14-4熱力學定律與能量守恒定律同步練

第十四章熱學（四）熱力學定律與能量守恒定律1.（2021?天津等級考）（多選）列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、汽缸及內封的一定質量的氣體構成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時汽缸內氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時汽缸內氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若汽缸內氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中（）A.上下乘客時，氣體的內能不變B.上下乘客時，氣體從外界吸熱C.劇烈顛簸時，外界對氣體做功D.劇烈顛簸時，氣體的溫度不變.如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側充有

理想氣體，隔板右側與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，

氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸。待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活想體里氣真空；.TFTX一產(chǎn)塞，將氣體壓回到原來的體積。假設整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是（）A.氣體自發(fā)擴散前后內能相同B.氣體在被壓縮的過程中內能增大C.在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功.（多選）如圖所示是某噴水壺示意圖。未噴水時閥門K閉合，壓

下壓桿A可向瓶內儲氣室充氣。多次充氣后按下按柄B打開閥門K,

水會自動經(jīng)導管從噴嘴噴出。儲氣室氣體可視為理想氣體，充氣和噴

水過程溫度保持不變，貝∣l（）A.充氣過程中，儲氣室內氣體的內能增大B.充氣過程中，儲氣室內氣體分子平均動能減小C.噴水過程中，儲氣室內氣體壓強減小D.噴水過程中，儲氣室內氣體放熱.（2021?海南高考）（多選）如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)。出

發(fā)，經(jīng)過等容過程到達狀態(tài)6,再經(jīng)過等溫過程到達狀態(tài)c,直線或過

原點。則氣體（）A.在狀態(tài)C的壓強等于在狀態(tài)α的壓強B.在狀態(tài)b的壓強小于在狀態(tài)C的壓強C.在的過程中內能保持不變D.在。一6的過程對外做功.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)α依次經(jīng)過狀態(tài)AC和

d再回到狀態(tài)。的過程，是溫度為I；的等溫過程，c-d是溫度為

T2的等溫過程，b-c和d-a為絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），這

就是著名的“卡諾循環(huán)”?？ㄖZ循環(huán)構建了從單一熱源吸收熱量用來做

功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機的效率為〃=1—，。下列說法正確的是（）A.a→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B?b→C過程氣體對外做的功小于氣體內能的減少量C.c→d過程單位時間內碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D.由卡諾循環(huán)可知熱機效率可能達到100%.如圖所示，用帶孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶內迅速打氣，在瓶塞彈出

前，外界對氣體做功15?橡皮塞的質量為208，橡皮塞被彈出的速度為10m/s,

若橡皮塞增加的動能占氣體對外做功的10%,瓶內的氣體可視為理想氣體。則瓶

內氣體的內能變化量為J,瓶內氣體的溫度（選填“升高”“不變”或“降低”）。.（2021?江蘇高考）如圖所示，一定質量理想氣體被活塞封--閉在汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L,汽缸和活塞絕 『熱性能良好，氣體的壓強、溫度與外界大氣相同，分別為p0和10。 電熱W I現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時間后斷開，活塞緩慢向右移動距離U仙I'L后停止，活塞與汽缸間的滑動摩擦力為f,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個過程中氣體吸收的熱量為0,求該過程中：（1）內能的增加量ΔU；（2）最終溫度T。8.(2022?福建三明質檢)如圖所示，一個質量為加= I—-jf-I-∣~2kg的T形活塞在汽缸內封閉一定質量的理想氣體，活塞? ——∏ .與tLI體積可忽略不計，距汽缸底部々=10Cm處連接一U形細 IU加II管(管內氣體的體積忽略不計)。初始時，封閉氣體溫度為J .T1=360K,活塞距離汽缸底部為〃2=15cm,U形細管兩邊水銀柱存在高度差。已知大氣壓強為Po=IXlO5Pa,汽缸橫截面積為S=IXlO-3m2,活塞豎直部分長為L=I2cm,重力加速度g取IOm∕s2,求：(1)通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當溫度為多少時U形細管兩邊水銀面恰好相平；(2)從開始至U形細管兩邊水銀面恰好相平的過程中，若氣體向外界放出的熱量為6J,氣體內能的變化量Aa【參考答案】.【答案】AC【解析】上下乘客時汽缸內氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化，溫度不變，故氣體的內能不變，在體積壓縮的過程中，外界對氣體做功，故氣體向外界放熱，A正確，B錯誤；劇烈顛簸時汽缸內氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣體經(jīng)歷絕熱過程，外界對氣體做功，氣體的溫度升高，C正確，D錯誤。.【答案】C【解析】抽開隔板，氣體自發(fā)擴散過程中，氣體對外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內能不變，A正確，C錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，D正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內能增大，B正確。.【答案】AC【解析】充氣過程中，儲氣室內氣體的質量增加，氣體的溫度不變，故氣體分子的平均動能不變，氣體內能增大，A正確，B錯誤；噴水過程中，氣體體積增大，氣體對外做功，而氣體溫度不變，則氣體內能不變，氣體吸熱，釁二C可知，氣體壓強減小，C正確，D錯誤。.【答案】ACC【解析】根據(jù)V=CT可知，因直線ac過原點，可知在狀態(tài)C的壓強等于在狀態(tài)a的壓強，b點與原點連線的斜率小于C點與原點連線的斜率，可知在狀態(tài)b的壓強大于在狀態(tài)c的壓強，A正確，B錯誤；在b→c的過程中溫度不變，則氣體的內能保持不變，C正確；在a→b的過程中，氣體的體積不變，則氣體不對外做功，D錯誤。.【答案】A【解析】a→b過程為等溫過程，溫度不變，氣體的內能不變，氣體體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體從外界吸收熱量,故A正確；b→c過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內能減小，溫度降低，根據(jù)熱力學第一定律可知b→c過程氣體對外做的功等于氣體內能的減少量，故B錯誤；c→d為等溫過程，壓強變大，體積減小，因為溫度不變,故氣體分子的平均動能不變，壓強變大說明單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯誤;熱機在工作時不可避免地要克服機械部件間的摩擦做額外功，并且還存在熱量損失，機械效率不可能達到100%，故D錯誤。.【答案】5升高【解析】由題意可知，氣體對外做的功1mv22×0.02×102W對外二丁=一而-J=10J，由題意可知，向瓶內迅速打氣，在整個過程中，可認為氣體與外界沒有熱交換，即Q=0，則氣體內能的變化量ΔU=W+Q=15J-10J+0=5J，氣體內能增加，溫度升高。.【答案】Q-(P0S+f)L(2)2(P鼠"10p0【解析】(1)活塞移動時受力平衡，有p1S=P0S+f，氣體對外界做功W=P1SL，根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q-W，解得ΔU=Q-(p0S+fL。(2)活塞發(fā)生移動前為等容變化，彳十，活塞向右移動L的過程為等壓變化，V=VT，且V2=2V1，解得TNPPSSJ10。.【答案】(1)240K(2)-2.4J【解析】(1)初態(tài)時，對活塞受力分析，由平衡條件可得PIS=P0S+mg，可得汽缸內氣體壓強為P1=p0+S，體積為VI=h2S，要使U形細管兩邊水銀面相平，則汽缸內氣體的壓強為P2=P0，此時活塞下端一定與汽缸底接觸