2023年高考模擬理綜物理選編：熱力學(xué)定律（解析版）

高考模擬系列熱力學(xué)定律

一、單項(xiàng)選擇題〔5〕

1.一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)分子之間作用力，在壓縮過(guò)程中與外界沒(méi)有熱交換，那么（

）

A.外界對(duì)氣體做功，溫度降低，內(nèi)能減小

B.外界對(duì)氣體做功，溫度升高，內(nèi)能增大

C.氣體對(duì)外界做功，溫度降低，內(nèi)能增大

D.氣體對(duì)外界做功，溫度升高，內(nèi)能減小

?B

?【分析】

忽略氣體分子之間的作用力，那么氣體分子間無(wú)勢(shì)能，該氣體是理想氣體，內(nèi)能等于分

子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷內(nèi)能的變化情況，從而分析溫度的變化。

解決此題的關(guān)鍵是要正確判斷氣體做功的正負(fù)，要知道一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只跟溫

度有關(guān)。在運(yùn)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要注意各個(gè)量的符號(hào).

【解答】

48、外界對(duì)氣體做功，W>0,氣體與外界沒(méi)有熱交換，Q=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=Q+W知△〃>（）,即氣體的內(nèi)能增大，而一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有

關(guān)，所以氣體的溫度升高，故4錯(cuò)誤，B正確。

CD、氣體對(duì)外界做功，W<0,氣體與外界沒(méi)有熱交換，Q=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△[/=（?+勿知4〃<0,即氣體的內(nèi)能減小，溫度降低，故CD錯(cuò)誤。

應(yīng)選瓦

2.關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）

A.但凡能量守恒的過(guò)程就一定會(huì)發(fā)生

B.摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程

C.空調(diào)機(jī)既能致熱又能制冷，說(shuō)明熱傳遞不存在方向性

D.由于能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)

?B

?解：A、各種物理過(guò)程能量是守恒的，但是自然界的宏觀過(guò)程具有方向性，故4錯(cuò)誤；

8、通過(guò)摩擦生熱，能量耗散了，即能量可以利用的品質(zhì)降低了，這是不可逆過(guò)程，故

B正確；

C、空調(diào)機(jī)既能致熱又能制冷，但是要耗電，即熱傳遞有方向性，熱量只能自發(fā)地由高

溫物體傳向低溫物體，故C錯(cuò)誤；

。、雖然總能量守恒，但隨著能量耗散，能量可以利用的品質(zhì)降低了，故D錯(cuò)誤；

應(yīng)選8.

熱力學(xué)第二定律反映了自然界的宏觀過(guò)程具有方向性，雖然總能量守恒，但能量可以利

用的品質(zhì)降低了.

此題關(guān)鍵是根據(jù)熱力學(xué)第二定律進(jìn)行分析，即能量雖然守恒，但熱過(guò)程具有方向性，故

熱機(jī)的效率一定小于百分之百.

3.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）

A.液體分子的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為布朗運(yùn)動(dòng)

B.物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加

C.物體溫度升高，其中每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能均增大

D.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對(duì)器壁的持續(xù)頻繁的撞擊

?D

?解：A、布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體當(dāng)中的固體顆粒的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，是液體分子無(wú)規(guī)那

么熱運(yùn)動(dòng)的反映，故A錯(cuò)誤；

B、由公式AUnW+Q知做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，物體從外界吸收熱量假設(shè)

同時(shí)對(duì)外界做功，那么內(nèi)能不一定增加，故B錯(cuò)誤；

C、溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，物體溫度升高，不是

每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能均增大。故C錯(cuò)誤；

。、氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對(duì)器壁的持續(xù)頻繁的撞擊，故。正確

應(yīng)選：Do

布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體當(dāng)中的固體顆粒的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，是液體分子無(wú)規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)的

反映，溫度越高，懸浮微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈；做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能；

溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；根據(jù)氣體壓強(qiáng)的意義分析

氣體的壓強(qiáng).

該題考查3-3的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，掌握布朗運(yùn)動(dòng)的概念和決定因素，知道熱力學(xué)第

一定律的公式是處理這類(lèi)問(wèn)題的金鑰匙.

