(20分)如圖所示,三個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B、C,用帶有閥門K1、K2的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差.初始時(shí),閥門是關(guān)閉的,A中裝有1mol的氦(He),B中裝有1mol的氪(Kr),C中裝有l(wèi)mol的氙(Xe),三者的溫度和壓強(qiáng)都相同.氣體均可視為理想氣體.現(xiàn)打開閥門K1、K2,三種氣體相互混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,三個(gè)容器中氣體的溫度相同.求氣體溫度的改變量.已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為
在體積不變時(shí),這三種氣體任何一種每摩爾溫度升高1K,所吸收的熱量均為,為普適氣體常量。
解析:
根據(jù)題設(shè)的條件,可知:開始時(shí)A中氦氣的質(zhì)量,B中氪氣的質(zhì)量,C中氙氣的質(zhì)量。三種氣體均勻混合后,A中的He有降入B中,有降入C中。He的重力勢能增量為
①
B中的Kr有升入A中,有降入C中。Kr的重力勢能增量為
②
C中的Xe有升入A中,有升入B中。Xe的重力勢能增量為
③
混合后,三種氣體的重力勢能共增加
④
因球與外界絕熱,也沒有外力對氣體做功,故重力勢能的增加必然引起內(nèi)能的減少。在體積不變時(shí),氣體不做功。由熱力學(xué)第一定律可知,此時(shí)傳給氣體的熱量應(yīng)等于氣體內(nèi)能的增量,但因理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定,與體積無關(guān),故只要溫度改變量相同,則體積不變條件下內(nèi)能的增量也就是任何過程中理想氣體內(nèi)能的增量。根據(jù)題給的已知條件,注意到本題中所考察的理想氣體共有3摩爾,故有
⑤
上式中右方為氣體內(nèi)能減少量,表示氣體溫度的增量,由④、⑤兩式得
⑥
將已知數(shù)據(jù)代入,注意到,可得
⑦
即混合后氣體溫度降低
(如果學(xué)生沒記住的數(shù)值,的值可用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓強(qiáng),溫度和1mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積求得,即)
評分標(biāo)準(zhǔn):本題共20分。
說明經(jīng)擴(kuò)散使三種氣體均勻混合,并導(dǎo)致氣體重力勢能改變求得④式,得8分。說明能量轉(zhuǎn)換過程,由重力勢能增加而內(nèi)能減少,列出⑤式,得8分。得出正確結(jié)果,算出⑦式,得4分。
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科目:高中物理 來源:新五星級題庫高中物理 題型:038
如圖所示,三個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器
A、B、C,用帶有閥門K1、K2的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差h=1.0 m.初始時(shí),閥門是關(guān)閉的,A中裝有1 mol的氦(He)、B中裝有1 mol的氪(Kr)、C中裝有1 mol的氙(Xe),三者的溫度和壓強(qiáng)都相同.氣體均可視為理想氣體.現(xiàn)打開閥門K1、K2,三種氣體互相混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,三個(gè)容器中氣體的溫度相同.求氣體溫度的改變量.已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為:μHe=4.003×10-3 kg/mol,μKr=83.8×10-3 kg/mol,μXe=131.3×10-3 kg/mol.在體積不變時(shí),這三種氣體中任何一種每摩爾溫度升高1 K,所吸收的熱量均為,R為普適氣體常量.查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
1.[物理——選修2-2] (1)常見的傳動方式有__________、__________、__________和齒輪傳動等。齒輪傳動的傳動比是主動輪與__________的轉(zhuǎn)速之比,傳動比等于__________與__________的齒數(shù)之比。
(2)液壓千斤頂是利用密閉容器內(nèi)的液體能夠把液體所受到的壓強(qiáng)向各個(gè)方向傳遞的原理制成的。圖為一小型千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。大活塞A的直徑D1=20 cm,小活塞B的直徑D2=5 cm,手柄的長度OC=50 cm,小活塞與手柄的連接點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸O的距離DO=10 cm,F(xiàn)用此千斤頂使質(zhì)量m=4×103 kg的重物升高了h=10 cm。g取10 m/s2,求
(i)若此千斤頂?shù)男蕿?0%,在這一過程中人做的功為多少?
(ii)若此千斤頂?shù)男蕿?00%,當(dāng)重物上升時(shí),人對手柄的作用力F至少要多大?
