[選修3-3模塊]
某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔，給壓力鍋加熱，當鍋內(nèi)氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥頂起時，停止加熱．
（1）若此時鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V，阿伏加德羅常數(shù)為NA，寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達式．
（2）假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
（3）若已知某高壓鍋的壓力閥質(zhì)量為m=0.1kg，排氣孔直徑為d=0.3cm，則鍋內(nèi)氣體的壓強最大可達多少？設壓強每增加3.6×103Pa，水的沸點相應增加1℃，則鍋內(nèi)的最高溫度可達多高？（外界大氣壓強p=1.0×105Pa，取g=10m/s2）

【答案】分析：（1）根據(jù)氣體的體積為V，摩爾體積為V求出摩爾數(shù)，在運用阿伏加德羅常數(shù)求出分子數(shù)．
（2）根據(jù)熱力學第一定律△U=W+Q求氣體的內(nèi)能變化．要注意各量的符號．
（3）根據(jù)壓強與溫度的關系分析可知：當限壓閥受到的向上的壓力等于限壓閥的重力和大氣壓力的合力時，氣體將排出鍋外，鍋內(nèi)氣體壓強不再升高，壓強達最大，此時溫度最高，對壓力閥研究，根據(jù)平衡條件求出最大壓強，即由壓強與溫度的關系求得最高溫度．
解答：解：（1）設鍋內(nèi)氣體分子數(shù)為n  
則 NA
（2）已知W=-1.5J，Q=-2.5J
根據(jù)熱力學第一定律△U=W+Q=-4J  
鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了4J   
（3）當限壓閥受到的向上的壓力等于限壓閥的重力和大氣壓力的合力時，氣體將排出鍋外，鍋內(nèi)氣體壓強不再升高，壓強達最大，此時溫度最高．
鍋內(nèi)最大壓強為  
代入數(shù)據(jù)得  p=2.4×105Pa    
此時水的沸點  ℃
答：（1）鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達式為NA．
（2）鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能減少了4J．
（3）鍋內(nèi)的最高溫度可達139℃．
點評：本題要懂得阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁．知道熱力學第一定律△U=W+Q 的物理意義．還要掌握氣體壓強的求法．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?南京模擬）[選修3-3模塊]
某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔，給壓力鍋加熱，當鍋內(nèi)氣體壓強達到一定值時，氣體就把壓力閥頂起．假定在壓力閥頂起時，停止加熱．
（1）若此時鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V0，阿伏加德羅常數(shù)為NA，寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達式．
（2）假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
（3）若已知某高壓鍋的壓力閥質(zhì)量為m=0.1kg，排氣孔直徑為d=0.3cm，則鍋內(nèi)氣體的壓強最大可達多少？設壓強每增加3.6×103Pa，水的沸點相應增加1℃，則鍋內(nèi)的最高溫度可達多高？（外界大氣壓強p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（供選修3-3模塊）
下面是某同學在題為《能源的利用和節(jié)約能源》的研究性學習中收集到的有關太陽能的資料．太陽能是人類最基本的能源，它無污染、無費用，這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長，當太陽光照射地面時，地面上每平方米在1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J，太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經(jīng)普遍出現(xiàn)在我們的生活中．該同學在網(wǎng)上下載到了某型號太陽能熱水器的有關資料：
容積（V） 100L
集熱管的采光面積（S） 1.5m2
效率（η） 40%
使用年限（y） 15年
（1）使用這種熱水器1小時能將多少太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能？
（2）該同學家每天大約需要100kg熱水，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要多少小時？（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃））（保留兩位有效數(shù)字）
（3）若已知太陽與地球表面的平均距離為r=1.5×1011m，試估算太陽的全部輻射功率．（保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?泗陽縣一模） （選做題）本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩題，并在相應答題區(qū)域內(nèi)作答．若三題都做，則按A、B兩題評分．
A．（選修3-3模塊）
（1）以下說法中正確的是
A．物體內(nèi)能取決于溫度、體積和物質(zhì)的量
B．布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映
C．浸潤和不浸潤均是分子力作用的表現(xiàn)
D．液晶對不同顏色光的吸收強度隨電場強度的變化而變化
（2）如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面積10cm2，大氣壓強1.0×105Pa，物重50N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計，緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60J的熱量，同時氣體對外做功10J的功，則封閉氣體的壓強將
不變
不變
選填“增加”、“減小”或“不變”），氣體內(nèi)能變化量為
50
50
J．
（3）用油膜法測量分子大小的實驗中，將濃度為的一滴油酸溶液，輕輕滴入水中，穩(wěn)定后形成了一層單分子油膜，測得一滴油酸溶液的體積為V0，形成的油膜面積為S，則油酸分子的直徑約為多少？如果把油酸分子看成是球形的，該滴油酸分子數(shù)約為多少？
B．（選修3-4模塊）
（1）下列說法中正確的有
A．不管光源與觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的光速是不變的
B．水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象
C．在光導纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象
D．聲源向靜止的觀察者運動，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率
（2）如圖1所示為一個向右傳播的t=0時刻的橫波波形圖，已知波從O點傳到D點用0.2s，該波的波速為
10
10
 m/s，頻率為
2.5
2.5
 Hz；t=0時，圖中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各質(zhì)點中，向y軸正方向運動的速率最大的質(zhì)點是
D
D