4.關(guān)于熱現(xiàn)象，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）

A.物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變

B.物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大

C.外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增加

D.物體放出熱量，物體的內(nèi)能一定減小

?8

?解：A、物體的內(nèi)能與物體的體積、溫度、摩爾數(shù)等因素都有關(guān)，所以溫度不變，其

內(nèi)能不一定不變。故A錯(cuò)誤；

氏溫度是分子熱平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，相

反，溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。故B正確；

C、做功與熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，假設(shè)外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放出熱量，

那么物體的內(nèi)能不一定增加。故C錯(cuò)誤；

。、做功與熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，假設(shè)物體放出熱量，同時(shí)外界對(duì)物體做功,

那么物體的內(nèi)能不一定減小，故。錯(cuò)誤；

應(yīng)選:B.

物體的內(nèi)能與物體的體積、溫度、摩爾數(shù)等因素都有關(guān)，溫度是分子熱平均動(dòng)能的標(biāo)志；

做功與熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能。由此分析即可。

解決此題的關(guān)鍵是要掌握溫度的微觀意義，知道溫度是分子熱平均動(dòng)能的標(biāo)志.明確內(nèi)

能與物體的體積、溫度、摩爾數(shù)等因素有關(guān)。

5.如下圖，一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過(guò)圖線ATBTCTA的

狀態(tài)變化過(guò)程，AB的延長(zhǎng)線過(guò)。點(diǎn)，。與縱軸平行,由圖線

可知（）/,4

A.4TB過(guò)程壓強(qiáng)不變，氣體對(duì)外做功

B.C過(guò)程壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體做功

C.CT4過(guò)程壓強(qiáng)不變，氣體對(duì)外做功

D.CT4過(guò)程壓強(qiáng)減小，外界對(duì)氣體做功

?B

?【分析】

由圖示圖象判斷氣體的狀態(tài)變化過(guò)程，應(yīng)用氣態(tài)方程判斷氣體體

積如何變化，然后應(yīng)用氣體的體積增大的過(guò)程中對(duì)外做功，體積

減小的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功。

此題考查氣體的狀態(tài)方程中對(duì)應(yīng)的圖象，要抓住在P-7圖象中等壓線為過(guò)原點(diǎn)的直線.

解決此類(lèi)題目得會(huì)從圖象中獲取有用信息，判斷出氣體情況，內(nèi)能變化情況，然后利用

熱力學(xué)第一定律即可做出正確得分析。

【解答】

如圖做過(guò)C的等容線，那么體積相等的情況下，C的溫度高，所以C的壓強(qiáng)一定比AB

兩點(diǎn)的壓強(qiáng)大。

A、由圖示可知，AB過(guò)程，氣體體積與熱力學(xué)溫度成正比，那么氣體發(fā)生等壓變化，氣

體壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，故A錯(cuò)誤；

3、如圖做過(guò)C的等容線，那么體積相等的情況下，C的溫度高，所以C的壓強(qiáng)一定比

48的壓強(qiáng)大，由圖可知體積減小，外界對(duì)氣體做功；故8正確；

C、D、C的壓強(qiáng)一定比A3兩點(diǎn)的壓強(qiáng)大，所以C-4過(guò)程壓強(qiáng)減??；由圖可知?dú)怏w的

體積增大，氣體對(duì)外界做功.故CO錯(cuò)誤。

應(yīng)選瓦

二、多項(xiàng)選擇題〔16〕

6.以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）

A.一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能隨著溫度升高一定增大

B.第一類(lèi)水動(dòng)機(jī)和第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律

C.當(dāng)分子間距時(shí)，分子間的引力隨著分子間距的增大而增大，分子間的斥力

隨著分子間距的增大而減小，所以分子力表現(xiàn)為引力

D.大霧天氣學(xué)生感覺(jué)到教室潮濕，說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大

E.一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中分子勢(shì)能一定是增大的

?ADE

?解：A、一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)能越大，故4正確.

以第一類(lèi)水動(dòng)機(jī)研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)研制失敗的

原因并不是違背了能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律,故8錯(cuò)誤.

C、當(dāng)分子間距時(shí)，分子間的引力和斥力都隨著分子間距的增大而減小，而且斥

力減小更快，所以分子力表現(xiàn)為引力.故C錯(cuò)誤.

