如圖所示,固定的豎直圓筒由上段細(xì)筒和下段粗筒組成,粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍,細(xì)筒足夠長(zhǎng),粗筒中A、B兩輕質(zhì)光滑活塞導(dǎo)熱性能良好,其間封有空氣,活塞A上方有水銀.用外力向上托住活塞B,使之處于靜止?fàn)顟B(tài),活塞A上方的水銀面與粗筒上端相平,水銀深H=10cm,氣柱長(zhǎng)L=20cm,大氣壓強(qiáng)p
0=75cmHg.現(xiàn)使活塞B緩慢上移,直到A活塞上移H/2的距離,氣體溫度不變.則對(duì)于被封氣體:
(1)與原來(lái)相比較
BD
BD
A.氣體放熱,分子間平均距離增大 B.氣體內(nèi)能不變,分子平均距離減小
C.氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能增大,壓強(qiáng)減小 D.氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能不變,壓強(qiáng)增大
(2)計(jì)算筒內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)槎嗌伲?/div>
分析:(1)由題意可知,整個(gè)過(guò)程為等溫變化,結(jié)合等溫變化的規(guī)律可判斷壓強(qiáng)的變化和體積變化及分子平均距離的變化;結(jié)合熱力學(xué)第一定律可判知吸熱與放熱.
(2)根據(jù)水銀的體積不變及粗細(xì)桶的橫截面積的關(guān)系可知水銀柱長(zhǎng)度的變化,從而得知被封閉氣體的壓強(qiáng),根據(jù)波意耳定律可得知?dú)庵拈L(zhǎng)度.
解答:解:(1)A、活塞B緩慢上移時(shí),活塞B對(duì)氣體做了功,又氣體溫度不變,內(nèi)能不變,所以氣體肯定吸熱,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.
B、外界對(duì)氣體做功,氣體體積減小,分子平均距離減小,選項(xiàng)B正確.
C、D、溫度不變,氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能不變,又根據(jù)氣體的溫度不變而體積減小可知,壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確
故選BD
(2)設(shè)活塞上移
時(shí),細(xì)桶中水銀柱長(zhǎng)度為h,則
S大?=S小?h,又因S
大=4S
小,可得h=2H,此時(shí)A上方水銀柱的總高度為:
h′=h+=H被封閉的氣體的壓強(qiáng)為P′=P
0+ρgh′=100cmH,
由波意耳定律有:PSL=P′SL′
代入數(shù)據(jù)得:L′=17cm,
即桶內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)?7cm
答:筒內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度變?yōu)?7cm.
點(diǎn)評(píng):該題考查了熱力學(xué)第一定律和波意耳定律的應(yīng)用,對(duì)熱力學(xué)第一定律,注意分析氣體的對(duì)內(nèi)做功和對(duì)外做功的判斷;應(yīng)用波意耳定律時(shí),首先要正確的確定氣體的狀態(tài),分析狀態(tài)參量,對(duì)于被封閉氣體的壓強(qiáng)的解答是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.