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．氣缸內封閉了一定質量的理想氣體．現緩慢地向活塞上倒一定質量的沙土，忽略環境溫度的變化，在此過程中

 

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

 

A．布朗運動是分子無規則運動的反映
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化為內能
③地面上放一開口向上的氣缸，用一質量為m=0.8kg的活塞封閉一定質量的氣體，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，則氣體內能變化為

 

J．
（2）①關于光電效應現象，下列說法中正確的是

 

A．在光電效應現象中，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，就會發生光電效應
②處于激發狀態的原子，在入射光的電磁場的影響下，從高能態向低能態躍遷，兩個狀態之間的能量差以輻射光子的形式發射出去，這種輻射叫做受激輻射．原子發生受激輻射時，發出的光子頻率、發射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強，這就是激光產生的機理．那么，發生受激輻射時，產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，質量為m的小球B連接著輕質彈簧，靜止在光滑水平面上．質量為m的小球A以某一速度向右運動，與彈簧發生碰撞，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，氣缸內封閉氣體溫度與環境溫度相同，認為保持不變，封閉氣體的內能和平均動能都保持不變．氣體的體積減小，根據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撞擊氣缸壁單位面積上的分子數的變化．
②布朗運動是液體分子永不停息無規則運動的反映．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．毛細現象表現為：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，根據平衡條件求解封閉氣體的壓強．根據熱力學第一定律分析氣體內能的變化．
（2）①發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．根據光電效應方程E_Km=hγ-W₀，可知最大初動能與入射光頻率的關系．
②發生受激輻射時，產生激光的原子的總能量E_n減小，根據庫侖力做功判斷電勢能的變化，根據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，氣缸內封閉氣體溫度與環境溫度相同，向活塞上倒一定質量的沙土時氣體等溫度壓縮，溫度不變，氣體的內能不變．故A錯誤．
B、溫度不變，則氣缸內分子平均動能保持不變．故B錯誤．
C、氣缸內封閉氣體被壓縮，體積減小，而質量不變，則氣缸內氣體分子密度增大．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，根據玻意耳定律得知，壓強增大，則單位時間內撞擊氣缸壁單位面積上的分子數增多．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、機械能可能全部轉化為內能．故D錯誤．
故選AB．
③以活塞為研究對象，根據平衡條件得
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能的變化△U=W+Q=1.8×10⁵J，即內能增加了1.8×10⁵J．
（2）①A、發生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的強度無關．故A錯誤．
B、根據光電效應方程E_Km=hγ-W₀，可知最大初動能與入射光的頻率成一次函數關系，不是正比關系．故B錯誤．
C、入射光的頻率大于極限頻率時，發生光電效應，因為極限波長λ₀=

c

γ0

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

Qe

r2

=m

v2

r

，從高能態向低能態躍遷，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，根據動量守恒定律得：
mv₀=2mv
解得：v=

v0

2

根據能量守恒定律得：

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中的內容，難度不大，關鍵是熟悉教材，牢記并理解這些基本概念和基本規律，并能熟練運用．