。、相對(duì)濕度為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下的飽和蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)，大氣中相

對(duì)濕度越大，水氣蒸發(fā)也就越慢，人就感受到越潮濕，故大霧天氣學(xué)生感覺(jué)到教室潮濕，

說(shuō)明教室內(nèi)的相對(duì)濕度較大.故D正確.

E、一定質(zhì)量的單晶體在熔化過(guò)程中溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，所吸收的熱量全

部用來(lái)增大分子勢(shì)能，故E正確.

應(yīng)選：ADE

一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān).第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)失敗的原因是違背了熱力學(xué)第

二定律.根據(jù)分子斥力和引力都隨分子間距增大而減小，斥力減小更快，來(lái)分析分子力

的性質(zhì).在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越大，水氣蒸發(fā)也就越慢，人就感受到越

潮濕.單晶體在熔化過(guò)程溫度不變，根據(jù)能量守恒定律分析分子勢(shì)能的變化.

此題考查了熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、溫度的微觀意義、晶體的特點(diǎn)等，知識(shí)

點(diǎn)多，關(guān)鍵要記住相關(guān)規(guī)律.

7.以下說(shuō)法中正確是（）

A.相對(duì)濕度是指大氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水蒸氣的飽和氣壓的比值

B.橡膠無(wú)固定熔點(diǎn)，是非晶體

C.知道氣體的體積和氣體分子的個(gè)數(shù)就可求出氣體分子的體積

D.熱機(jī)的效率總小于1

E.對(duì)于同一種氣體，溫度越高，所有分子的平均動(dòng)能都會(huì)越大

?ABD

?解：A、根據(jù)相對(duì)濕度的定義，相對(duì)濕度是指大氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫度下水

蒸氣的飽和氣壓的比值，故A正確；

8、橡膠是非晶體，無(wú)固定熔點(diǎn)，故3正確；

C、氣體分子之間的距離大于分子的大小，由氣體的體積和氣體分子的個(gè)數(shù)，不能估算

出該種氣體分子的大小.故C錯(cuò)誤；

。、根據(jù)熱力學(xué)第二定律不管通過(guò)什么方法，都不可以使熱機(jī)的效率到達(dá)

1高考模擬系列Vs，故。正確；

從溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)的分子沒(méi)有意

義，對(duì)于同一種氣體，溫度升高，不是所有分子的平均動(dòng)能都會(huì)越大，故E錯(cuò)誤；

應(yīng)選：ABD

空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢；液體外表層

分子間距離大于液體內(nèi)局部子間距離，故液體外表存在張力；由氣體的體積和氣體分子

的個(gè)數(shù)，不能估算出該種氣體分子的大小；溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志.

此題考查相對(duì)濕度、晶體與非晶體的區(qū)別、熱力學(xué)第二定律等熱學(xué)的知識(shí).在平時(shí)的學(xué)

習(xí)過(guò)程中多加積累即可，要注意溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)

規(guī)律，對(duì)單個(gè)的分子沒(méi)有意義.

8.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）

A.在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)不為零

B.無(wú)論技術(shù)怎樣改良，熱機(jī)的效率都不可能到達(dá)1高考模擬系處/。

C.氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積的分子數(shù)和溫度有

關(guān)

D.機(jī)械能不可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

E.但凡不違背能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，都是能實(shí)現(xiàn)的

-ABC

?解：4氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，與是否失重?zé)o關(guān)；在完

全失重的情況下，氣體分子運(yùn)動(dòng)不停止，對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零；故A正確；

8、根據(jù)熱力學(xué)第二定律，無(wú)論技術(shù)怎樣改良，熱機(jī)的效率都不可能到達(dá)

1高考模擬系列先^B正確；

B、根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義可知，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位

體積的分子數(shù)和溫度有關(guān)；故C正確；

C、機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能在一定的條件下也可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.故。錯(cuò)

誤.

根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，所有的和熱現(xiàn)象有關(guān)的過(guò)程都有一定的方向性，所以不

違背能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，也不一定能實(shí)現(xiàn)的故E錯(cuò)誤.

