0  438695  438703  438709  438713  438719  438721  438725  438731  438733  438739  438745  438749  438751  438755  438761  438763  438769  438773  438775  438779  438781  438785  438787  438789  438790  438791  438793  438794  438795  438797  438799  438803  438805  438809  438811  438815  438821  438823  438829  438833  438835  438839  438845  438851  438853  438859  438863  438865  438871  438875  438881  438889  447090 

例1.已知大氣壓強(qiáng)為p0 cmHg,一端開口的玻璃管內(nèi)封閉一部分氣體,管內(nèi)水銀柱高度為h cm,(或兩邊水銀柱面高度差為h cm),玻璃管靜止,求下列圖中封閉理想氣體的壓強(qiáng)各是多少?

解析:將圖中的水銀柱隔離出來做受力分析;⑺中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面為研究對象做受力分析. 本題的所有試管的加速度都為零.所以在⑴中:G=Np0S=PS;在⑵圖中:p0S+G=pS,p0S+ρghS=pS,取cmHg(厘米汞柱)為壓強(qiáng)單位則有:p= p0+h;同理,圖⑶中試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為:p= p0-h;采用正交分解法解得:圖⑷中:p= p0+hsinθ;圖⑸中:p=p0-hsinθ;圖⑹中取高出槽的汞柱為研究對象,可得到:p= p0-h;圖⑺中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面(無質(zhì)量)為研究對象:p0S+ρghS=pS,p= p0+h

點(diǎn)評:

(1) 確定封閉氣體壓強(qiáng)主要是找準(zhǔn)封閉氣體與水銀柱(或其他起隔絕作用的物體)的接觸面,利用平衡的條件計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng).

(2) 封閉氣體達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),其內(nèi)部各處、各個(gè)方向上壓強(qiáng)值處處相等.

(3) 液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是重力

(4)液體可將其表面所受壓強(qiáng)向各個(gè)方向傳遞.

圖8.3-1
 
例2.兩個(gè)完全相同的圓柱形密閉容器,如圖8.3-1所示,甲 中裝有與容器等體積的水,乙中充滿空氣,試問:

(1)兩容器各側(cè)壁壓強(qiáng)的大小關(guān)系及壓強(qiáng)大小決定于哪些因素?

(2)若兩容器同時(shí)做自由落體運(yùn)動,容器側(cè)壁所受壓強(qiáng)將怎樣變化?

解析:

(1)對于甲容器,上壁壓強(qiáng)為零,底面壓強(qiáng)最大,側(cè)壁壓強(qiáng)自上而下由小變大其大小決定于深度,對于乙容器各處器壁上的壓強(qiáng)均相等,其大小決定于氣體分子的溫度和氣體分子的密度。

(2)甲容器做自由落體運(yùn)動時(shí),處于完全失重狀態(tài),器壁各處的壓強(qiáng)均為零;乙容器做自由落體運(yùn)動時(shí),氣體分子的溫度和氣體分子的密度不變,所以器壁各處的壓強(qiáng)不發(fā)生變化。

點(diǎn)評:要分析、弄清液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是解決本題的關(guān)鍵。

例3.鋼瓶內(nèi)裝有高壓氣體,打開閥門高壓氣體迅速從瓶口噴出,當(dāng)內(nèi)外氣壓相等時(shí)立即關(guān)閉閥門。過一段時(shí)間后再打開閥門,問會不會再有氣體噴出?

解析:第一次打開閥門氣體高速噴出,氣體迅速膨脹對外做功,但來不及吸熱。由熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能減少,導(dǎo)致溫度突然下降。關(guān)閉閥門時(shí),瓶內(nèi)氣體溫度低于外界溫度,但瓶內(nèi)壓強(qiáng)等于外界氣體壓強(qiáng)。過一段時(shí)間后,通過與外界熱交換,瓶內(nèi)溫度升高到和外界溫度相同,而瓶的體積沒變,故而瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大。因此,再次打開閥門,會有氣體噴出。

點(diǎn)評:此題有兩個(gè)過程,第一次相當(dāng)于絕熱膨脹過程,第二次是等容升溫。

例4.一房間內(nèi),上午10時(shí)的溫度為150C,下午2時(shí)的溫度為250C,假定大氣壓無變化,則下午2時(shí)與上午10時(shí)相比較,房間內(nèi)的  (  )

A.空氣密度增大       B.空氣分子的平均動增大

C.空氣分子速率都增大      D.空氣質(zhì)量增大

解析:由于房間與外界相通,外界大氣壓無變化,因而房間內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變。但溫度升高后,體積膨脹,導(dǎo)致分子數(shù)密度減小。所以,房間內(nèi)空氣質(zhì)量減少,空氣分子的平均動增大。但并非每個(gè)分子速率都增大,因?yàn)閱蝹(gè)分子的運(yùn)動是無規(guī)則的。答案B是正確。

點(diǎn)評:本題要求學(xué)生正確理解題意,弄清溫度變化對分子運(yùn)動的影響。

例5.如圖所示,一氣缸豎直放置,氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞,將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi),活塞與氣缸壁無摩擦,氣體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一點(diǎn),在達(dá)到平衡后,與原來相比,則(  )

A.氣體的壓強(qiáng)變大     B.氣體的壓強(qiáng)變小

C.氣體的體積變大     D.氣體的體積變小

解析:由活塞的受力分析可知,開始封閉氣體的壓強(qiáng)

