内容正文:
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1~3题,每题4分
1.关于下列四幅图所涉及的物理知识,描述正确的是( )
A.甲图中曲线②对应状态的气体分子平均速率更小
B.乙图中分子间距离大于r0时,增大分子间距离,分子力做正功
C.丙图中微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,布朗运动越明显
D.丁图的绝热容器中,抽掉隔板,容器内气体温度降低
A
解析:甲图中曲线②对应的分子速率较大的区间占比更小,所以曲线②对应状态的气体温度更低,气体分子平均速率更小,故A正确;乙图中,当分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,增大分子间距离,分子力方向与分子运动方向相反,分子力做负功,故B错误;丙图中,微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,但是来自各个方向的撞击趋于平衡,所以布朗运动越不明显,故C错误;丁图的绝热容器中,抽掉隔板,气体自由膨胀,不对外做功,且容器绝热,没有热传递,根据热力学第一定律可知气体内能不变,温度不变,故D错误。
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2.我国在春节和元宵节都有挂灯笼的习俗。现代制作的灯笼大多用铁丝做骨架,外层蒙以纸或纱类等透明物,内部装有白炽灯。夜晚点亮的白炽灯,既起到照明作用,又能营造出喜庆的节日氛围。若灯未点亮前,灯笼内的温度为T1,空气密度为ρ1,灯点亮一段时间后,灯笼内的温度升至T2,空气密度为ρ2。不计灯笼体积的变化,T1与T2的单位均为开尔文。若大气压强不变,则ρ1与ρ2之比为( )
A. B.
C. D.
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D
解析:设灯笼体积为V,灯未点亮前灯笼内空气质量为m,大气压强不变,根据盖-吕萨克定律可得=,可得V2=V,又m=ρ1V=ρ2V2,可得==,故D正确。
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3.马蹄灯是20世纪在中国生产并在民间广泛使用的一种照明工具。它以煤油作灯油,再配上一根灯芯,外面罩上玻璃罩子,以防止风将灯吹灭。当熄灭马蹄灯后,灯罩内空气温度逐渐降低。下列关于灯罩内原有空气的说法正确的是(设外界大气压恒定)( )
A.所有气体分子运动的速率都减小
B.压强减小
C.体积不变
D.内能减小
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D
解析:温度降低,分子的平均速率减小,并不是所有气体分子运动的速率都减小,故A错误;灯罩内外由通风口连通,所以灯罩内外气体压强一直相等,即气体压强不变,故B错误;由B可知,灯罩内原有空气发生等压变化,温度降低,体积减小,故C错误;灯罩内原有空气温度降低,内能减小,故D正确。
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4.(12分)(2025·安徽黄山一模)已知外部环境温度为0 ℃,大气压强p0为 750 mmHg,该环境下1 mol气体的体积Vm是22.4 L,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。假设某运动员放松情况下肺内气体体积V1约为3.5 L,该运动员某次深呼吸吸入外部空气的体积V0=2.73 L。
(1)求该次吸入的空气分子总数(结果取一位有效数字);
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解析:该次吸入的空气分子总数为
N=≈7×1022个。
答案:7×1022个
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(2)已知运动员肺部的温度恒为37 ℃,吸气时扩张肺部,大气压把新鲜的外部空气通过鼻喉等升温至37 ℃压入肺内,并迅速达到内外的气压平衡,求运动员该次深呼吸后肺内气体增加的体积;
解析:外部环境温度 T1=273 K ,肺内的温度 T2=310 K,研究外部V0=2.73 L的空气,吸入肺部后温度迅速上升到肺部内的温度,发生等压变化,有
=,
解得V0'=3.1 L。
答案:3.1 L
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(3)已知运动员在呼吸时能承受的内外气压差的最大值Δp是150 mmHg,此次吸气后,运动员屏住呼吸并收缩肺部,求肺内气体体积能达到的最小值。
解析:研究吸入空气后肺内的总气体,收缩过程发生等温变化,有
p0(V1+V0')=(p0+Δp)V,
其中V为吸气后通过收缩肺部达到肺部气体体积的最小值,联立可得V=5.5 L。
答案:5.5 L
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