Question

（2011?青銅峽市一模）（物理選修3-3）
（1）下列說法正確的是

BCDF

A．布朗運動就是液體分子的熱運動
B．一定質量的理想氣體在溫度不變的條件下，壓強增大，則外界對氣體做功
C．機械能可以全部轉化為內能
D．分子間距離等于分子間平衡距離時，分子勢能最小
E．有規則外形的物體是晶體
F．一切自然過程總是向分子熱運動的無序性增大的方向進行
（2）如圖是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉的空氣柱長度為20cm，人用豎直向下的力F壓活塞，使空氣柱長度變為原來的一半，人對活塞做功l0J，大氣壓強為P₀=1×10⁵Pa，不計活塞的重力．問：
①若用足夠長的時間緩慢壓縮，求壓縮后氣體的壓強多大？
②若以適當的速度壓縮氣體，此過程氣體向外散失的熱量為2J，則氣體的內能增加多少？（活塞的橫截面積S=1cm²）

Answer 1

分析：（1）正確解答本題需要掌握：布朗運動的實質以及物理意義；氣態方程和熱力學第一定律的結合應用；熱力學第二定律的各種表述形式的理解和應用；分子勢能大小變化與分子之間距離變化關系；晶體的基本性質等．
（2）①材料導熱性能良好，且足夠長時間緩慢壓縮，因此氣體做等溫變化，根據等溫變化列方程求解即可．
②求出外界對氣體做功情況，根據熱力學第一定律求解即可．

解答：解：（1）A、布朗運動是指懸浮在液體中的固體微粒的無規則運動，是由大量液體分子的無規則撞擊形成的，表明了液體分子的運動是無規則的，故A錯誤；
B、一定質量的理想氣體溫度不變，壓強增大，則體積減小，因此外界對氣體做功，故B正確；
C、根據熱力學第二定律可知，機械能在引起其它變化的情況下，可以全部轉化為內能，故C正確；
D、根據分子勢能和分子之間距離關系可知，當分子間距離等于分子間平衡距離時，分子勢能最小，故D正確；
E、晶體并非都有規則的幾何外形，如多晶體就沒有規則的幾何外形，故E錯誤；
F、根據熱力學第二定律可知一切自然過程總是向分子熱運動的無序性增大的方向進行，故F正確．
故選BCDF．
（2）①設壓縮后氣體的壓強為P，活塞的橫截面積為S，l₀=20cm，l=10cm，V₀=20S，V=l0S． 
緩慢壓縮，氣體溫度不變，由玻意耳定律：P₀V₀=P V    
解出：p=2×10⁵Pa．   
故壓縮后氣體的壓強為：p=2×10⁵Pa．
②大氣壓力對活塞做功：W₁=P₀S（l₀-l）=1J，
人做功：W₂=l0J
由熱力學第一定律：△U=W₁+W₂+Q  
將Q=-2J等代入，解出△U=9J   
故氣體的內能增加了9J．

點評：本題全面考查了熱學的有關基礎知識，對于這部分知識主要是加強記憶和平時的積累．