Question

物理--选修3-3
（1）科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件（即失重状态）下制造泡沫金属的实验．把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内，用太阳能将这些金属融化成液体，然后在融化的金属中冲进氢气，使金属内产生大量气泡，金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属．下列说法正确的是

 

．
A．失重条件下液态金属呈现球状是由于液体表面分子间只存在引力
B．在失重条件下充入金属液体 内的气体气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的约束
C．在金属冷凝过程中，气泡收缩变小，外界对气体做功，气体内能增加
D．泡沫金属物理性质各向异性，说明它是非晶体
（2）如图所示，上粗下细的圆筒竖直固定放置，粗筒部分的半径是细筒的2倍，筒足够长．细筒中两轻质活塞M、N间封有一定质量的理想空气，气柱长L=19.1cm，活塞M上方的水银深H=24.0cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计．开始时用外力向上托住活塞N，使之处于静止状态，水银面与细筒上端相平．现使下方活塞缓慢上移，直至M上方水银的

1

4

被推入粗筒中，求此过程中活塞N移动的距离．（设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强P₀相当于76.0cm高的水银柱产生的压强，不计轻质活塞的重力．）

Answer 1

分析：（1）正确解答本题需要掌握：表面张力的理解和应用；气体分子之间距离较大，分子力为零，一定质量的理想气体内能只要温度有关；正确理解晶体与非晶体区别．
（2）以被封闭气体为研究对象，气体做等温变化，尤其注意被封闭气体压强的变化．

解答：解：（1）A、分子之间同时存在引力和斥力，当r＞r₀时，分子力表现为引力，r＜r₀时分子力表现为斥力，故A错误；
B、由于表面张力的约束使充入金属液体内的气体气泡不能无限地膨胀，故B正确；
C、一定质量的气体内能由温度决定，因此金属冷凝过程中，温度降低，气体内能减小，故C错误；
D、各向异性或者各向异性不是晶体与非晶体的区别，如有的多晶体具有各向异性有的则各向同性，故D错误．
故选B．
 （2）气体变化是等温过程，该过程的初态压强为P₁，设末态的压强为P₂，有：
P₁=P₀+H  ①
水银的

1

4

被推入粗筒中，有：

s

4

×

H

4

=s×h   ②
p2=p0+

3

4

H+h         ③
由玻意耳定律得：
 P₁ LS=P₂ L′S₂ ④
下方活塞移动的距离：d=L-L/+

1

4

H   ⑤
联立①②②③④⑤解得：d=5.1cm．
故此过程中活塞N移动的距离为：d=5.1cm．

点评：（1）题考查了分子力、内能、晶体与非晶体等知识点，注意平时多加记忆和积累．
（2）题考查了理想气体状态方程的应用，难点在于求第二个状态的压强，注意由于横截面积不同导致的液面高度变化是不同的．