
A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成能源危机
答案:AB
解析:电冰箱的工作过程表明,压缩机工作,热量可以从低温物体向高温物体传递,选项A正确。空调机在制冷过程中,压缩机工作,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,选项B正确。根据热力学第一定律,科技的进步不可以使内燃机成为单一热源的热机,选项C错误。对能源的过度消耗将使自然界的可以被利用的能量不断减少,形成能源危机,而自然界的能量的能量是守恒的,选项D错误。
5.(2013高考北京理综第13题)下列说法正确的是
A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.物体对外界做功,其内能一定减少
答案:A解析:液体中悬浮微粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,这类现象称为布朗运动,选项A正确B错误。根据热力学第一定律,△U=W+Q,物体从外界吸收热量,其内能不一定增加;物体对外界做功,其内能不一定减少,选项CD错误。
4.(2013高考福建理综第29题)(2)某自行车轮胎的容积为V.里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p0,体积为 的空气。(填选项前的字母)
A.V B.V C.(-1)V D.(+1)V.
答案:C
解析:设要向轮胎充入体积为V’的空气,由玻意耳定律,p0V+p0V’=pV,解得:V’=.(-1)V,选项C正确。
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