2.[物理——選修3-3]
(1)帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,如V-T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則___________(填入選項(xiàng)前的字母,有填錯(cuò)的不得分)
A.pb>pc,Qab>Qac B.pb>pc,Qab<Qac
C.pb<pc,Qab>Qac D.pb<pc,Qab<Qac
(2)圖中系統(tǒng)由左右兩個(gè)側(cè)壁絕熱、底部導(dǎo)熱、截面均為S的容器組成。左容器足夠高,上端敞開,右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。
容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú),B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)為p0,溫度為T0=273 K,兩活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0。系統(tǒng)平衡時(shí),各氣柱的高度如圖所示,F(xiàn)將系統(tǒng)底部浸入恒溫?zé)崴壑,再次平衡時(shí)A上升了一定高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定,第三次達(dá)到平衡后,氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求
(i)第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積;
(ii)水的溫度。
3.[物理——選修3-4]
(1)某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0,在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動,驅(qū)動力的頻率為f。若驅(qū)動力的振幅保持不變,下列說法正確的是______(填入選項(xiàng)前的字母,有填錯(cuò)的不得分)
A.當(dāng)f<f0時(shí),該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小
B.當(dāng)f>f0時(shí),該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大
C.該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后,振動的頻率等于f0
D.該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后,振動的頻率等于f
(2)一棱鏡的截面為直角三角形ABC,∠A=30°,斜邊AB=a。棱鏡材料的折射率為。在此截面所在的平面內(nèi),一條光線以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡。畫出光路圖,并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線沿原路返回的情況)。
4.[物理——選修3-5]
(1)關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是________(填入選項(xiàng)前的字母,有填錯(cuò)的不得分)
A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大
B.只要光照射的時(shí)間足夠長,任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)
C.從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大,這種金屬的逸出功越小
D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí),頻率越高,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多
(2)兩個(gè)質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上。A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示。一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h。物塊從靜止開始滑下,然后又滑上劈B。求物塊在B上能夠達(dá)到的最大高度。
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科目:高中物理 來源: 題型:
(20分)如圖預(yù)19-4所示,三個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B、C,用帶有閥門K1、K2的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差.初始時(shí),閥門是關(guān)閉的,A中裝有1mol的氦(He),B中裝有1mol的氪(Kr),C中裝有l(wèi)mol的氙(Xe),三者的溫度和壓強(qiáng)都相同.氣體均可視為理想氣體.現(xiàn)打開閥門K1、K2,三種氣體相互混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,三個(gè)容器中氣體的溫度相同.求氣體溫度的改變量.已知三種氣體的摩爾質(zhì)量分別為
在體積不變時(shí),這三種氣體任何一種每摩爾溫度升高1K,所吸收的熱量均為 ,為普適氣體常量.
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
[選做題]本題包括A、B、C三個(gè)小題,請選定其中兩題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答。若三題都做,則按A、B兩題評分。
A.(選修模塊3—3)(12分)
(1)以下說法正確的是 。
A.滿足能量守恒的定律的宏觀過程都是可以自發(fā)進(jìn)行的
B.熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動無序程度的量度
C.若容器中用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽,當(dāng)保持溫度不變向下緩慢壓活塞時(shí),水汽的質(zhì)量減少,密度不變。
D.當(dāng)分子間距離增大時(shí),分子間引力增大,而分子間斥力減小
(2)如圖所示,由導(dǎo)熱材料制成的氣缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi),活塞與氣缸壁之間無摩擦,活塞上方存有少量液體,將一細(xì)管插入液體,利用虹吸收現(xiàn)象,使活塞上方液體緩慢流出,在些過程中,大氣壓強(qiáng)與外界的溫度均保持不變,下列各個(gè)描述理想氣體狀態(tài)變化的圖像中與上述過程相符合的是 圖,該過程為 過程(選填“吸熱”、“放熱”或“絕熱”)
|
①這段時(shí)間內(nèi)的集熱箱里氣體共吸收的熱量;
②太陽光照在集熱板單位面積上的輻射功率。
B.(選修模塊3—4)(12分)
(1)下列說法中正確的是
A.散光比自然光的相干性好
B.紫外線在水中的傳播速度大于紅外線在水中的傳播速度
C.在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,測量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí),以減小實(shí)驗(yàn)誤差
D.接收電磁波時(shí)首先要進(jìn)行調(diào)頻
(2)如圖所示,一個(gè)半徑為R的透明圓柱體放置在水平面上,一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向垂直于左表面射入柱體后經(jīng)B點(diǎn)射出,最后射到水平面上的C點(diǎn)。已知,該柱體對藍(lán)光的折射率為,則它從右側(cè)面射出時(shí)的出射角= ;若將藍(lán)光換成紫色,則它從柱體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比,位置
(選填“偏左”、“偏右”或“不變”)。
(3)一列橫波在某時(shí)刻的波動圖像如圖所示,從此時(shí)開始質(zhì)點(diǎn)比質(zhì)點(diǎn)早到達(dá)波谷。求:
|
②內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程。
C.(選擇模塊3—5)(12分)
(1)下列說法正確的是
A.黑體輻射,隨著溫度的升高,一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加,加一方面輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動。
B.原子核越大,它的結(jié)合能越高,原子核中核子結(jié)合得越牢固。
C.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后波長變長。
D.4個(gè)放射性元素的原子核經(jīng)過一個(gè)半衰期后一定還剩下2個(gè)沒有發(fā)生衰變。
|
氫原子的能級示意圖如圖,那么①該群氫
原子可能發(fā)射 種頻率的
光子。
②氫原子由的能級直接躍遷到
的能級時(shí),輻射出的光子照射到逸出功為
的金屬鉀時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng),由此
產(chǎn)生的光電子的最大的初動能是
(3)如圖所示,在水平光滑直導(dǎo)軌上,靜止著三個(gè)質(zhì)量均為的相同小球A、B、C現(xiàn)讓A球以的速度向B球運(yùn)動,A、B兩球碰撞后粘合在一起,兩球繼續(xù)向右運(yùn)動并跟C球碰撞,碰后C球的速度。求:
|
②兩次碰撞過程中損失的總動能。
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