A.空氣的密度增大 B.空氣的分子的平均動能增大
C.空氣分子的速率都增大 D.空氣單位體積的分子數(shù)減小
科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
第Ⅰ卷(選擇題 共31分)
一、單項選擇題.本題共5小題,每小題3分,共計15分.每小題只有一個選項符合題意.
1. 關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻,下列說法中正確的是[來源:Www..com]
A.安培首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)
B.伽利略認為自由落體運動是速度隨位移均勻變化的運動
C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,并計算出太陽與地球間引力的大小
D.法拉第提出了電場的觀點,說明處于電場中電荷所受到的力是電場給予的
2.如圖為一種主動式光控報警器原理圖,圖中R1和R2為光敏電阻,R3和R4為定值電阻.當(dāng)射向光敏電阻R1和R2的任何一束光線被遮擋時,都會引起警鈴發(fā)聲,則圖中虛線框內(nèi)的電路是
A.與門 B.或門 C.或非門 D.與非門
3.如圖所示的交流電路中,理想變壓器原線圈輸入電壓為U1,輸入功率為P1,輸出功率為P2,各交流電表均為理想電表.當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向下移動時
A.燈L變亮 B.各個電表讀數(shù)均變大
C.因為U1不變,所以P1不變 D.P1變大,且始終有P1= P2
4.豎直平面內(nèi)光滑圓軌道外側(cè),一小球以某一水平速度v0從A點出發(fā)沿圓軌道運動,至B點時脫離軌道,最終落在水平面上的C點,不計空氣阻力.下列說法中不正確的是
A.在B點時,小球?qū)A軌道的壓力為零
B.B到C過程,小球做勻變速運動
C.在A點時,小球?qū)A軌道壓力大于其重力
D.A到B過程,小球水平方向的加速度先增加后減小
5.如圖所示,水平面上放置質(zhì)量為M的三角形斜劈,斜劈頂端安裝光滑的定滑輪,細繩跨過定滑輪分別連接質(zhì)量為m1和m2的物塊.m1在斜面上運動,三角形斜劈保持靜止?fàn)顟B(tài).下列說法中正確的是
A.若m2向下運動,則斜劈受到水平面向左摩擦力
B.若m1沿斜面向下加速運動,則斜劈受到水平面向右的摩擦力
C.若m1沿斜面向下運動,則斜劈受到水平面的支持力大于(m1+ m2+M)g
D.若m2向上運動,則輕繩的拉力一定大于m2g
二、多項選擇題.本題共4小題,每小題4分,共計16分.每小題有多個選項符合題意.全部選對的得4分,選對但不全的得2分,錯選或不答的得0分.
6.木星是太陽系中最大的行星,它有眾多衛(wèi)星.觀察測出:木星繞太陽作圓周運動的半徑為r1、 周期為T1;木星的某一衛(wèi)星繞木星作圓周運動的半徑為r2、 周期為T2.已知萬有引力常量為G,則根據(jù)題中給定條件
A.能求出木星的質(zhì)量
B.能求出木星與衛(wèi)星間的萬有引力
C.能求出太陽與木星間的萬有引力
D.可以斷定
7.如圖所示,xOy坐標(biāo)平面在豎直面內(nèi),x軸沿水平方向,y軸正方向豎直向上,在圖示空間內(nèi)有垂直于xOy平面的水平勻強磁場.一帶電小球從O點由靜止釋放,運動軌跡如圖中曲線.關(guān)于帶電小球的運動,下列說法中正確的是
A.OAB軌跡為半圓
B.小球運動至最低點A時速度最大,且沿水平方向
C.小球在整個運動過程中機械能守恒
D.小球在A點時受到的洛倫茲力與重力大小相等
8.如圖所示,質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上,一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端,滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f,用水平的恒定拉力F作用于滑塊.當(dāng)滑塊運動到木板右端時,木板在地面上移動的距離為s,滑塊速度為v1,木板速度為v2,下列結(jié)論中正確的是
A.上述過程中,F做功大小為
B.其他條件不變的情況下,F越大,滑塊到達右端所用時間越長
C.其他條件不變的情況下,M越大,s越小
D.其他條件不變的情況下,f越大,滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多
9.如圖所示,兩個固定的相同細環(huán)相距一定的距離,同軸放置,O1、O2分別為兩環(huán)的圓心,兩環(huán)分別帶有均勻分布的等量異種電荷.一帶正電的粒子從很遠處沿軸線飛來并穿過兩環(huán).則在帶電粒子運動過程中
A.在O1點粒子加速度方向向左
B.從O1到O2過程粒子電勢能一直增加
C.軸線上O1點右側(cè)存在一點,粒子在該點動能最小
D.軸線上O1點右側(cè)、O2點左側(cè)都存在場強為零的點,它們關(guān)于O1、O2連線中點對稱
第Ⅱ卷(非選擇題 共89分)
三、簡答題:本題分必做題(第lO、11題)和選做題(第12題)兩部分,共計42分.請將解答填寫在答題卡相應(yīng)的位置.
