高考物理計(jì)算題專題復(fù)習(xí)《熱力學(xué)定律綜合題》(解析版)

第=page11頁(yè)，共=sectionpages11頁(yè)第=page22頁(yè)，共=sectionpages22頁(yè)《熱力學(xué)定律綜合題》一、計(jì)算題如圖所示p?V圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)ACB過(guò)程至狀態(tài)B，氣體對(duì)外做功280J，放出熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A，這一過(guò)程中氣體對(duì)外界做功200J．

求：(1)ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？

(2)BDA過(guò)程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？

圖中A、B氣缸的長(zhǎng)度和截面積分別為30cm和20cm2，C是可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞，D為閥門。整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成。起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)PA=2.0×105帕的氮?dú)?。B內(nèi)有壓強(qiáng)PB=1.0×105帕的氧氣。閥門打開后，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡。假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接氣缸的管道體積可忽略。求：

①活塞C移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng)；

②活塞C移動(dòng)過(guò)程中A中氣體是吸熱還是放熱(簡(jiǎn)要說(shuō)明理由)。薄膜材料氣密性能的優(yōu)劣常用其透氣系數(shù)來(lái)加以評(píng)判．對(duì)于均勻薄膜材料，在一定溫度下，某種氣體通過(guò)薄膜滲透過(guò)的氣體分子數(shù)N=kΔPStd，其中t為滲透持續(xù)時(shí)間，S為薄膜的面積，d為薄膜的厚度，ΔP為薄膜兩側(cè)氣體的壓強(qiáng)差．k圖為測(cè)定薄膜材料對(duì)空氣的透氣系數(shù)的一種實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．EFGI為滲透室，U形管左管上端與滲透室相通，右管上端封閉；U形管內(nèi)橫截面積A=0.150cm2.實(shí)驗(yàn)中，首先測(cè)得薄膜的厚度d?=0.66mm，再將薄膜固定于圖中處，從而把滲透室分為上下兩部分，上面部分的容積V0=25.00cm3，下面部分連同U形管左管水面以上部分的總?cè)莘e為V1，薄膜能夠透氣的面積S?=1.00cm2.打開開關(guān)K1、K2與大氣相通，大氣的壓強(qiáng)P1=1.00atm，此時(shí)U形管右管中氣柱長(zhǎng)度H=20.00cm，V1=5.00cm3.關(guān)閉K1、K2后，打開開關(guān)

地面上放一開口向上的氣缸，用一質(zhì)量為m=0.8kg的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)一切摩擦，外界大氣壓為P0=1.0×105Pa.活塞截面積為S=4cm2.重力加速度g取10m/s2，則活塞靜止時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為多少？若用力向下推活塞而壓縮氣體，對(duì)氣體做功為6×105一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其p?V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27℃，求：

①該氣體在狀態(tài)B和C時(shí)的溫度分別為多少K？

②該氣體從狀態(tài)A經(jīng)B再到C的全過(guò)程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？

一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的p?V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27℃.求：

①該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少攝氏度？

②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？

如圖所示，用輕質(zhì)活塞在氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量理想氣體，活塞與氣缸壁間摩擦忽略不計(jì)，開始時(shí)活塞距氣缸底高度h1=0.50m.給氣缸加熱，活塞緩慢上升到距離氣缸底h2=0.80m處，同時(shí)缸內(nèi)氣體吸收Q=450J的熱量．已知活塞橫截面積S=5.0×10?3

m2，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105

Pa.求：

①缸內(nèi)氣體對(duì)活塞所做的功W；

②此過(guò)程中缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能ΔU一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J(2)如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105J，但是內(nèi)能增加了1.6×105J，計(jì)算結(jié)果W=?1.0×105J一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6×105J的功，問(wèn)：

(2)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少⊕

空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2×105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過(guò)程中空氣向外界傳遞的熱量是多少⊕

某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示．蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱．

(1)在壓力閥被頂起前，停止加熱．若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V、摩爾體積為V0，阿伏加德羅常數(shù)為NA，計(jì)算鍋內(nèi)氣體的分子數(shù)；

(2)在壓力閥被頂起后，停止加熱．假設(shè)放氣過(guò)程中氣體對(duì)外界做功為W0，并向外界釋放了Q0的熱量．求該過(guò)程鍋內(nèi)原有氣體內(nèi)能的變化量．

圖所示，導(dǎo)熱氣缸性能良好，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體．室溫為300K，此時(shí)氣體的體積V1=55mL，將氣缸豎直放置于冰水混合物中，不計(jì)活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室內(nèi)大氣壓ρ(1)穩(wěn)定后封閉氣體的體積V2(2)外界對(duì)氣體做的功W．

如圖所示，一定量的理想氣體最初處于狀態(tài)A，之后經(jīng)歷從狀態(tài)A→狀態(tài)B→狀態(tài)C的系列變化。已知狀態(tài)A時(shí)氣體的溫度為200K，體積為40L，壓強(qiáng)為8×104Pa，狀態(tài)B時(shí)溫度升高至400K。

