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如图所示,一气缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸...

如图所示,一气缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气.现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热.
(1)关于气缸内气体,下列说法正确的是______
A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少
B.所有分子的速率都增加
C.分子平均动能增大
D.对外做功,内能减少
(2)设活塞横截面积为S,外界大气压强为p,电热丝热功率为P,测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h,求:
①气缸内气体压强的大小;
②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量.

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(1)接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体发生等压变化,根据压强的微观含义,分析单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数如何变化.温度升高,分子平均动能增大.根据热力学第一定律分析内能如何变化. (2)以活塞为研究对象,由力平衡知识求出汽缸内气体压强的大小;由功的公式求出t时间缸内气体对外所做的功,由热力学第一定律求解内能的变化量. 【解析】 A、电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体压强不变,而气体分子的平均动能增大,根据压强的微观含义得知,单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少.故A正确. B、C气缸内气体温度升高,分子平均动能增大,由于分子运动是无规则的,不是所有分子的速率都增加.故B错误,C正确. D、在缸内封闭的是一定量的理想气体,温度升高,其内能增大,根据盖•吕萨克定律得知,气体的体积增大,气体对外做功,但是气体的温度不变,内能不变.故D错误. 故选AC (2)①汽缸内气体压强的大小为P=P+; ②t时间缸内气体对外所做的功W=-PSh=-(PS+mg)h, 根据热力学第一定律得:内能的变化量为△U=W+Q=Pt-(PS+mg)h. 故答案为: (1)AC; (2)①汽缸内气体压强的大小为P+; ②t时间缸内气体对外所做的功为-(PS+mg)h,内能的变化量为Pt-(PS+mg)h.
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考点分析:
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次数
物理量
123456
t/℃50.0100.0150.0200.0250.0300.0
R/Ω9.711.112.814.517.217.5
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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