應(yīng)選：ABC

根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義分析壓強(qiáng)；滿足能量守恒定律的宏觀過(guò)程不一定可以自發(fā)進(jìn)行;

燧是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度.不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，

而不產(chǎn)生其他影響.

此題考查熱力學(xué)第二定律、壓強(qiáng)的微觀意義與內(nèi)能等，要注意明確對(duì)熱力學(xué)第二定律的

理解應(yīng)全面分析，不能斷章取義.

9.以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）

A.液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體的各向異性特征

B.常溫常壓下，一定質(zhì)量的氣體被絕熱壓縮后，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都會(huì)增加

C.一質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大，說(shuō)明每秒撞擊單位面積器壁

的分子數(shù)增多

D.用油膜法測(cè)出油分子的直徑后，只要再知道油的摩爾質(zhì)量，就能計(jì)算出阿伏伽

德羅常數(shù)

E.空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度

?ACE

?解：4液晶具有液體和晶體的共同特性，即液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體

的各向異性特性，故A正確.

8、一定質(zhì)量的氣體被絕熱壓縮后，內(nèi)能增大，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，但由

于分子運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)那么，不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都會(huì)增加.故B錯(cuò)誤.

C、一質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)，體積減小，由pU=c,知壓強(qiáng)增大，溫度不變時(shí)分子的

平均動(dòng)能不變，說(shuō)明每秒撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C正確.

。、用油膜法測(cè)出油分子的直徑后，只知道油的摩爾質(zhì)量，不能計(jì)算出每摩爾油分子的

數(shù)目，即不能算出阿伏伽德羅常數(shù).故。錯(cuò)誤.

員根據(jù)相對(duì)濕度的定義知，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫做

空氣的相對(duì)濕度，故E正確.

應(yīng)選：ACE.

液晶具有液體和晶體的共同特性.分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)那么的.溫度是氣體分子平均動(dòng)能變

化的標(biāo)志，氣體的壓強(qiáng)與分子的平均動(dòng)能和氣體分子數(shù)密度有關(guān),只要知道油的摩爾質(zhì)

量和油分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù).空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)

水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度.

解決此題的關(guān)鍵要掌握熱力學(xué)的根底知識(shí)，知道溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，記住相對(duì)

濕度的定義等知識(shí).

三、填空題〔1〕

10.快遞公司用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎

品，如下圖.假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界沒(méi)有熱交換，當(dāng)充

氣袋四周被擠壓時(shí)，袋內(nèi)氣體壓強(qiáng)（填“增

大"、"減少"或"不變"），對(duì)外界（填“做

正功〃、“做負(fù)功”或"不做功"）.

?增大；做負(fù)功

?解：充氣袋四周被擠壓時(shí)，袋內(nèi)氣體體積減?。?/p>

氣體的體積減小，故外界對(duì)氣體做正功，由于與外界無(wú)熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律,

內(nèi)能增加；

內(nèi)能增加那么溫度增加，根據(jù)牛=c,氣體的壓強(qiáng)一定增加；

外界對(duì)氣體做正功，故氣體對(duì)外界做負(fù)功；

故?為：增大、做負(fù)功

充氣袋四周被擠壓時(shí)，外界對(duì)氣體做功，無(wú)熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析內(nèi)能的變

化.

對(duì)于氣體，常常是氣態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用，當(dāng)氣體的體積減小時(shí)，外界

對(duì)氣體做正功，相反體積增大時(shí)，氣體對(duì)外界做正功.

四、實(shí)驗(yàn)題探究題〔2〕

11.給一定質(zhì)量的溫度為0℃的水加熱，在水的溫度由（TC上升到4汽的過(guò)程中，水的體

積隨著溫度的升高反而減小，我們稱(chēng)之為“反常膨脹”。查閱資料知道：在水反常

膨脹的過(guò)程中，體積減小是由于水分子之間的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但所有水分子間的

總勢(shì)能是增大的。由此可知，反常膨脹時(shí)，水分子的平均動(dòng)能（選填"增大”

“減小”或"不變”），吸收的熱量（選填“大于”"小于”或"等于"）所

有水分子的總勢(shì)能增加量。

?增加；大于

?解：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；分子的平均動(dòng)能

增大，所有水分子間的總勢(shì)能增大，內(nèi)能是增大的；反常膨脹水對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)

