新教材同步系列2024春高中物理第三章熱力學(xué)定律專練2理想氣體與熱力學(xué)定律粵教版選擇性必修第三冊(cè)

專練二志向氣體與熱力學(xué)定律1．(多選)(2024年茂名模擬)快遞運(yùn)輸易碎物品時(shí)，常在快遞箱內(nèi)放置緩沖氣袋，然后放入物品．若物品放入時(shí)，氣袋被擠壓無(wú)破損，袋內(nèi)氣體視為志向氣體，溫度保持不變，則被擠壓后袋內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增大 B．壓強(qiáng)增大C．從外界吸熱 D．分子平均動(dòng)能不變【答案】BD【解析】氣體溫度不變，內(nèi)能不變，分子平均動(dòng)能不變，A錯(cuò)誤，D正確；被擠壓后袋內(nèi)氣體體積減小，依據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2可知，氣體壓強(qiáng)增大，B正確；外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能不變，依據(jù)熱力學(xué)第確定律ΔU＝Q＋W可知，氣體向外界放熱，C錯(cuò)誤．2．(2024年安徽聯(lián)考)關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量的說(shuō)法中，正確的是()A．物體吸取熱量時(shí)內(nèi)能增加，溫度確定上升B．在汽油機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．用鋸條鋸木板，鋸條從木板吸取了熱量，鋸條的溫度上升D．人們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因?yàn)闇械臒崃枯^多【答案】B【解析】晶體熔化過(guò)程中，吸熱但溫度不變，A錯(cuò)誤；汽油機(jī)在壓縮沖程中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使汽油和空氣混合物的內(nèi)能增加，溫度上升，B正確；用鋸條鋸木板，摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，鋸條的溫度上升，是通過(guò)做功的方式增加了鋸條和木板的內(nèi)能，C錯(cuò)誤；熱量是過(guò)程量，只能說(shuō)吸取或放出多少熱量，不能說(shuō)含有多少熱量，D錯(cuò)誤．3．(2024年重慶模擬)家庭和飯店平安運(yùn)用煤氣罐很重要．將確定質(zhì)量的自然氣封閉在罐中，在運(yùn)用過(guò)程中，罐內(nèi)氣體質(zhì)量不斷削減，氣體可視為志向氣體．假設(shè)氣體溫度不變，則()A．罐內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)變大B．單位時(shí)間內(nèi)撞擊在煤氣罐單位面積上的分子數(shù)增多C．氣體對(duì)外界做功，罐內(nèi)剩余氣體從外界吸取熱量D．氣體的平均速率增大，但不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大【答案】C【解析】依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程有pV＝nRT，罐內(nèi)氣體質(zhì)量減小，式中n減小，溫度不變，剩余氣體體積確定，可知罐內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)減小，A錯(cuò)誤；溫度不變，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，剩余氣體體積不變，氣體質(zhì)量減小，氣體分子分布的密集程度減小，則單位時(shí)間內(nèi)撞擊在煤氣罐單位面積上的分子數(shù)削減，B錯(cuò)誤；運(yùn)用過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外界做功，依據(jù)ΔU＝W＋Q，溫度不變，氣體內(nèi)能不變，可知，罐內(nèi)剩余氣體從外界吸取熱量，C正確；罐內(nèi)氣體溫度不變，氣體分子的平均速率不變，D錯(cuò)誤．4．在一個(gè)密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，過(guò)一段時(shí)間后，水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度還是15℃，下列說(shuō)法正確的是()A．分子勢(shì)能減小 B．分子平均動(dòng)能減小C．內(nèi)能確定增加 D．分子的速率都減小【答案】C【解析】它的內(nèi)能增加，由于水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣過(guò)程，須要吸取熱量，由熱力學(xué)第確定律有ΔU＝W＋Q，在密閉容器內(nèi)不考慮外界做功，W＝0，Q＞0，故它的內(nèi)能增加了，C正確；水蒸氣的分子勢(shì)能大于水的分子勢(shì)能，溫度一樣，分子平均動(dòng)能不變，分子的速率不行能都減小，內(nèi)能是全部分子勢(shì)能和分子動(dòng)能的總和，故分子勢(shì)能增大，A、B、D錯(cuò)誤．5．