（3）圖2示是一透明的圓柱體的橫截面，其半徑R=20cm，折射率為
3
，AB是一條直徑，今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體，試求：
①光在圓柱體中的傳播速度；
②距離直線AB多遠的入射光線，折射后恰經(jīng)過B點．
C．（選修模塊3-5）
（1）下列說法正確的是
A．康普頓效應進一步證實了光的波動特性
B．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化
C．經(jīng)典物理學不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征
D．天然放射性元素的半衰期與環(huán)境的溫度有關
（2）90234Th是不穩(wěn)定的，能自發(fā)地發(fā)生衰變．
①完成90234Th衰變反應方程90234Th→91234Pa+．
②90234Th衰變?yōu)?SUB>86222Rn，共經(jīng)過
3
3
  次α衰變，
2
2
 次β衰變．
（3）光滑水平上有A、B兩輛小車，A、B兩車上分別固定一根條形磁鐵和兩根條形磁鐵（條形磁鐵是相同的），已知A車（包括車上的磁鐵）的質(zhì)量是B車（包括車上的磁鐵）質(zhì)量的4倍，當A車以已知速度v向靜止的B車運動時，當它們之間的距離縮短到某一極限值后又被彈開，然后各自以新的速度做勻速直線運動，設作用前后它們的軌跡在同一直線上，求當A、B之間距離最短時它們各自的速度．

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科目：高中物理 來源：2010年江蘇省揚州中學高三第四次模擬考試物理試題 題型：計算題

【選做題】請從A、B和C三小題中選定兩題作答，如都作答則按B、C兩題評分
A．(選修模塊3—3)(12分)
某學習小組做了如下實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖。

（1）(4分)在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是  ▲ 
A．該密閉氣體分子間的作用力增大
B．該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加
C．該密閉氣體的壓強是由于氣體重力而產(chǎn)生的
D．該密閉氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
（2）(4分)若某時刻該密閉氣體的體積為V，密度為ρ，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該密閉氣體的分子個數(shù)為    ▲   ；
（3）(4分)若將該密閉氣體視為理想氣體，氣球逐漸膨脹起來的過程中，氣體對外做了    0.6J的功，同時吸收了0.9J的熱量，則該氣體內(nèi)能變化了  ▲ J；若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內(nèi)氣體的溫度  ▲ (填“升高”或“降低”)。
B．(選修模塊3—4) (12分)
（1）(3分) 下列關于光和波的說法中，正確的是  ▲ 
A．赫茲預言了電磁波的存在
B．電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
C．光的衍射現(xiàn)象能說明光具有粒子性
D．光的偏振說明光波是橫波
（2）(4分) 三種透明介質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射如圖所示，設光在這三種介質(zhì)中的速率v1、v2、v3，則它們的大小關系是  ▲ 

