Question

【题目】[物理——选修3-3]

（1）下列说法正确的是_________．

A．空气中PM2.5的运动属于分子热运动

B．热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体

C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力

D．随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小

E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢

（2）竖直平面内有一直角形内径处处相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，最初AB段处于水平状态，中间有一段水银将气体封闭在A端，各部分尺寸如图所示，外界大气压强p0=75cmHg．

(i)若从C端缓慢注入水银，使水银与C端管口平齐，需要注入水银的长度为多少________？

(ii)若在竖直平面内将玻璃管顺时针缓慢转动90°，最终AB段处于竖直、BC段处于水平位置时，封闭气体的长度变为多少___________？（结果保留三位有效数字）

Answer 1

【答案】 BCE 24cm 23.4cm

【解析】（1）空气中PM2.5是固体颗粒，它的运动不属于分子热运动，选项A错误；热量总是自发的从温度较高的物体传递到温度较低的物体上，即从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体，选项B正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，选项C正确；随着分子间距离的增大，分子间作用力先减小后增加，再减小；分子势能先减小，后增加，选项D错误；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，选项E正确；故选BCE.

（2）(i)以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l1＝30cm－10cm＝20cm时的压强为p1；当两侧水银面的高度差为h＝25 cm时，空气柱的长度为l2，压强为p2．

由玻意耳定律得p1l1＝p2l2

其中p1＝（75＋5）cmHg＝80cmHg，p2＝（75＋25）cmHg＝100cmHg

解得l2＝16cm，

故需要注入的水银长度l＝20cm－16cm＋25cm－5cm＝24cm

(ii)设顺时针转动90°后，水银未溢出，且AB部分留有x长度的水银，

由玻意耳定律得p1l1＝（p0－x）（l－x），其中l＝30cm

解得x1＝cm＝6.6cm＞0符合题意，

x2＝cm不合题意，舍去．

故最终封闭气体的长度为l－x＝23.4cm