Question

（2011?江苏）（1）如图1所示，一淙用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
（2）如图2所示，内壁光滑的气缸水平放置．一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为P₀．现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V₁增大为V₂．则在此过程中，气体分子平均动能

增大

（选增“增大”、“不变”或“减小”），气体内能变化了

Q-P₀（V₂-V₁）

．
（3）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg?mol^-1，密度ρ=0.895×10³kg?m^-3．若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？（取N_A=6.02×10²³mol^-1．球的体积V与直径D的关系为V=

1

6

πD³，结果保留一位有效数字）

Answer 1

分析：（1）考查热力学第一定律和热力学第二定律．
（2）考查气体实验定律和热力学第一定律，要注意功的求解W=P₀sL=P₀（SL_2-SL₁）=P₀（V₂-V₁）．
（3）考查油膜法测分子直径．

M

ρ

是摩尔体积V_mol，

vmol

NA

就是单个分子的体积，然后根据v₀=

4πr3

3

求出分子的半径r，得出分子直径D从而求出油膜的面积．

解答：解：（1）A、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功．故A错误．
B、要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供．故B错误．
C、转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误．
D、根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量．故D正确．
故选D．
（2）在对气缸缓慢加热的过程中封闭气体的压强保持不变，故气体发生等压变化，根据

V1

T1

=

V2

T2

，由于V₂＞V₁，所以T₂＞T₁．物体温度升高分子平均动能增大；
根据热力学第一定律△U=Q+W，其中W=P₀sL=P₀（SL_2-SL₁）=P₀（V₂-V₁），故W=Q-P₀（V₂-V₁）
故本题的答案为：增大；Q-P₀（V₂-V₁）．
（3）一个油酸分子的体积 V=

M

ρNA

由球的体积与直径的关系得分子直径D=

6M πρNA

最大面积 S=

1×10-8m3

D

代入数据解得S=10m²．

点评：考纲对3-3要求较低，故题目比较简单，所以只要加强对基本概念的理解然后做些基础题即可．