必做題
10.測定木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)時,采用如圖所示的裝置,圖中長木板水平固定.
(1)實驗過程中,電火花計時器應(yīng)接在 ▲ (選填“直流”或“交流”)電源上.調(diào)整定滑輪高度,使 ▲ .
(2)已知重力加速度為g,測得木塊的質(zhì)量為M,砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m,木塊的加速度為a,則木塊與長木板間動摩擦因數(shù)μ= ▲ .
(3)如圖為木塊在水平木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.則木塊加速度大小a= ▲ m/s2(保留兩位有效數(shù)字).
11.為了測量某電池的電動勢 E(約為3V)和內(nèi)阻 r,可供選擇的器材如下:
A.電流表G1(2mA 100Ω) B.電流表G2(1mA 內(nèi)阻未知)
C.電阻箱R1(0~999.9Ω) D.電阻箱R2(0~9999Ω)
E.滑動變阻器R3(0~10Ω 1A) F.滑動變阻器R4(0~1000Ω 10mA)
G.定值電阻R0(800Ω 0.1A) H.待測電池
I.導(dǎo)線、電鍵若干
(1)采用如圖甲所示的電路,測定電流表G2的內(nèi)阻,得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示:
I1(mA) | 0.40 | 0.81 | 1.20 | 1.59 | 2.00 |
I2(mA) | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 |
根據(jù)測量數(shù)據(jù),請在圖乙坐標(biāo)中描點作出I1—I2圖線.由圖得到電流表G2的內(nèi)阻等于
▲ Ω.
(2)在現(xiàn)有器材的條件下,測量該電池電動勢和內(nèi)阻,采用如圖丙所示的電路,圖中滑動變阻器①應(yīng)該選用給定的器材中 ▲ ,電阻箱②選 ▲ (均填寫器材代號).
(3)根據(jù)圖丙所示電路,請在丁圖中用筆畫線代替導(dǎo)線,完成實物電路的連接.
12.選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑.如都作答,則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液體表面存在張力
B.?dāng)U散運動就是布朗運動
C.蔗糖受潮后會粘在一起,沒有確定的幾何形狀,它是非晶體
D.對任何一類與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程進行方向的說明,都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述
(2)將1ml的純油酸加到500ml的酒精中,待均勻溶解后,用滴管取1ml油酸酒精溶液,讓其自然滴出,共200滴.現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi),待油膜充分展開后,測得油膜的面積為200cm2,則估算油酸分子的大小是 ▲ m(保留一位有效數(shù)字).
(3)如圖所示,一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體,活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的,開始活塞被固定,打開固定螺栓K,活塞下落,經(jīng)過足夠長時間后,活塞停在B點,已知AB=h,大氣壓強為p0,重力加速度為g.
①求活塞停在B點時缸內(nèi)封閉氣體的壓強;
②設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不變,求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q(一定量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定).
B.(選修模塊3-4)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜,利用了光的干涉原理
B.光照射遮擋物形成的影輪廓模糊,是光的衍射現(xiàn)象
C.太陽光是偏振光
D.為了有效地發(fā)射電磁波,應(yīng)該采用長波發(fā)射
(2)甲、乙兩人站在地面上時身高都是L0, 甲、乙分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船同向運動,如圖所示.此時乙觀察到甲的身高L ▲ L0;若甲向乙揮手,動作時間為t0,乙觀察到甲動作時間為t1,則t1 ▲ t0(均選填“>”、“ =” 或“<”).
(3)x=0的質(zhì)點在t=0時刻開始振動,產(chǎn)生的波沿x軸正方向傳播,t1=0.14s時刻波的圖象如圖所示,質(zhì)點A剛好開始振動.
①求波在介質(zhì)中的傳播速度;
②求x=4m的質(zhì)點在0.14s內(nèi)運動的路程.