如圖，確定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變更到狀態(tài)c，已知?dú)怏w由從狀態(tài)a變更到狀態(tài)b的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W1，同時(shí)向外界放出熱量Q1；從狀態(tài)b變更到狀態(tài)c過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W2，與外界的熱交換量為Q2，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體在狀態(tài)a、狀態(tài)b、狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能相等B．W2＝3W1C．Q1＋Q2＝2p0V0D．W1＋W2＝Q1＋Q2【答案】D【解析】在p－V圖像中，依據(jù)eq\f(pV,T)＝c可知，氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變更到狀態(tài)c的過(guò)程中，溫度先增大后減小，即Ta＝Tc<Tb，故氣體在狀態(tài)a與狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能相等，都小于狀態(tài)b的內(nèi)能，A錯(cuò)誤；在p－V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示外界對(duì)氣體做的功，則W1＝eq\f(1,2)×(p0＋2p0)×V0＝eq\f(3p0V0,2)，W2＝eq\f(1,2)×(2p0＋3p0)×V0＝eq\f(5p0V0,2)，故W2＝eq\f(5,3)W1，B錯(cuò)誤；確定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變更到狀態(tài)c，內(nèi)能的變更量為0，即與外界交換的熱量與外界對(duì)氣體所做的功大小相等，即Q1＋Q2＝W1＋W2＝eq\f(3p0V0,2)＋eq\f(5p0V0,2)＝4p0V0，C錯(cuò)誤；從a到b，溫度上升，內(nèi)能增大，外界對(duì)氣體做功，氣體向外界放出熱量Q1，依據(jù)熱力學(xué)第確定律可得ΔU＝－Q1＋W1，從b到c，溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做功，則氣體向外界放出熱量，依據(jù)熱力學(xué)第確定律可得－ΔU＝W2－Q2，則有W1＋W2＝Q1＋Q2，D正確．6．如圖所示，汽缸內(nèi)用活塞封閉確定質(zhì)量的志向氣體，汽缸和活塞是絕熱的，汽缸固定不動(dòng)．一條細(xì)線左端連接在活塞上，另一端跨過(guò)定滑輪后吊著一個(gè)裝沙的小桶．起先時(shí)活塞靜止，某時(shí)刻起先小桶中的沙緩慢漏出的過(guò)程中，不計(jì)活塞與汽缸的摩擦，下列說(shuō)法正確的是()A．汽缸內(nèi)的活塞向右運(yùn)動(dòng)B．汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能變小C．汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小D．汽缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能變大【答案】D【解析】設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p，以活塞為探討對(duì)象受力分析，依據(jù)平衡條件pS＋T＝p0S，細(xì)沙不斷流出時(shí)繩子拉力T變小，而p0不變，故p變大，氣體體積減小，則汽缸內(nèi)的活塞向左運(yùn)動(dòng)，氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，由于汽缸和活塞是絕熱的，由熱力學(xué)第確定律可知?dú)怏w的內(nèi)能變大，溫度上升，則汽缸內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能變大，則A、B、C錯(cuò)誤，D正確．7．如圖所示為確定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)變更的V－T圖像．已知在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為p0，則()A．狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)為2p0B．B→C過(guò)程中氣體從外界吸熱C．A→B過(guò)程中外界對(duì)氣體做功p0V0D．A→B過(guò)程中單個(gè)分子對(duì)容器壁的平均撞擊力不變【答案】D【解析】從A到B溫度不變，有pB＝eq\f(VA,VB)pA＝2p0，從B到C體積不變，則狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)為pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(pB,2)＝p0，A錯(cuò)誤；B→C過(guò)程氣體體積不變，則W＝0，溫度降低，內(nèi)能減小，即ΔU<0，依據(jù)熱力學(xué)第確定律可知Q<0，即氣體向外界放熱，B錯(cuò)誤；A→B過(guò)程中體積減小，則外界對(duì)氣體做功，由于壓強(qiáng)變大，所以外界對(duì)氣體做功大于p0V0，C錯(cuò)誤；A→B過(guò)程中溫度不變，所以單個(gè)分子對(duì)容器壁的平均撞擊力不變，D正確．