第十章 交變電流•傳感器
第二節(jié) 固體、液體的微觀結構•氣體的實驗定律
隨堂演練鞏固
1.(2012東濰坊月考,2)由飽和汽和飽和汽壓的概念,選出下列哪些結論是正確的( )
A.飽和汽和液體之間的動態(tài)平衡,是指汽化和液化同時進行的過程,且進行的速率相等
B.一定溫度下飽和汽的密度為一定值,溫度升高,飽和汽的密度增大
C.一定溫度下的飽和汽壓,隨飽和汽的體積增大而增大
D.飽和汽壓跟絕對溫度成正比
【解析】 由動態(tài)平衡概念可知A正確;在一定溫度下,飽和汽的密度是一定的,它隨著溫度升高而增大,故B正確;一定溫度下的飽和汽壓與體積無關,C錯.飽和汽壓隨溫度升高而增大,原因是:溫度升高時,飽和汽的密度增大;溫度升高時,水蒸氣分子平均速率增大.理想氣體狀態(tài)方程不適用于飽和汽,飽和汽壓和絕對溫度的關系不成正比,D錯.
【答案】 AB
2.為了將空氣裝入氣瓶內,現(xiàn)將一定質量的空氣等溫壓縮,空氣可視為理想氣體.下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關系的是( )
【解析】 pV=C,p與 成正比,選B.
【答案】 B
3.1859年麥克斯韋從理論上推導出了氣體分子速率的分布規(guī)律,后有許多實驗驗證了這一規(guī)律.若以橫坐標v表示分子速率,縱坐標f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比.下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是( )
【解析】 氣體分子速率的分布呈現(xiàn)中間多兩邊少的特點,故D圖對.
【答案】 D
4.玻璃燒杯中盛有少許水銀,在太空軌道上運行的宇宙飛船內,水銀在燒杯中呈怎樣的形狀(如圖所示)( )
【解析】 因為水銀不浸潤玻璃,所以在完全失重的情況下,水銀的形狀只由表面張力決定.因為表面張力作用下水銀的表面要收縮至最小,所以最終水銀成球形.故選D.
【答案】 D
5.下列敘述中正確的是( )
A.晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點陣排列
B.單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列
C.非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點
D.石墨的硬度與金剛石差很多,是由于它的微粒沒有按空間點陣分布
【解析】 晶體內部微粒排列的空間結構決定著晶體的物理性質不同;也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列,使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀.石墨與金剛石的硬度相差甚遠是由于它們內部微粒的排列結構不同,石墨的層狀結構決定了它的質地柔軟,而金剛石的網(wǎng)狀結構決定了其中碳原子間的作用力很強,所以金剛石有很大的硬度.
【答案】 AB
6.如圖,上端開口的圓柱形氣缸豎直放置,截面積為 一定質量的氣體被質量為2.0 kg的光滑活塞封閉在氣缸內,其壓強為 Pa(大氣壓強取1. Pa,g取10 /s .若從初溫27 ℃開始加熱氣體,使活塞離氣缸底部的高度由0.5 緩慢變?yōu)?.51 ,則此時氣體的溫度為 ℃.
【解析】 . Pa
因 代入數(shù)據(jù)解得 K ℃.
【答案】 1. 33
7.( ☆ 選做題)(2011海南高考,17(2))如圖,容積為 的容器內充有壓縮空氣.容器與水銀壓強計相連,壓強計左右兩管下部由軟膠管相連.氣閥關閉時,兩管中水銀面等高,左管中水銀面上方到氣閥之間空氣的體積為 .打開氣閥,左管中水銀下降;緩慢地向上提右管,使左管中水銀面回到原高度,此時右管與左管中水銀面的高度差為h.已知水銀的密度為 大氣壓強為 重力加速度為g;空氣可視為理想氣體,其溫度不變.求氣閥打開前容器中壓縮空氣的壓?強 .?
【解析】 由 求出:
.
【答案】
(后作業(yè)夯基
(時間:45分鐘 必做題滿分:100分 選做題:10分)
一．不定項選擇題 (本題共8小題,每小題8分,共64分.選對但不全的得5分)
1.下列說法中,正確的是( )
A.只要是具有各向異性的物體必定是晶體
B.只要是不顯示各向異性的物體必定是非?晶體?
C.只要是具有固定的熔點的物體必定是晶體
D.只要是不具有固定的熔點的物體必定是非晶體
【解析】 多晶體和非晶體都具有各向同性,只有單晶體是各向異性,故B錯,A對;晶體一定有固定的熔點,而非晶體無固定的熔點,故C、D均正確.故選A、C、D.
