问题 问答题

[物理--选修3-3]

(1)固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体,气体分子之间的相互作用可以忽略,假设气缸壁的导热性能良好,环境的温度保持不变,若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动,如图所示,则在拉动活塞的过程中,关于气缸内气体的下列结论,其中正确的是______

A.气体对外做功,气体内能减小

B.气体对外做功,气体内能不变

C.气体向外界放热,压强变大

D.气体从外界吸热,压强变小

(2)(如图所示,质量为m=10kg的活塞将一定质量的理想气体密封在气缸中,开始时活塞距气缸底高度h1=40cm.此时气体的温度T1=300K.现缓慢给气体加热,气体吸收的热量Q=420J,活塞上升到距气缸底h2=60cm.已知活塞面积S=50cm2,大气压强P0=1.0tanθ=

vy
vx
=2
R
2R
=1105Pa,不计活塞与气缸之间的摩擦,g取l0m/s2.求

①当活塞上升到距气缸底h2时,气体的温度T2

②给气体加热的过程中,气体增加的内能△U.

答案

(1)A、B:气体体积变大,故气体对外做功;又气缸壁的导热性能良好,环境的温度保持不变,故气体做等温变化,温度不变即:内能不变,故A错误,B正确.

C、D:内能不变:即△U=0,又气体对外做功,故W<0,

由热力学第一定律:△U=W+Q得:Q=-W>0;故气体从外界吸热;

气体体积变大,单位体积内的分子数变少,温度不变,分子的平均动能减小,故气体的压强变小.故D正确,C错误.

故选:BD

(2)①活塞质量和大气压强不变,所以气体做等压变化:

V1
T1
=
V2
T2

代入数据得:

0.4×S
300K
=
0.6×S
T2

解得:T2=45OK

②气体的压强为:

P=P0+

mg
s
=1.2×105Pa

因为是等压变化:W=-P△V=-120J

由热力学第一定律△U=W+Q得:

△U=420-120=300J

答:①当活塞上升到距气缸底h2时,气体的温度T2为450K

②给气体加热的过程中,气体增加的内能△U=300J

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