P1=P0-mg/s,而氣缸稍微傾斜一點(diǎn)后, P1S    P2S

圖8.3-2
 
封閉氣體的壓強(qiáng)P2=P0-mgcosθ/s ,

由于P1<P2,而溫度不變,由氣態(tài)方程,mg  θ mg

則V2<V1,故AD正確.    P0S  P0S

圖8.3-3
 
 

試題詳情

5.理想氣體分子間沒有相互作用力。注意:一定質(zhì)量的某種理想氣體內(nèi)能由溫度  決定。

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4.一定質(zhì)量的理想氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度之間的關(guān)系是: PV/T=常數(shù)  ,克拉珀瓏方程是:  PV/T=RM/μ   。

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2.氣體的狀態(tài)參量有:(p、V、T)

①壓強(qiáng)(p):封閉氣體的壓強(qiáng)是大量分子對器壁 撞擊  的宏觀表現(xiàn),其決定因素有:1) 溫度   ;2)  單位體積內(nèi)分子數(shù)

②體積(V):1m3= 103 l=  106ml ! 

③熱力學(xué)溫度T=  t+273.15   。

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1.1atm= 1.01×105    pa= 76  cmHg,相當(dāng)于  10.3  m高水柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。

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3.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)。氣體壓強(qiáng)的微觀意義。       

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2.氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系.。          

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1.氣體狀態(tài)和狀態(tài)參量。熱力學(xué)溫度!         

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例1.雷蒙德·戴維斯因研究來自太陽的電子中微子(v。)而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎.他探測中微子所用的探測器的主體是一個(gè)貯滿615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋(gè)氫核,其核反應(yīng)方程式為               νe+3717Cl→3718Ar十 0-1e

已知3717Cl核的質(zhì)量為36.95658 u,3718Ar核的質(zhì)量為36.95691 u, 0-1e的質(zhì)量為0.00055 u,1 u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為

(A)0.82 Me V   (B)0.31 MeV   (C)1.33 MeV   (D)0.51 MeV

[解析]由題意可得:電子中微子的能量E=mc2-(mAr+me-mCl)·931.5MeV

=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV

=0.82MeV

則電子中微子的最小能量為  Emin=0.82MeV

  [點(diǎn)評]  應(yīng)用愛因斯坦質(zhì)能方程時(shí),注意單位的使用。當(dāng)用kg單位,c用m/s時(shí),

單位是J,也可像本題利用1 u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5MeV.

例2、質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí),發(fā)出γ射線,已知普朗克恒量為h,真空中光速為c,則γ射線的頻率υ= ______  .

[解析]  核反應(yīng)中釋放的能量ΔE=Δmc2以釋放光子的形式釋放出來,由于光子的能量為hυ,依能量守恒定律可知:hυ=Δmc2據(jù)此便可求出光子的頻率。

 質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核:H+n  H+γ這個(gè)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為:

   Δm=m1+m2-m3

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程  ΔE=Δmc2

  此核反應(yīng)放出的能量  ΔE=(m1+m2-m)c2

   以γ射線形式放出,由E=hυ

        υ=

[點(diǎn)評]  此題考查計(jì)算質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程確定核能.關(guān)鍵是對質(zhì)量虧損的理解和確定.

例3. 核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來,受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證,目前正在突破關(guān)鍵技術(shù),最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦,并釋放一個(gè)中子了。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u,氚原子的質(zhì)量為3.0160u,氦原子的質(zhì)量為4.0026u,中子的質(zhì)量為1.0087u,1u=1.66×10-27kg。

⑴寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程。

⑵試計(jì)算這個(gè)核反應(yīng)釋放出來的能量。

⑶若建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站,假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能,每年要消耗多少氘的質(zhì)量?

(一年按3.2×107s計(jì)算,光速c=3.00×108m/s,結(jié)果取二位有效數(shù)字)

[解析](1)(3)

    (2)ΔE=Δmc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)×1.66×10-27×32×1016J=2.8×10-12J

(3)M=

==23kg

例 4.眾所周知,地球圍繞著太陽做橢圓運(yùn)動,陽光普照大地,萬物生長.根據(jù)學(xué)過的知識試論述說明隨著歲月的流逝,地球公轉(zhuǎn)的周期,日、地的平均距離及地球表面的溫度的變化趨勢.

[解析]  太陽內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的熱核反應(yīng),在反應(yīng)過程中向外釋放著巨大的能量,這些能量以光子形式放出.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系: ΔE=Δm·c2  , 知太陽質(zhì)量在不斷減。

地球繞太陽旋轉(zhuǎn)是靠太陽對地球的萬有引力來提供向心力  G=mω2R, 現(xiàn)因M減小,即提供的向心力減小,不能滿足所需的向心力,地球?qū)⒙蛲庾鲭x心運(yùn)動,使軌道半徑變大,日地平均距離變大.

由上式可知,左邊的引力G減小,半徑R增大,引起地球公轉(zhuǎn)的角速度變化,從而使公轉(zhuǎn)周期變化 G=mR,T2=,即 T增大.

   一方面,因太陽質(zhì)量變小,發(fā)光功率變小;另一方面,日地距離變大,引起輻射到地球表面的能量減小,導(dǎo)致地球表面溫度變低.

  [點(diǎn)評]  該題集原子物理與力學(xué)為一體,立意新穎,將這一周而復(fù)始的自然用所學(xué)知識一步一步說明,是一道考查能力、體現(xiàn)素質(zhì)的好題. 

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5.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

   一個(gè)重核吸收一個(gè)中子后發(fā)生裂變時(shí),分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量核,同時(shí)釋放若干個(gè)中子,如果這些中子再引起其它重核的裂變,就可以使這種裂變反應(yīng)不斷的進(jìn)行下去,這種反應(yīng)叫重核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

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