Question

（2011?青銅峽市一模）（物理選修3-3）
（1）下列說法正確的是

BCDF

A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)
B．一定質(zhì)量的理想氣體在溫度不變的條件下，壓強(qiáng)增大，則外界對(duì)氣體做功
C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．分子間距離等于分子間平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能最小
E．有規(guī)則外形的物體是晶體
F．一切自然過程總是向分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行
（2）如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開始時(shí)封閉的空氣柱長度為20cm，人用豎直向下的力F壓活塞，使空氣柱長度變?yōu)樵瓉淼囊话�，人�?duì)活塞做功l0J，大氣壓強(qiáng)為P₀=1×10⁵Pa，不計(jì)活塞的重力．問：
①若用足夠長的時(shí)間緩慢壓縮，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)多大？
②若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，此過程氣體向外散失的熱量為2J，則氣體的內(nèi)能增加多少？（活塞的橫截面積S=1cm²）

Answer 1

分析：（1）正確解答本題需要掌握：布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)以及物理意義；氣態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的結(jié)合應(yīng)用；熱力學(xué)第二定律的各種表述形式的理解和應(yīng)用；分子勢(shì)能大小變化與分子之間距離變化關(guān)系；晶體的基本性質(zhì)等．
（2）①材料導(dǎo)熱性能良好，且足夠長時(shí)間緩慢壓縮，因此氣體做等溫變化，根據(jù)等溫變化列方程求解即可．
②求出外界對(duì)氣體做功情況，根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解即可．

解答：解：（1）A、布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是由大量液體分子的無規(guī)則撞擊形成的，表明了液體分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，故A錯(cuò)誤；
B、一定質(zhì)量的理想氣體溫度不變，壓強(qiáng)增大，則體積減小，因此外界對(duì)氣體做功，故B正確；
C、根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，機(jī)械能在引起其它變化的情況下，可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；
D、根據(jù)分子勢(shì)能和分子之間距離關(guān)系可知，當(dāng)分子間距離等于分子間平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能最小，故D正確；
E、晶體并非都有規(guī)則的幾何外形，如多晶體就沒有規(guī)則的幾何外形，故E錯(cuò)誤；
F、根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知一切自然過程總是向分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，故F正確．
故選BCDF．
（2）①設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為P，活塞的橫截面積為S，l₀=20cm，l=10cm，V₀=20S，V=l0S． 
緩慢壓縮，氣體溫度不變，由玻意耳定律：P₀V₀=P V    
解出：p=2×10⁵Pa．   
故壓縮后氣體的壓強(qiáng)為：p=2×10⁵Pa．
②大氣壓力對(duì)活塞做功：W₁=P₀S（l₀-l）=1J，
人做功：W₂=l0J
由熱力學(xué)第一定律：△U=W₁+W₂+Q  
將Q=-2J等代入，解出△U=9J   
故氣體的內(nèi)能增加了9J．

點(diǎn)評(píng)：本題全面考查了熱學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于這部分知識(shí)主要是加強(qiáng)記憶和平時(shí)的積累．