A．v1>v2>v3                                    B．v1>v3> v2    C．v1<v2<v3   D．v2> v1>v3
（3）(5分)如圖所示，某列波在t=0時刻的波形如圖中實線，虛線為t=0.3s（該波的周期T>0.3s）時刻的波形圖。已知t=0時刻質(zhì)點P正在做加速運動，求質(zhì)點P振動的周期和波的傳播速度。

C．(選修模塊3—5) (12分)
（1） (3分)下列說法正確的是  ▲  ．
A．康普頓效應和電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性
B．α粒子散射實驗可以用來估算原子核半徑
C．核子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損，釋放出能量
D．氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小
（2）(4分) 2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中A為陰極，K為陽級。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓�，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極A，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓有的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是  ▲ 

A. 光電管陰極材料的逸出功為4.5eV
B. 若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零
C. 若用光子能量為12eV的光照射陰極A，光電子的最大初動能一定變大
D. 若用光子能量為9.5eV的光照射陰極A，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零
（3） (5分) 靜止的鐳核發(fā)生衰變，釋放出的粒子的動能為E0 ,假設衰變時能量全部以動能形式釋放出來，求衰變后新核的動能和衰變過程中總的質(zhì)量虧損。

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科目：高中物理 來源：2010年江蘇省高三第四次模擬考試物理試題 題型：計算題

【選做題】請從A、B和C三小題中選定兩題作答，如都作答則按B、C兩題評分

A．(選修模塊3—3)(12分)

某學習小組做了如下實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖。

（1）(4分)在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是  ▲ 

A．該密閉氣體分子間的作用力增大

B．該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加

C．該密閉氣體的壓強是由于氣體重力而產(chǎn)生的

D．該密閉氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

（2）(4分)若某時刻該密閉氣體的體積為V，密度為ρ，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該密閉氣體的分子個數(shù)為    ▲    ；

（3）(4分)若將該密閉氣體視為理想氣體，氣球逐漸膨脹起來的過程中，氣體對外做了    0.6J的功，同時吸收了0.9J的熱量，則該氣體內(nèi)能變化了  ▲  J；若氣球在膨脹過程中迅速脫離瓶頸，則該氣球內(nèi)氣體的溫度  ▲  (填“升高”或“降低”)。

B．(選修模塊3—4) (12分)

（1）(3分) 下列關于光和波的說法中，正確的是  ▲ 

A．赫茲預言了電磁波的存在

B．電磁波和機械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象

C．光的衍射現(xiàn)象能說明光具有粒子性

D．光的偏振說明光波是橫波

（2）(4分) 三種透明介質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面，發(fā)生折射如圖所示，設光在這三種介質(zhì)中的速率v1、v2、v3，則它們的大小關系是  ▲ 

A．v1>v2>v3                                      B．v1>v3> v2    C．v1<v2<v3    D．v2> v1>v3

（3）(5分) 如圖所示，某列波在t=0時刻的波形如圖中實線，虛線為t=0.3s（該波的周期T>0.3s）時刻的波形圖。已知t=0時刻質(zhì)點P正在做加速運動，求質(zhì)點P振動的周期和波的傳播速度。

C．(選修模塊3—5) (12分)

（1） (3分)下列說法正確的是  ▲   ．

A．康普頓效應和電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性

B．α粒子散射實驗可以用來估算原子核半徑

C．核子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損，釋放出能量

D．氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小

（2）(4分) 2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中A為陰極，K為陽級。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓�，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極A，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓有的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是  ▲ 

A. 光電管陰極材料的逸出功為4.5eV

B. 若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零

C. 若用光子能量為12eV的光照射陰極A，光電子的最大初動能一定變大

D. 若用光子能量為9.5eV的光照射陰極A，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零

（3） (5分) 靜止的鐳核發(fā)生衰變，釋放出的粒子的動能為E0 ,假設衰變時能量全部以動能形式釋放出來，求衰變后新核的動能和衰變過程中總的質(zhì)量虧損。

 

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