8．(多選)如圖所示，在做托里拆利試驗(yàn)時(shí)，玻璃管內(nèi)有些殘留的空氣，此時(shí)玻璃管豎直放置．假如把玻璃管緩慢豎直向上提起一段距離，玻璃管下端仍浸在水銀中，在這過(guò)程中，大氣的壓強(qiáng)、溫度均保持不變，則管內(nèi)的空氣(視為志向氣體)()A．體積增大 B．壓強(qiáng)減小C．放出熱量 D．內(nèi)能增大【答案】AB【解析】在試驗(yàn)中，水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)加上封閉空氣柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于外界大氣壓．假如將玻璃管向上提，則管內(nèi)水銀柱上方空氣的體積增大，因?yàn)闇囟缺３植蛔?，依?jù)eq\f(pV,T)＝c，所以壓強(qiáng)減小，A、B正確；溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，D錯(cuò)誤；體積變大，氣體對(duì)外做功，又氣體的內(nèi)能不變，依據(jù)熱力學(xué)第確定律可知，氣體吸取熱量，C錯(cuò)誤．9．(2024年九江聯(lián)考)如圖，長(zhǎng)度為l＝85cm、粗細(xì)勻整的玻璃管豎直放置，下端封閉，上端開(kāi)口，中間有一段高度h＝25cm的水銀柱封閉了一段志向氣體，氣柱長(zhǎng)度為l0＝30cm，氣體溫度為T(mén)0，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，不計(jì)摩擦．(1)先將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至水平，穩(wěn)定后封閉氣體的長(zhǎng)度為多少？(2)在玻璃管水平狀態(tài)下，對(duì)氣體緩慢加熱，當(dāng)水銀剛好不溢出時(shí)，此時(shí)氣體的溫度為多少(用T0表示)?解：(1)設(shè)玻璃管橫截面積為S，玻璃管由豎直緩慢轉(zhuǎn)至水平，依據(jù)玻意耳定律有p1l0S＝p2l2S，其中p1＝p0＋h，p2＝p0，代入數(shù)據(jù)，解得玻璃管水平常封閉氣體的長(zhǎng)度l2＝40cm.(2)在玻璃管水平狀態(tài)下，對(duì)氣體緩慢加熱，當(dāng)水銀剛好不溢出時(shí)，此時(shí)氣體的溫度設(shè)為T(mén)1，氣體發(fā)生等壓變更，依據(jù)蓋－呂薩克定律，有eq\f(l2S,T0)＝eq\f(l3S,T1)，其中l(wèi)3＝85cm－25cm＝60cm，解得T1＝1.5T0.10．(2024年河北學(xué)業(yè)考試)現(xiàn)代瓷器的燒制通常接受電熱窯爐．如圖是窯爐的簡(jiǎn)圖，上方有一單向排氣閥，當(dāng)窯內(nèi)氣壓上升到2.4p0(p0為大氣壓強(qiáng))時(shí)，排氣閥才會(huì)開(kāi)啟．某次燒制過(guò)程，初始時(shí)窯內(nèi)溫度為27℃，窯內(nèi)氣體體積為V0，壓強(qiáng)為p0.(1)求窯內(nèi)溫度為387℃時(shí)窯內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)求窯內(nèi)溫度為927℃時(shí)，排出氣體質(zhì)量與窯內(nèi)原有氣體質(zhì)量的比值．解：(1)假設(shè)窯內(nèi)溫度為387℃時(shí)，排氣閥未開(kāi)啟，則氣體升溫過(guò)程中發(fā)生等容變更，依據(jù)查理定律有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)，解得p1＝2.2p0<2.4p0，則假設(shè)成立．(2)依據(jù)題意可知窯內(nèi)氣體加熱到較高溫度后，氣壓維持在2.4p0，設(shè)窯內(nèi)氣體溫度為927℃，壓強(qiáng)為2.4p0，體積為V2，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程有eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(2.4p0V2,T2)，解得V2＝eq\f(5V0,3)，排出氣體的體積為V排＝V2－V0，則排出氣體質(zhì)量與窯內(nèi)原有氣體質(zhì)量的比值為η＝eq\f(m排,m總)＝eq\f(V排,V2)，解得η＝eq\f(2,5).11．如圖甲所示，一橫截面積S＝10cm2的活塞將確定質(zhì)量的志向氣體封閉在汽缸內(nèi)，不計(jì)活塞與汽缸間的摩擦．如圖乙所示是氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B的V－T圖像．已知AB的反向延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，氣體在A狀態(tài)的壓強(qiáng)為p＝1.5×105Pa，在從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體吸取的熱量Q＝9