问题 问答题

(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不变

(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p0p0/3;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

答案

(1)BCE

(2)(i)   (ii)

(1)由分子动理论的知识,当两个分子相互靠近,直至不能靠近的过程中,分子力先是引力且先增大后减小,之后为分子斥力,一直增大,所以A错误;分子引力先做正功,然后分子斥力做负功,分子势能先减小再增大,分子动能先增大后减小,所以B、C正确,D错误;因为只有分子力做功,所以分子势能和分子动能的总和保持不变,E正确。

(2)(i)设左右活塞的质量分别为M1M2,左右活塞的横截面积威S,由平衡可知 ①

由于左边活塞上升到顶部,但对顶部无压力,所以下面的气体发生等压变化,而右侧上部分气体的温度和压强均不变,所以体积仍保持,所以当下面放入温度为T的恒温源后,体积增大为,则由等压变化: ③解得

(ii)当把阀门K打开重新平衡后,由于右侧上部分气体要充入左侧的上部,且由①②两式知

打开活塞后,左侧降某位置,右侧活塞升到顶端,气缸上部保持温度T0等温变化,气缸下部保持温度T等温变化。设左侧上方气体压强为p,由,设下方气体压强为p2解得p2=p+p0

所以有

联立上述两个方程解出,解得,另一解舍去.

【点评】该第一问的关键是要分析出右侧上部分的气体的体积不变,为下部分气体的体积变化找到等量关系,进而列出部分气体等压变化:,求出T。第二问由活塞的质量关系,分析出左侧活塞重力与右侧活塞的重力关系,当把阀门K打开重新平衡后,由于右侧上部分气体要充入左侧的上部,打开活塞后,左侧降某位置,右侧活塞升到顶端,气缸上部保持温度T0等温变化,气缸下部保持温度T等温变化.列出两部分的等温方程就可求出.但是本问的解题关键是右侧活塞达到顶端需要分析出来。

【考点定位】分子动理论 分子力做功与分子势能的关系 动能定理 等压变化 等温变化

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