C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.康普頓效應(yīng)進一步證實了光的波動特性
B.為了解釋黑體輻射規(guī)律,普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的
C.經(jīng)典物理學(xué)不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征
D.天然放射性元素衰變的快慢與化學(xué)、物理狀態(tài)有關(guān)
(2)是不穩(wěn)定的,能自發(fā)的發(fā)生衰變.
①完成衰變反應(yīng)方程 ▲ .
②衰變?yōu)?img width=40 height=25 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1899/wl/3/40403.gif" >,經(jīng)過 ▲ 次α衰變, ▲ 次β衰變.
(3)1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子.科學(xué)研究表明其核反應(yīng)過程是:α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核,復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子,變成氧核.設(shè)α粒子質(zhì)量為m1,初速度為v0,氮核質(zhì)量為m2,質(zhì)子質(zhì)量為m0, 氧核的質(zhì)量為m3,不考慮相對論效應(yīng).
①α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間,復(fù)核的速度為多大?
②求此過程中釋放的核能.
四、計算題:本題共3小題,共計47分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.如圖所示,一質(zhì)量為m的氫氣球用細繩拴在地面上,地面上空風(fēng)速水平且恒為v0,球靜止時繩與水平方向夾角為α.某時刻繩突然斷裂,氫氣球飛走.已知氫氣球在空氣中運動時所受到的阻力f正比于其相對空氣的速度v,可以表示為f=kv(k為已知的常數(shù)).則
(1)氫氣球受到的浮力為多大?
(2)繩斷裂瞬間,氫氣球加速度為多大?
(3)一段時間后氫氣球在空中做勻速直線運動,其水平方向上的速度與風(fēng)速v0相等,求此時氣球速度大。ㄔO(shè)空氣密度不發(fā)生變化,重力加速度為g).
14.如圖所示,光滑絕緣水平面上放置一均勻?qū)w制成的正方形線框abcd,線框質(zhì)量為m,電阻為R,邊長為L.有一方向豎直向下的有界磁場,磁場的磁感應(yīng)強度為B,磁場區(qū)寬度大于L,左邊界與ab邊平行.線框在水平向右的拉力作用下垂直于邊界線穿過磁場區(qū).
(1)若線框以速度v勻速穿過磁場區(qū),求線框在離開磁場時ab兩點間的電勢差;
(2)若線框從靜止開始以恒定的加速度a運動,經(jīng)過t1時間ab邊開始進入磁場,求cd邊將要進入磁場時刻回路的電功率;
(3)若線框以初速度v0進入磁場,且拉力的功率恒為P0.經(jīng)過時間T,cd邊進入磁場,此過程中回路產(chǎn)生的電熱為Q.后來ab邊剛穿出磁場時,線框速度也為v0,求線框穿過磁場所用的時間t.
15.如圖所示,有界勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向里,MN為其左邊界,磁場中放置一半徑為R的圓柱形金屬圓筒,圓心O到MN的距離OO1=2R,圓筒軸線與磁場平行.圓筒用導(dǎo)線通過一個電阻r0接地,最初金屬圓筒不帶電.現(xiàn)有范圍足夠大的平行電子束以速度v0從很遠處沿垂直于左邊界MN向右射入磁場區(qū),已知電子質(zhì)量為m,電量為e.
(1)若電子初速度滿足,則在最初圓筒上沒有帶電時,能夠打到圓筒上的電子對應(yīng)MN邊界上O1兩側(cè)的范圍是多大?
(2)當(dāng)圓筒上電量達到相對穩(wěn)定時,測量得到通過電阻r0的電流恒為I,忽略運動電子間的相互作用,求此時金屬圓筒的電勢φ和電子到達圓筒時速度v(取無窮遠處或大地電勢為零).
(3)在(2)的情況下,求金屬圓筒的發(fā)熱功率.
