做真题学物理-2019年全国Ⅱ卷理综第33题

发布于 2021-08-08 14:05 ，所属分类：试题库考试资料大全

做真题，学物理，畅游知识海洋，通晓万物之理，掌握内在逻辑，考试满分高分。本题考查理想气体状态方程、气体热现象的微观意义。要结合受力分析，力学是高中物理的核心。
33. （1）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1 N2，T1 T3，N2 N3。（填“大于”“小于”或“等于”）

（2）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个气缸连通而成，容器平放在水平地面上，气缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢的将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两气缸的连接处，求：

（i）抽气前氢气的压强；

（ii）抽气后氢气的压强和体积。

解析和解答如下：
（1）根据理想气体状态方程：pV/T=C
可得：T=pV/C。
结合p-V图上的点，有：
T1=2p1V1/C；T2=p1V1/C；T3=2p1V1/C
T1=T3=2T2。
从微观角度来看：
状态1、2，体积相同，气体密集程度相同，T1>T2，状态1分子平均动能大，运动速度快，单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数就大。
N1>N2
状态2、3，压强相同，气体的压强与气体分子的平均动能和密集程度有关。T2<T3，状态2分子平均动能小，要维持压强相同，单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数就大。N2>N3。
（2）（i）将刚性连杆与活塞看成整体，平衡时，其水平方向所受合力为零。设抽气前氢气压力为p前。

（ii）抽气后，空气压强变为零。平衡后，刚性连杆与活塞整体水平方向受力为零。设氢气的压力为p后，体积为V后；氮气压力为p1，体积为V1。

分别对氢气和氮气运用波意耳定律：

抽气前后氢气和氮气的总体积不变：

联立①②③④⑤，解得：

力学为高中物理的核心，一定要掌握好。



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