2020版高中物理第十章熱力學(xué)定律與氣體實驗定律的綜合問題課時作業(yè)新人教版

1、專題突破與題型專練熱力學(xué)定律與氣體實驗定律的綜合問題1.(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法中正確的是(AB)A.外界對物體做功,物體的內(nèi)能不一定增加B.不通過做功的過程,內(nèi)能也可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體C.不發(fā)生熱傳遞,物體內(nèi)能總保持不變D.外力對物體做1J的功,物體就一定增加1J的內(nèi)能解析:使物體的內(nèi)能改變的物理過程有兩種:一個是做功,另一個是熱傳遞.可以利用其中的一種過程來改變物體的內(nèi)能,也可以通過兩種過程共同來改變物體的內(nèi)能.2.(2019四川內(nèi)江檢測)(多選)下列說法中正確的是(AD)A.氣體的溫度升高時,并非所有分子的速率都增大B.盛有氣體的容器做減速運動時,容器中氣體的內(nèi)能隨之減

2、小C.理想氣體在等容變化過程中,氣體對外不做功,氣體的內(nèi)能不變D.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,其壓強一定增大解析:氣體的溫度升高,分子熱運動的平均速率增大,并非所有分子的速率都增大,故A正確;氣體的內(nèi)能為所有分子熱運動的動能和勢能之和,與機械運動無關(guān),故B錯誤;由熱力學(xué)第一定律U=W+Q,當W=0時不能確定U=0,故C錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,由玻意耳定律知,氣體壓強一定增大,故D正確.3.一定質(zhì)量的氣體在保持壓強恒等于1.0105Pa的狀況下,體積從20L膨脹到30L,這一過程中氣體從外界吸熱4103J,則氣體內(nèi)能的變化為(C)A.增加了5103JB.減少了5103JC.增加

3、了3103JD.減少了3103J解析:氣體等壓膨脹過程對外做功W=pV=1.0105Pa(30-20)10-3m3=1.0103J.這一過程氣體從外界吸熱Q=4103J.由熱力學(xué)第一定律U=W+Q,由于氣體對外做功,W應(yīng)取負值,則可得U=-1.0103J+4.0103J=3.0103J,即氣體內(nèi)能增加了3103J.故選項C正確.4.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示,充氣袋四周被擠壓時,假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體(AC)A.體積減小,內(nèi)能增大B.體積減小,壓強減小C.對外界做負功,內(nèi)能增大D.對外界做正功,壓強減小解析:袋內(nèi)氣體與外界無熱交換即Q=0,袋四周被

4、擠壓時,體積V減小,外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q,氣體內(nèi)能增大,則溫度升高,由=C知壓強增大,選項A,C正確,B,D錯誤.5.(多選)如圖所示,A,B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài),當氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(ABD)A.體積必然變大B.有可能經(jīng)過體積減小的過程C.外界必然對氣體做功D.氣體必然從外界吸熱解析:連接OA,OB,得到兩條等容線,故有VBVA,所以A正確.由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程,所以可先從A狀態(tài)減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài),故B正確.因為氣體體積增大,所以是氣體對外界做功,C錯誤.因為氣體對外界做功,而氣體的溫度又升高,內(nèi)能增

5、大,由熱力學(xué)第一定律知氣體一定從外界吸熱,D正確.6.一定質(zhì)量的理想氣體(分子力不計),體積由V膨脹到V,如果通過壓強不變的過程實現(xiàn),對外做功大小為W1,傳遞熱量的值為Q1,內(nèi)能變化為U1,如果通過溫度不變的過程來實現(xiàn),對外做功大小為W2,傳遞熱量的值為Q2,內(nèi)能變化為U2,則(B)A.W1W2,Q1U2B.W1W2,Q1Q2,U1U2C.W1U2D.W1=W2,Q1Q2,U1U2解析:第一種情況,根據(jù)=C可知,氣體壓強不變,體積增大,因此溫度升高,U10,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1=Q1-W1;第二種情況,氣體等溫變化,U2=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2=Q2-W2,第二種情況下,壓強減小,體