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑.如都作答,則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)(12分)
(1) (4分)下列說法中正確的是
A.當(dāng)兩個分子間的距離為r0(平衡位置)時,分子力為零,分子勢能最小
B.?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運動的劇烈程度都與溫度有關(guān),所以擴散現(xiàn)象和布朗運動也叫做熱運動
C.第二類永動機不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律
D.自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化過程具有方向性,雖然總能量守恒,但能量品質(zhì)在退化
(2)(4分)如圖所示,在開口向上的豎直放置圓筒形容器內(nèi)用質(zhì)量為m活塞密封一部分氣體,活塞與容器壁間能無摩擦滑動,大氣壓恒為p0,容器的橫截面積為S,密封氣體的壓強是 ,當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q后,活塞緩慢上升d后再次平衡,在此過程中密閉氣體的內(nèi)能增加 。
(3)晶須是一種發(fā)展中的高強度材料,它是一些非常細的完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體.現(xiàn)有一根鐵(Fe)晶,直徑為d,能承受的最大拉力為F.試求剛要拉斷時原子間的作用力f.(已知鐵的密度ρ,鐵的摩爾質(zhì)量M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,忽略鐵分子間的空隙)
B.(選修模塊3-4)(12分)
(l)(4分)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是
A.同種介質(zhì)中,光波長越短,傳播速度越快
B.薄膜干涉條紋可以看著是等厚線
C.眼睛直接觀察全息照片可以看到立體圖象
D.宇航員駕駛一艘接近光速的宇宙飛船飛行時,他不能感知自身質(zhì)量的增大
(2)(4分)沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形如圖所示,P、Q兩個質(zhì)點的平衡位置分別位于x=3.5m和x=6.5m處。在t1=0.5s時,質(zhì)點P此后恰好第二次處于波峰位置;則t2= s時,質(zhì)點Q此后第二次在平衡位置且向上運動;當(dāng)t3=0.9s時,質(zhì)點P的位移為__ ____cm。
(3)(4分) 如圖所示,透明介質(zhì)球球心位于O,半徑為R,光線DC平行于直徑AOB射到介質(zhì)的C點,DC與AB的距離H=R/2,若DC光線進入介質(zhì)球后經(jīng)一次反射再次回到介質(zhì)球的界面時,從球內(nèi)折射出的光線與入射光線平行,求介質(zhì)的折射率。
C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)(4分)下列說法正確的是
A.任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光波長小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
B.氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子的運動加速度減小
C.用電子流工作的顯微鏡比用相同速度的質(zhì)子流工作的顯微鏡分辨率低
D.核力的飽和性決定了原子核太大,那一定是不穩(wěn)定的
(2)(4分)質(zhì)量為m1的鋰核()俘獲一個質(zhì)量為m2的質(zhì)子后衰變?yōu)閮蓚粒子,粒子質(zhì)量為m3,已知光在真空中速度為c.
①寫出核反應(yīng)方程 。
②該過程中釋放的核能為ΔE =
(3) (4分)在粒子散射實驗中,質(zhì)量為m的粒子以初動能E0與質(zhì)量M的金核發(fā)生對心碰撞。若金核初時靜止且自由,求粒子與金核間距離最近時電勢能。
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科目:高中物理 來源:江蘇省2010屆三校四模聯(lián)考 題型:實驗題
選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑.如都作答,則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)(12分)
(1) (4分)下列說法中正確的是
A.當(dāng)兩個分子間的距離為r0(平衡位置)時,分子力為零,分子勢能最小
B.?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運動的劇烈程度都與溫度有關(guān),所以擴散現(xiàn)象和布朗運動也叫做熱運動
C.第二類永動機不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律
D.自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化過程具有方向性,雖然總能量守恒,但能量品質(zhì)在退化
(2)(4分)如圖所示,在開口向上的豎直放置圓筒形容器內(nèi)用質(zhì)量為m活塞密封一部分氣體,活塞與容器壁間能無摩擦滑動,大氣壓恒為p0,容器的橫截面積為S,密封氣體的壓強是 ,當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q后,活塞緩慢上升d后再次平衡,在此過程中密閉氣體的內(nèi)能增加 。
(3)晶須是一種發(fā)展中的高強度材料,它是一些非常細的完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體.現(xiàn)有一根鐵(Fe)晶,直徑為d,能承受的最大拉力為F.試求剛要拉斷時原子間的作用力f.(已知鐵的密度ρ,鐵的摩爾質(zhì)量M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,忽略鐵分子間的空隙)
B.(選修模塊3-4)(12分)
(l)(4分)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是
A.同種介質(zhì)中,光波長越短,傳播速度越快
B.薄膜干涉條紋可以看著是等厚線
C.眼睛直接觀察全息照片可以看到立體圖象
D.宇航員駕駛一艘接近光速的宇宙飛船飛行時,他不能感知自身質(zhì)量的增大
(2)(4分)沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形如圖所示,P、Q兩個質(zhì)點的平衡位置分別位于x=3.5m和x=6.5m處。在t1=0.5s時,質(zhì)點P此后恰好第二次處于波峰位置;則t2= s時,質(zhì)點Q此后第二次在平衡位置且向上運動;當(dāng)t3=0.9s時,質(zhì)點P的位移為__ ____cm。
(3)(4分) 如圖所示,透明介質(zhì)球球心位于O,半徑為R,光線DC平行于直徑AOB射到介質(zhì)的C點,DC與AB的距離H=R/2,若DC光線進入介質(zhì)球后經(jīng)一次反射再次回到介質(zhì)球的界面時,從球內(nèi)折射出的光線與入射光線平行,求介質(zhì)的折射率。
C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)(4分)下列說法正確的是
A.任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光波長小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
B.氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子的運動加速度減小
C.用電子流工作的顯微鏡比用相同速度的質(zhì)子流工作的顯微鏡分辨率低
D.核力的飽和性決定了原子核太大,那一定是不穩(wěn)定的
(2)(4分)質(zhì)量為m1的鋰核()俘獲一個質(zhì)量為m2的質(zhì)子后衰變?yōu)閮蓚粒子,粒子質(zhì)量為m3,已知光在真空中速度為c.