【答案】 ACD
2.(2012江蘇無錫測試,12)下列說法中正確的是( )
A.隨著低溫技術的發(fā)展,我們可以使溫度逐漸降低,并最終達到絕對零度
B.用手捏面包,面包體積會縮小,說明分子之間有間隙
C.分子間的距離r存在某一值 當r大于 時,分子間斥力大于引力;當r小于 時,分子間斥力小于引力
D.由于液體表面分子間距離大于液體內部分子間的距離,液面分子間表現(xiàn)為引力,所以液體表面具有收縮的趨勢
【解析】 根據(jù)熱力學第三定律可知,絕對零度不可能達到,選項A錯誤;選項B中是因為面包微粒(分子的集合體)之間存在空隙造成的,不能說明分子之間存在空隙,選項B錯誤;當r大于 時,分子間引力大于斥力,選項C錯誤.
【答案】 D
3.以下結論哪些是正確的( )
A.絕對濕度大而相對濕度不一定大,相對濕度大而絕對濕度也不一定大,必須指明溫度這一條件
B.相對濕度是100%,表明在當時溫度下,空氣中水汽已達飽和狀態(tài)
C.在絕對濕度一定的情況下,氣溫降低時,相對濕度將?增加?
D.在絕對濕度一定的情況下,氣溫升高時,相對濕度將?減小?
【解析】 由相對濕度定義
【答案】 BCD
4.(2011東理綜,36(1))人類對自然的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程,以下說法正確的是( )
A.液晶的分子勢能與體積有關
B.晶體的物理性質都是各向異性的
C.溫度升高,每個分子的動能都增大
D.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用
【解析】 液體的分子勢能與分子之間的距離有關,而分子之間的距離影響物體的體積,因而分子勢能與體積有關,選項A正確;有些晶體在某些物理性質上表現(xiàn)為各向異性,選項B錯誤;溫度越高,分子的平均動能越大,但并非每個分子的動能都增大,選項C錯誤;由于液體表面張力的作用,液體的表面有收縮到最小的趨勢,因同等體積的物體,以球面的表面積最小,所以露珠呈球狀,選項D正確.
【答案】 AD
5.(2011上海高考,8)某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示,圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內的分子數(shù)百分率,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所對應的溫度分別為 則( )
【解析】 根據(jù)溫度越高,氣體速率大的分子增多,進而可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所對應的溫度關系是 B項對.
【答案】 B
6.(2011上海高考,4)如圖,一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b,在此過程中,其壓強( )
A.逐漸增大
B.逐漸減小
C.始終不變
D.先增大后減小
【解析】 連接Oa、Ob,則分別是兩條等壓線,根據(jù)等壓線斜率越小壓強越大,知從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b過程中,壓強逐漸變大,A項正確.
【答案】 A
7.開口向下的豎直玻璃管內,有一段水銀柱將管內氣體與外界隔開,今將玻璃管緩慢地傾斜一小角度 時,如圖所示,則水銀柱將( )
A.不發(fā)生移動
B.沿著管壁向上移動一小段距離
C.沿著管壁向下移動一小段距離
D.無法確定
【解析】 假設水銀柱不動,氣體原先的壓強為 設外界大氣壓強為 當玻璃管傾斜一小角度 時,封閉氣體的壓強為 cos 可見壓強增大,根據(jù)玻意耳定律知氣體體積應減小,所以水銀柱要向上移動.故答案為B.
【答案】 B
8.(2011江蘇蘇北四市調研,12A)如圖,固定的導熱氣缸內用活塞密封一定質量的理想氣體,氣缸置于溫度不變的環(huán)境中.現(xiàn)用力使活塞緩慢地向上移動,密閉氣體的狀態(tài)發(fā)生了變化.下列圖象中p、V和U分別表示該氣體的壓強、體積和內能,E k表示該氣體分子的平均動能,n表示單位體積內氣體的分子數(shù),a、d為雙曲線,b、c為直線.能正確反映上述過程的是……
( )
【解析】 氣體發(fā)生等溫變化,pV圖線是雙曲線,A圖對;理想氣體內能只與溫度有關,溫度變化,內能不變,分子平均動能不變,故B圖對,C圖錯;單位體積內氣體的分子數(shù) 故D圖對.
