Question

【題目】【物理選修3-3】（1）對于一定質量的理想氣體，下列說法正確的是______（填正確答案標號，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0）

A．體積不變，壓強減小的過程，氣體一定放出熱量，內能減小

B．若氣體內能增加，則外界一定對氣體做功

C．若氣體的溫度升高，則每個氣體分子的速度一定增大

D．若氣體壓強不變，氣體分子平均距離增大時，則氣體分子的平均動能一定增大

E．氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產生的

（2）如圖所示，粗細均勻的U形管，左端封閉，右端開口，左端用水銀封閉著長L=15cm的理想氣體，當溫度為27℃時，兩管水銀面的高度差，設外界大氣壓為75cmHg，則

（I）若對封閉氣體緩慢加熱，為了使左右兩管中的水銀面相平，溫度需升高到多少？

（2）若保持27℃不變，為了使左右兩管中的水銀面相平，需從右管的開口端再緩慢注入的水銀柱長度應為多少？

Answer 1

【答案】ADE

【解析】由理想氣體狀態方程： ，可知體積不變，壓強減小時，溫度降低；體積不變W=0，溫度降低，內能減少，根據熱力學第一定律：△U=Q＜0，可知一定放出熱量，故A正確；若氣體內能增加，根據熱力學第一定律：△U=Q+W，可以從外界吸收熱量，不一定外界對氣體做功，故B錯誤；氣體的溫度升高，分子的平均動能增加，但不一定每個氣體分子的速度都增大，故C錯誤；氣體壓強不變，氣體分子平均距離增大時，體積增大，由理想氣體狀態方程： ，可知溫度一定升高，則氣體分子的平均動能一定增大，故D正確；從微觀角度講，氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁的不斷碰撞而產生的，故E正確。所以ADE正確，BC錯誤。

（2）試題分析：分別求出封閉氣體初態和末態的壓強，由氣態方程求解封閉氣體溫度需升高多少．保持27°C不變，為了使左、右兩管中的水銀面相平，需從右管的開口端再緩慢注入的水銀，封閉氣體發生等溫變化，水銀面相平時，封閉氣體的壓強等于大氣壓，由玻意耳定律和幾何關系求出水銀柱高度h。

（1）以閉氣體為研究對象：

初態：p1=p0-ρg△h=72cmHg V1＝LS＝15Scm3，T1=300K

末態：p 2＝p 0＝75cmHg T 2＝？

根據理想氣體狀態方程：

代入解得， ℃

（2）

根據玻意耳定律有： ，

代入數據可得

根據幾何關系，有：