①寫出核反應(yīng)方程 。
②該過程中釋放的核能為ΔE =
(3) (4分)在粒子散射實驗中,質(zhì)量為m的粒子以初動能E0與質(zhì)量M的金核發(fā)生對心碰撞。若金核初時靜止且自由,求粒子與金核間距離最近時電勢能。
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
第七部分 熱學(xué)
熱學(xué)知識在奧賽中的要求不以深度見長,但知識點卻非常地多(考綱中羅列的知識點幾乎和整個力學(xué)——前五部分——的知識點數(shù)目相等)。而且,由于高考要求對熱學(xué)的要求逐年降低(本屆尤其低得“離譜”,連理想氣體狀態(tài)方程都沒有了),這就客觀上給奧賽培訓(xùn)增加了負擔(dān)。因此,本部分只能采新授課的培訓(xùn)模式,將知識點和例題講解及時地結(jié)合,爭取讓學(xué)員學(xué)一點,就領(lǐng)會一點、鞏固一點,然后再層疊式地往前推進。
一、分子動理論
1、物質(zhì)是由大量分子組成的(注意分子體積和分子所占據(jù)空間的區(qū)別)
對于分子(單原子分子)間距的計算,氣體和液體可直接用,對固體,則與分子的空間排列(晶體的點陣)有關(guān)。
【例題1】如圖6-1所示,食鹽(NaCl)的晶體是由鈉離子(圖中的白色圓點表示)和氯離子(圖中的黑色圓點表示)組成的,離子鍵兩兩垂直且鍵長相等。已知食鹽的摩爾質(zhì)量為58.5×10-3kg/mol,密度為2.2×103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,求食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心之間的距離。
【解說】題意所求即圖中任意一個小立方塊的變長(設(shè)為a)的倍,所以求a成為本題的焦點。
由于一摩爾的氯化鈉含有NA個氯化鈉分子,事實上也含有2NA個鈉離子(或氯離子),所以每個鈉離子占據(jù)空間為 v =
而由圖不難看出,一個離子占據(jù)的空間就是小立方體的體積a3 ,
即 a3 = = ,最后,鄰近鈉離子之間的距離l = a
【答案】3.97×10-10m 。
〖思考〗本題還有沒有其它思路?