【答案】 ABD
二、論述 計算題(本題共2小題,共36分)
9.(18分)(2011全國標理綜,33(2))如圖,一上端開口,下端封閉的細長玻璃管,下部有長 c的水銀柱,中間封有長 .6 c的空氣柱,上部有長 c的水銀柱,此時水銀面恰好與管口平齊.已知大氣壓強為 c Hg.如果使玻璃管繞低端在豎直平面內緩慢地轉動一周,求在開口向下和轉回到原位置時管中空氣柱的長度.封入的氣體可視為理想氣體,在轉動過程中沒有發(fā)生漏氣.
【解析】 設玻璃管開口向上時,空氣柱壓強為
①(2分)
式中 和g分別表示水銀的密度和重力加速度.
玻璃管開口向下時,原上部的水銀有一部分會流出,封閉端會有部分真空.
設此時開口端剩下的水銀柱長度為x,
則 (2分)
②(2分)
式中 為管內空氣柱的壓強.
由玻意耳定律得
③(4分)
式中,h是此時空氣柱的長度,S為玻璃管的橫截?面積.?
由①②③式和題給條件得h=12 c ④(1分)
從開始轉動一周后,設空氣柱的壓強為
則 ⑤(2分)
由玻意耳定律得
′) ⑥(4分)
式中,h′是此時空氣柱的長度.
由①②③⑤⑥得h′ .2 c. ⑦(1分)
【答案】 12 c 9.2 c
10.(18分)如圖,體積為V、內壁光滑的圓柱形導熱氣缸頂部有一質量和厚度均可忽略的活塞;氣缸內密封有溫度為2. 、壓強為1. 的理想氣體. 和 分別為大氣的壓強和溫度.已知:氣體內能U與溫度T的關系為 為正的常量;容器內氣體的所有變化過程都是緩慢的.求:
(1)氣缸內氣體與大氣達到平衡時的體積 ;
(2)在活塞下降過程中,氣缸內氣體放出的熱量Q.
【解析】 (1)在氣體由壓縮p=1. 下降到 的過程中,氣體體積不變,溫度由T=2. 變?yōu)?
由查理定律得 ①(3分)
在氣體溫度由 變?yōu)?的過程中,體積由V減小到 氣體壓強不變,由蓋 呂薩克定律得 ②(3分)
由①②式得 ③(2分)
(2)在活塞下降過程中,活塞對氣體做的功為
④(3分)
在這一過程中,氣體內能的減少為
⑤(2分)
由熱力學第一定律得,氣缸內氣體放出的熱量為
Q=W+ U ⑥(3分)
由②③④⑤⑥式得
. ⑦(2分)
【答案】
三、選做題(10分)
11.(1)(5分)(2011上海13校月考)如圖所示,兩端開口的足夠長U形玻璃管,左管插入足夠大的水銀槽中,右管內有一段水銀柱,管中封閉有一定質量的理想氣體,左管始終沒有離開水銀面,下列說法中正確的是.
A.若保持管子不動而將氣體的溫度降低一些,則右管內水銀柱將不動
B.若保持管子不動而將氣體的溫度升高一些,則左管內外的液面差增大
C.在溫度保持不變的情況下,把管向上移動一些,則左管內外的液面差將增大
D.在溫度保持不變的情況下,把管向下移動一些,則封閉氣體的體積不變
【解析】 氣體的壓強等于大氣壓強減去右管水銀柱長度,因這個水銀柱長度不變,故氣體壓強不變,氣體發(fā)生等壓變化,左管內外水銀面高度差不變.氣體溫度降低,根據(jù)蓋呂薩克定律知體積減小,右管水銀上升,A項錯;溫度升高,體積變大,右管水銀下降,左管內外的液面差不變,B項錯;溫度保持不變,體積就不變,管向上或向下移動一些,右管水銀上升或下降,左管內外的液面差不變,C項錯,D項對.
【答案】 D
(2)(5分)(2011湖北黃岡模擬)兩端開口,橫截面積為S,水平放置的細玻璃管中有兩個小水銀滴,封住一段長為 的空氣柱,當給小水銀滴帶上等量的異種電荷時,空氣柱的長度為L,設當時大氣壓強為 小水銀滴在移動過程中溫度不變,小水銀滴大小可忽略不計,試求穩(wěn)定后,它們之間的相互作用力.
【解析】 小水銀滴所受的庫侖力為內外氣體壓力之差.
設小水銀滴帶上等量異種電荷時,被封閉氣體的壓強為p,
則由玻意耳定律得
(2分)
即p/ /L
故: (1分)
又因為: (1分)
故穩(wěn)定后小水銀滴之間的庫侖力為: . (1分)
【答案】
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