Question

物理--選修3-3
（1）科學(xué)家在“哥倫比亞”號航天飛機上進(jìn)行了一次在微重力條件（即失重狀態(tài)）下制造泡沫金屬的實驗．把鋰、鎂、鋁、鈦等輕金屬放在一個石英瓶內(nèi)，用太陽能將這些金屬融化成液體，然后在融化的金屬中沖進(jìn)氫氣，使金屬內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，金屬冷凝后就形成到處是微孔的泡沫金屬．下列說法正確的是

 

．
A．失重條件下液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面分子間只存在引力
B．在失重條件下充入金屬液體 內(nèi)的氣體氣泡不能無限地膨脹是因為液體表面張力的約束
C．在金屬冷凝過程中，氣泡收縮變小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加
D．泡沫金屬物理性質(zhì)各向異性，說明它是非晶體
（2）如圖所示，上粗下細(xì)的圓筒豎直固定放置，粗筒部分的半徑是細(xì)筒的2倍，筒足夠長．細(xì)筒中兩輕質(zhì)活塞M、N間封有一定質(zhì)量的理想空氣，氣柱長L=19.1cm，活塞M上方的水銀深H=24.0cm，兩活塞與筒壁間的摩擦不計．開始時用外力向上托住活塞N，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，水銀面與細(xì)筒上端相平．現(xiàn)使下方活塞緩慢上移，直至M上方水銀的

1

4

被推入粗筒中，求此過程中活塞N移動的距離．（設(shè)在整個過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強P₀相當(dāng)于76.0cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強，不計輕質(zhì)活塞的重力．）

Answer 1

分析：（1）正確解答本題需要掌握：表面張力的理解和應(yīng)用；氣體分子之間距離較大，分子力為零，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只要溫度有關(guān)；正確理解晶體與非晶體區(qū)別．
（2）以被封閉氣體為研究對象，氣體做等溫變化，尤其注意被封閉氣體壓強的變化．

解答：解：（1）A、分子之間同時存在引力和斥力，當(dāng)r＞r₀時，分子力表現(xiàn)為引力，r＜r₀時分子力表現(xiàn)為斥力，故A錯誤；
B、由于表面張力的約束使充入金屬液體內(nèi)的氣體氣泡不能無限地膨脹，故B正確；
C、一定質(zhì)量的氣體內(nèi)能由溫度決定，因此金屬冷凝過程中，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故C錯誤；
D、各向異性或者各向異性不是晶體與非晶體的區(qū)別，如有的多晶體具有各向異性有的則各向同性，故D錯誤．
故選B．
 （2）氣體變化是等溫過程，該過程的初態(tài)壓強為P₁，設(shè)末態(tài)的壓強為P₂，有：
P₁=P₀+H  ①
水銀的

1

4

被推入粗筒中，有：

s

4

×

H

4

=s×h   ②
p2=p0+

3

4

H+h         ③
由玻意耳定律得：
 P₁ LS=P₂ L′S₂ ④
下方活塞移動的距離：d=L-L/+

1

4

H   ⑤
聯(lián)立①②②③④⑤解得：d=5.1cm．
故此過程中活塞N移動的距離為：d=5.1cm．

點評：（1）題考查了分子力、內(nèi)能、晶體與非晶體等知識點，注意平時多加記憶和積累．
（2）題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，難點在于求第二個狀態(tài)的壓強，注意由于橫截面積不同導(dǎo)致的液面高度變化是不同的．