〖答案〗每個離子都被八個小立方體均分,故一個小立方體含有×8個離子 = 分子,所以…(此法普遍適用于空間點陣比較復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。)
2、物質(zhì)內(nèi)的分子永不停息地作無規(guī)則運動
固體分子在平衡位置附近做微小振動(振幅數(shù)量級為0.1),少數(shù)可以脫離平衡位置運動。液體分子的運動則可以用“長時間的定居(振動)和短時間的遷移”來概括,這是由于液體分子間距較固體大的結(jié)果。氣體分子基本“居無定所”,不停地遷移(常溫下,速率數(shù)量級為102m/s)。
無論是振動還是遷移,都具備兩個特點:a、偶然無序(雜亂無章)和統(tǒng)計有序(分子數(shù)比率和速率對應(yīng)一定的規(guī)律——如麥克斯韋速率分布函數(shù),如圖6-2所示);b、劇烈程度和溫度相關(guān)。
氣體分子的三種速率。最可幾速率vP :f(v) = (其中ΔN表示v到v +Δv內(nèi)分子數(shù),N表示分子總數(shù))極大時的速率,vP == ;平均速率:所有分子速率的算術(shù)平均值, ==;方均根速率:與分子平均動能密切相關(guān)的一個速率,==〔其中R為普適氣體恒量,R = 8.31J/(mol.K)。k為玻耳茲曼常量,k = = 1.38×10-23J/K 〕
【例題2】證明理想氣體的壓強P = n,其中n為分子數(shù)密度,為氣體分子平均動能。
【證明】氣體的壓強即單位面積容器壁所承受的分子的撞擊力,這里可以設(shè)理想氣體被封閉在一個邊長為a的立方體容器中,如圖6-3所示。
考查yoz平面的一個容器壁,P = ①
設(shè)想在Δt時間內(nèi),有Nx個分子(設(shè)質(zhì)量為m)沿x方向以恒定的速率vx碰撞該容器壁,且碰后原速率彈回,則根據(jù)動量定理,容器壁承受的壓力
F == ②
在氣體的實際狀況中,如何尋求Nx和vx呢?
考查某一個分子的運動,設(shè)它的速度為v ,它沿x、y、z三個方向分解后,滿足
v2 = + +
分子運動雖然是雜亂無章的,但仍具有“偶然無序和統(tǒng)計有序”的規(guī)律,即
= + + = 3 ③
這就解決了vx的問題。另外,從速度的分解不難理解,每一個分子都有機會均等的碰撞3個容器壁的可能。設(shè)Δt = ,則
Nx = ·3N總 = na3 ④
注意,這里的是指有6個容器壁需要碰撞,而它們被碰的幾率是均等的。
結(jié)合①②③④式不難證明題設(shè)結(jié)論。
〖思考〗此題有沒有更簡便的處理方法?
〖答案〗有!懊睢彼蟹肿右韵嗤乃俾蕍沿+x、?x、+y、?y、+z、?z這6個方向運動(這樣造成的宏觀效果和“雜亂無章”地運動時是一樣的),則 Nx =N總 = na3 ;而且vx = v
所以,P = = ==nm = n
3、分子間存在相互作用力(注意分子斥力和氣體分子碰撞作用力的區(qū)別),而且引力和斥力同時存在,宏觀上感受到的是其合效果。
分子力是保守力,分子間距改變時,分子力做的功可以用分子勢能的變化表示,分子勢能EP隨分子間距的變化關(guān)系如圖6-4所示。
分子勢能和動能的總和稱為物體的內(nèi)能。
二、熱現(xiàn)象和基本熱力學(xué)定律
1、平衡態(tài)、狀態(tài)參量
a、凡是與溫度有關(guān)的現(xiàn)象均稱為熱現(xiàn)象,熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的科學(xué)。熱學(xué)研究的對象都是有大量分子組成的宏觀物體,通稱為熱力學(xué)系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))。當(dāng)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不再隨時間變化時,這樣的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。
b、系統(tǒng)處于平衡態(tài)時,所有宏觀量都具有確定的值,這些確定的值稱為狀態(tài)參量(描述氣體的狀態(tài)參量就是P、V和T)。
c、熱力學(xué)第零定律(溫度存在定律):若兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的任何一個系統(tǒng)都和第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),那么,這兩個熱力學(xué)系統(tǒng)也必定處于熱平衡。這個定律反映出:處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個共同的宏觀特征,這一特征是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù),這個狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。
2、溫度
a、溫度即物體的冷熱程度,溫度的數(shù)值表示法稱為溫標(biāo)。典型的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)t、華氏溫標(biāo)F(F = t + 32)和熱力學(xué)溫標(biāo)T(T = t + 273.15)。
b、(理想)氣體溫度的微觀解釋: = kT (i為分子的自由度 = 平動自由度t + 轉(zhuǎn)動自由度r + 振動自由度s 。對單原子分子i = 3 ,“剛性”〈忽略振動,s = 0,但r = 2〉雙原子分子i = 5 。對于三個或三個以上的多原子分子,i = 6 。能量按自由度是均分的),所以說溫度是物質(zhì)分子平均動能的標(biāo)志。
c、熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)零度不可能達到。(結(jié)合分子動理論的觀點2和溫度的微觀解釋很好理解。)
3、熱力學(xué)過程
a、熱傳遞。熱傳遞有三種方式:傳導(dǎo)(對長L、橫截面積S的柱體,Q = KSΔ
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