第一定律，吸收的熱量大于所有水分子的總勢(shì)能增加量。

故?為：增大；大于。

溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大;在水反常膨脹的過(guò)程中，

所有水分子間的總勢(shì)能是增大的，說(shuō)明了分子之間的相互作用力對(duì)分子做負(fù)功。

明確溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，注意是大量分子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；分子之間的相互作用力

對(duì)分子做負(fù)功，水分子間的總勢(shì)能增大；分子之間的相互作用力對(duì)分子做正功，水分子

間的總勢(shì)能減小，與彈簧的彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系是相似的。

12.如下圖，某同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度計(jì)，一個(gè)容器連接橫截面積為S的足夠長(zhǎng)的

直管，用一滴水銀封閉了一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度7。時(shí)水銀滴停在。點(diǎn)，封閉氣體

的體積為％,大氣壓強(qiáng)不變，不計(jì)水銀與管壁間的摩擦。

①設(shè)上述氣體某過(guò)程從外界吸熱5.Q/,內(nèi)能增加3.5/,那么氣體對(duì)外做功J。

②假設(shè)環(huán)境溫度緩慢變化，求水銀滴相對(duì)0點(diǎn)移動(dòng)距離尤隨封閉氣體熱力學(xué)溫度T

的變化關(guān)系。

?0.15

?解：①由熱力學(xué)第一定律有：△(/=<?+〃

解得：W=△U-Q=3.5/-5.0/=-0.15;

即氣體對(duì)外做功：IIH<115./

②氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律有￡=等

解得…畸甘

答：①氣體對(duì)外做功0.15/；

②假設(shè)環(huán)境溫度緩慢變化，水銀滴相對(duì)。點(diǎn)移動(dòng)距離x隨封閉氣體熱力學(xué)溫度了的變

化關(guān)系為％=黑一晟。

①根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解氣體對(duì)外做功；

②環(huán)境溫度緩慢變化，那么水銀緩慢運(yùn)動(dòng)，氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律求解移

動(dòng)距離X隨封閉氣體熱力學(xué)溫度T的變化關(guān)系。

利用理想氣體狀態(tài)方程解題，關(guān)鍵是正確選取狀態(tài)，明確狀態(tài)參量，尤其是正確求解被

封閉氣體的壓強(qiáng)，這是熱學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，要加強(qiáng)訓(xùn)練，加深理解。

五、計(jì)算題〔4〕

13.如下圖，一圓柱形絕熱氣缸豎直放置，通過(guò)絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，

活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.2po,活塞的橫截面積為S,與容器底部相距人，此時(shí)

活塞處于平衡狀態(tài)，氣體的溫度為7。現(xiàn)在活塞上放置一個(gè)質(zhì)量與活塞質(zhì)量相等的物

塊，活塞下降了*后到達(dá)穩(wěn)定，氣體的溫度為A再通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣

體吸收熱量Q時(shí)活塞緩慢向上移動(dòng)，恰好回到原來(lái)的位置并靜止，此時(shí)氣體的溫度

為72大氣壓強(qiáng)為Po,重力加速度為g，不計(jì)活塞與氣缸間的摩擦，不計(jì)理想氣體的

重力勢(shì)能，求：

①T1與To的比值和72與70的比值；

②加熱過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加量.

?解：(1)放上物塊后，由理想氣體狀態(tài)方程可知：

9

1.2P0V_l-^o-To^

To=7\

解得：?=§

/o6U

當(dāng)加熱后回到原位置時(shí)，由查理定律可知：

1.2P。=1.4P0

丁二丁

解得：7

10b

(2)在加熱過(guò)程中，為等壓變化，當(dāng)上升看過(guò)程中對(duì)外做功為：

h1

W~AP°S'10=25P°Sh

故內(nèi)能增加量為：AU=Q_女P°sh

答：①A與式)的比值和0與的比值分別為63：60,7：6；

②加熱過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加量Q-支Posh

?(1)利用理想氣體狀態(tài)方程即可求得溫度之比，注意找出初末狀態(tài)即可；

(2)在加熱過(guò)程中，氣體對(duì)外做功，由皿=PS4/t求的對(duì)外做功，由△〃=(2+〃求的

內(nèi)能增加量

此題確做功與熱量的正負(fù)確實(shí)定是解題的關(guān)鍵；對(duì)氣體正確地進(jìn)行受力分析，求得兩個(gè)

狀態(tài)的壓強(qiáng)是解題的關(guān)鍵.屬于中檔題.

