Question

（1）①如圖甲所示，一導熱性能良好的金屬氣缸靜放在水平面上，活塞與氣缸壁間的摩擦不計．氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體．現(xiàn)緩慢地向活塞上倒一定質(zhì)量的沙土，忽略環(huán)境溫度的變化，在此過程中

 

A．氣體的內(nèi)能增大
B．氣缸內(nèi)分子平均動能增大
C．氣缸內(nèi)氣體分子密度增大
D．單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多
②下列說法中正確的是

 

A．布朗運動是分子無規(guī)則運動的反映
B．氣體分子間距離減小時，分子間斥力增大，引力也增大
C．導熱性能各向同性的固體，一定不是單晶體
D．機械能不可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
③地面上放一開口向上的氣缸，用一質(zhì)量為m=0.8kg的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，不計一切摩擦，外界大氣壓為P₀=1.0×10⁵Pa，活塞截面積為S=4cm²，重力加速度g取10m/s²，則活塞靜止時，氣體的壓強為

 

Pa；若用力向下推活塞而壓縮氣體，對氣體做功為6×10⁵J，同時氣體通過氣缸向外傳熱4.2×10⁵J，則氣體內(nèi)能變化為

 

J．
（2）①關(guān)于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是

 

A．在光電效應現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大
B．在光電效應現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比
C．對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，才能產(chǎn)生光電效應
D．對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應
②處于激發(fā)狀態(tài)的原子，在入射光的電磁場的影響下，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，兩個狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射．原子發(fā)生受激輻射時，發(fā)出的光子頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強，這就是激光產(chǎn)生的機理．那么，發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量E_n、電勢能E_p、電子動能E_k的變化情況是

 

A．E_p增大、E_k減小、E_n減小
B．E_p減小、E_k增大、E_n減小
C．E_p增大、E_k增大、E_n增大
D．E_p減小、E_k增大、E_n不變
③如圖乙所示，質(zhì)量為m的小球B連接著輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平面上．質(zhì)量為m的小球A以某一速度向右運動，與彈簧發(fā)生碰撞，當A、B兩球距離最近時彈簧的彈性勢能為E_P，則碰撞前A球的速度v₀=

 

．

Answer 1

分析：（1）①金屬氣缸導熱性能良好，由于熱交換，氣缸內(nèi)封閉氣體溫度與環(huán)境溫度相同，認為保持不變，封閉氣體的內(nèi)能和平均動能都保持不變．氣體的體積減小，根據(jù)玻意耳定律分析壓強的變化，由壓強的微觀含義分析單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)的變化．
②布朗運動是液體分子永不停息無規(guī)則運動的反映．氣體分子間距離減小時，分子間同時存在的斥力和引力都增大．導熱性能各向同性的固體，不一定不是單晶體．毛細現(xiàn)象表現(xiàn)為：浸潤細管的液體在細管中上升、不浸潤細管的液體在細管中下降．
③以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件求解封閉氣體的壓強．根據(jù)熱力學第一定律分析氣體內(nèi)能的變化．
（2）①發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于極限頻率，與入射光的強度無關(guān)．根據(jù)光電效應方程E_Km=hγ-W₀，可知最大初動能與入射光頻率的關(guān)系．
②發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量E_n減小，根據(jù)庫侖力做功判斷電勢能的變化，根據(jù)庫侖引力提供向心力，判斷速度的變化，從而得知動能的變化．
③結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律求出碰撞前A球的速度．

解答：解：（1）①A、金屬氣缸導熱性能良好，由于熱交換，氣缸內(nèi)封閉氣體溫度與環(huán)境溫度相同，向活塞上倒一定質(zhì)量的沙土時氣體等溫度壓縮，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變．故A錯誤．
B、溫度不變，則氣缸內(nèi)分子平均動能保持不變．故B錯誤．
C、氣缸內(nèi)封閉氣體被壓縮，體積減小，而質(zhì)量不變，則氣缸內(nèi)氣體分子密度增大．故C正確．
D、溫度不變，氣體分子的平均動能不變，平均速率不變，等溫壓縮時，根據(jù)玻意耳定律得知，壓強增大，則單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多．故D正確．
故選CD
②A、布朗運動是懸浮是液體中微粒做的無規(guī)則的運動，是由于液體分子撞擊造成，所以朗運動是液體分子永不停息無規(guī)則運動的反映．故A正確．
B、氣體分子間距離減小時，分子間同時存在的斥力和引力都增大．故B正確．
C、導熱性能各向同性的固體，也有可能是單晶體．故C錯誤
D、機械能可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．故D錯誤．
故選AB．
③以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件得
P₀S+mg=PS
得到P=P₀+

mg

S

．
代入解得P=1.2×10⁵Pa；
由題W=6×10⁵J，Q=-4.2×10⁵J，則由熱力學第一定律得到氣體內(nèi)能的變化△U=W+Q=1.8×10⁵J，即內(nèi)能增加了1.8×10⁵J．
（2）①A、發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)．故A錯誤．
B、根據(jù)光電效應方程E_Km=hγ-W₀，可知最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系．故B錯誤．
C、入射光的頻率大于極限頻率時，發(fā)生光電效應，因為極限波長λ₀=

c

γ0

，所以入射光的波長必須小于此波長，才能產(chǎn)生光電效應．故C正確．
D、光電效應與入射光的強度無關(guān)．故D錯誤．
故選C．
②發(fā)生受激輻射時，向外輻射光子，則原子的總能量E_n減小，庫侖引力做正功，電勢能減�。�根據(jù)k

Qe

r2

=m

v2

r

，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，軌道半徑減小，則動能增大．故B正確，A、C、D錯誤．
故選B．
③當彈簧彈性勢能最大時，兩球的速度相同，根據(jù)動量守恒定律得：
mv₀=2mv
解得：v=

v0

2

根據(jù)能量守恒定律得：

1

2

mv02=Ep+

1

2

(2m)v2
解得v₀=2

Ep m

．
故答案為：（1）①CD；②AB；③1.2×10⁵Pa；內(nèi)能增加了1.8×10⁵J
（2）①C；②B；③2

Ep m

點評：本題考查了選修3-3、3-5中的內(nèi)容，難度不大，關(guān)鍵是熟悉教材，牢記并理解這些基本概念和基本規(guī)律，并能熟練運用．