6、積變化相同,因此W1W2,且U1U2=0,因此Q1Q2.7.(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個過程ab,bc,ca回到原狀態(tài),其pT圖象如圖所示.下列判斷正確的是(ADE)A.過程ab中氣體一定吸熱B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C.過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱量D.a,b和c三個狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動能最小E.b和c兩個狀態(tài)中,單位面積容器壁單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同解析:由pT圖象可知過程ab是等容變化,溫度升高,內(nèi)能增加,體積不變,由熱力學(xué)第一定律可知過程ab一定吸熱,選項A正確;過程bc溫度不變,即內(nèi)能不變,由于過程bc體積增大,所以氣體對外

7、做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體一定吸收熱量,選項B錯誤;過程ca壓強不變,溫度降低,內(nèi)能減少,體積減小,外界對氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,放出的熱量一定大于外界對氣體做的功,選項C錯誤;溫度是分子平均動能的標志,由pT圖象可知,a狀態(tài)氣體溫度最低,則平均動能最小,選項D正確;b,c兩狀態(tài)溫度相等,分子平均動能相等,由于壓強不相等,所以單位面積容器壁單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同,選項E正確.8.(2019河南洛陽檢測)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c,吸收了340J的熱量,并對外做功120J.若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時,對外做功40J,則這一過程中氣體(選

8、填“吸收”或“放出”)J熱量.解析:對該理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c,由熱力學(xué)第一定律可得U=Q+W=340J-120J=220J,即從a狀態(tài)到c狀態(tài),理想氣體的內(nèi)能增加了220J;若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時,對外做功40J,此過程理想氣體的內(nèi)能增加還是220J,所以可以判定此過程是吸收熱量,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W,得Q=U-W=220J+40J=260J.答案:吸收2609.(1)如圖所示,在斯特林循環(huán)的pV圖象中,一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B,C和D后再回到狀態(tài)A,整個過程由兩個等溫和兩個等容過程組成.BC的過程中,單位體積中的氣體分子數(shù)目(選填“增大

9、”“減小”或“不變”).(2)如圖所示,在AB和DA的過程中,氣體放出的熱量分別為4J和20J.在BC和CD的過程中,氣體吸收的熱量分別為20J和12J.求氣體完成一次循環(huán)對外界所做的功.解析:(1)BC過程為等容過程,單位體積中的氣體分子數(shù)目不變.(2)完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變,U=0,吸收的熱量Q=(20+12-4-20)J=8J,由熱力學(xué)第一定律U=Q+W得,W=-8J,氣體對外界所做的功為8J.答案:(1)不變(2)8J教師備用1在如圖所示的坐標系中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程:第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對該氣體做功為6J;第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,

10、該氣體從外界吸收的熱量為9J.圖線AC的反向延長線過坐標原點O,B,C兩狀態(tài)的溫度相同,理想氣體的分子勢能為零.求:(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,該氣體對外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1;(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2.解析:(1)由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,氣體發(fā)生等容變化該氣體對外界做的功W1=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1=W1+Q1內(nèi)能的增量U1=Q1=9J.(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,體積減小,溫度升高該氣體內(nèi)能的增量U2=U1=9J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2=W2+Q2從外界吸收的熱量Q2=U2-W2=3J.答案:(1)09J(2)9J3J教師備用2如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置,開始時封閉的空氣柱長度為22cm,現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體,使封閉的空氣柱長度為2cm,人對活塞做功100J,大氣壓強為p0=1105Pa,不計活塞的重力.問:(1)若用足夠長的時間緩慢壓縮,求壓縮后氣體的壓強多大?(2)若以適當?shù)乃俣葔嚎s氣體,向外散失的熱量為20J,則氣體的內(nèi)能增加多少?(活塞的橫截面積S=1cm2)解析:(1)設(shè)壓縮后氣體的