14.如下圖，一輕活塞將體積為V、溫度為2ro的理想氣體，密封在內(nèi)

壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸內(nèi).大氣壓強(qiáng)為P0,大氣的溫度為7o,氣

體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U=aT(a為正常數(shù)).在氣缸內(nèi)氣體溫度

緩慢降為7。的過(guò)程中，求：

①氣體內(nèi)能減少量AU；

②氣體放出的熱量Q.

?解：①由題意可知?dú)怏w內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U=aT,所以開(kāi)始時(shí)氣體的內(nèi)能：U1=

a-2T0

末狀態(tài)：U2=aToi

內(nèi)能的減?。骸鱑=七一%=叫

②設(shè)溫度降低后的體積為V,由查理定律那么：套=￡

外界對(duì)氣體做功：w=p0(y-V)

熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q

解得：Q=TPoU+a7o

答：①氣體內(nèi)能減少量△(/是a%；

②氣體放出的熱量是：P0V+aT0.

?(1)結(jié)合題目給出的條件即可求出氣體內(nèi)能減少量；

(2)找出初狀態(tài)和末狀態(tài)的物理量，由查理定律和蓋?呂薩克定律求體積，根據(jù)功的公式

和內(nèi)能表達(dá)式求放出的熱量.

此題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用和熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，注意氣體的初末的狀態(tài)

參量是解答的關(guān)鍵，難度適中.

15.如下圖，豎直放置。形玻璃管與容積為%=15cnt3的金屬球形容

器連通，玻璃管左側(cè)橫截面積為右側(cè)橫截面積的4倍.右側(cè)玻璃管?

和球形容器中用水銀柱封閉一定質(zhì)量的理想氣體.開(kāi)始時(shí)，U形玻璃I'I；.

管右側(cè)水銀面比左側(cè)水銀面高出均=15cm,右側(cè)玻璃管內(nèi)水銀柱IJI'

上方空氣柱長(zhǎng)d=9cm.現(xiàn)緩慢向左管中參加水銀，使兩邊水銀柱丫；

到達(dá)同一高度，玻璃管和金屬球?qū)崃己?(大氣壓％=75cmHg,

U形玻璃管的右側(cè)橫截面積為S=lcm2).求：

①此過(guò)程中被封氣體內(nèi)能如何變化？吸熱還是放熱？

②需要參加的水銀體積.

?解：①氣體溫度不變，那么內(nèi)能不變；向左管中參加水銀時(shí)，外界對(duì)氣體做功，根

據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+皿可知，封閉氣體要放熱.

②初態(tài)：Pi=Po-Ph=(75—IS)cmHg=60cmHg,匕=%+h0S=(15+9x

l)cm3=24cm3

末態(tài)：p2=75cmHg,

溫度不變，根據(jù)玻意耳定律：。1匕=「2%，

3

解得：V2=19.2cm.

P2

右側(cè)水銀柱上升的高度4k=鋁=4.8cm

左側(cè)水銀柱上升的高度4h2=擔(dān)+△九1=19.8cm

所以需要參加的水銀體積為V=S△心+4S△%=84cm3.

答：

①此過(guò)程中被封氣體內(nèi)能不變，是放熱.

②需要參加的水銀體積為84cm3.

?①氣體經(jīng)歷等溫變化，溫度不變，內(nèi)能不變，被壓縮時(shí)外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力

學(xué)第一定律判斷吸放熱情況.

②根據(jù)玻璃管兩邊的液面差，求出兩個(gè)狀態(tài)下氣體的壓強(qiáng)和體積，根據(jù)氣態(tài)方程即可

求解.

利用理想氣體狀態(tài)方程解題，關(guān)鍵是正確選取狀態(tài)，明確狀態(tài)參量，尤其是正確分析被

封閉氣體的壓強(qiáng)，這是熱學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，要加強(qiáng)訓(xùn)練，加深理解.

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