①求狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)及狀態(tài)C時(shí)的體積。

②從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程，定性分析氣體與外界熱傳遞的情況并求外界對(duì)氣體做功的大小。

一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖所示，氣體在狀態(tài)A時(shí)的體積為V0，溫度為T0，在狀態(tài)B時(shí)的體積為2V0

①求狀態(tài)B時(shí)的溫度；

②氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，對(duì)外界做功10J，吸收熱量30J，求該過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量．

如圖所示，一輕活塞將體積為V、溫度為2T0的理想氣體，密封在內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸內(nèi)．已知大氣壓強(qiáng)為p0，大氣的溫度為T0，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T0的過(guò)程中，求：

①氣體內(nèi)能減少量ΔU；

②氣體放出的熱量Q．

如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形氣缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0、缸內(nèi)氣體溫度為T1.現(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱，使體積由V1增大到V2的過(guò)程中，氣體吸收的熱量為Q1，停止加熱并保持體積V2不變，使其降溫到T1，求：

(1)停止加熱時(shí)缸內(nèi)的氣體的溫度；

(2)降溫過(guò)程中氣體放出的熱量。

一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過(guò)程可用如圖所示的p?V圖線描述，其中D→A為等溫線，氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為TA=300K，試求：

①氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC，

②若氣體在AB過(guò)程中吸熱1000J，則在AB過(guò)程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？

(1)以下說(shuō)法中正確的是(????)A.現(xiàn)在教室內(nèi)空氣中的氫氣和氧氣的分子平均動(dòng)能相同B.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做功52J，這時(shí)空氣的內(nèi)能增加了76J，則空氣從外界吸熱128JC.有一分子a從無(wú)窮遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b，當(dāng)a到達(dá)受b的分子力為零處時(shí)，a具有的分子勢(shì)能一定最小D.對(duì)任何一類與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向的說(shuō)明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述E.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可能全部轉(zhuǎn)化為功F.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng)，所以它能說(shuō)明分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(2)潛水員在進(jìn)行水下打撈作業(yè)時(shí)，有一種方法是將氣體充入被打撈的容器，利用浮力將容器浮出水面。假設(shè)潛水員發(fā)現(xiàn)在深10m的水底有一無(wú)底鐵箱倒扣在水底，先用管子伸入容器內(nèi)部，再用氣泵將空氣打入鐵箱內(nèi)。已知鐵箱質(zhì)量為560kg，容積為1m3，水底溫度為70C，水的密度為1×103kg/m3，忽略鐵箱自身的體積、高度及打入空氣的質(zhì)量，求需要打入

如圖1，氣缸由兩個(gè)橫截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質(zhì)剛性細(xì)桿連接在一起，可無(wú)摩擦移動(dòng)A、B的質(zhì)量分別為mA=12kg。mB=8.0kg，橫截面積分別為SA=4.0×10?2m2，SB=2.0×l0

(1)與圖1相比．活塞在氣缸內(nèi)移動(dòng)的距離L．

(2)從圖1到圖2過(guò)程中氣體放出熱量．

如圖所示，一個(gè)圓筒形導(dǎo)熱汽缸開口向上豎直放置，內(nèi)有活塞，其橫截面積為S=1×10?4m2，質(zhì)量為m=1kg，活塞與汽缸之間無(wú)摩擦且不漏氣，其內(nèi)密封有一定質(zhì)量的理想氣體，氣柱高度h=0.2m。已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2。

①如果在活塞上緩慢堆放一定質(zhì)量的細(xì)砂，氣柱高度變?yōu)樵瓉?lái)的23，求砂子的質(zhì)量并判斷此過(guò)程理想氣體是吸熱還是放熱；

②如果在①基礎(chǔ)上給汽缸底緩慢加熱，使活塞恢復(fù)到原高度，此過(guò)程中氣體吸收熱量5如圖所示的P?V圖象記錄了一定量的理想氣體經(jīng)歷的緩慢變化過(guò)程A→B→C，其中AB段是體積保持不變的過(guò)程，BC段是絕熱過(guò)程。已知該理想氣體內(nèi)能與溫度的關(guān)系為U=CT，其中C=10J/K，A點(diǎn)的熱力學(xué)溫度為TA=450K.試求B→C過(guò)程中外界對(duì)氣體所做的功。

如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸豎直放置，通過(guò)絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與氣缸底部相距h，此時(shí)封閉氣體的溫度為T.現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體吸收熱量Q時(shí)，氣體溫度上升到2T.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與汽缸的摩擦。求：

①加熱后活塞到汽缸底部的距離；

②加熱過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加量。

答案和解析1.【答案】解：(1)ACB過(guò)程內(nèi)能增加

ACB過(guò)程中W1=?280J，Q1=410J

由熱力學(xué)第一定律UB?UA=W1+Q1=130J

氣體內(nèi)能的變化量為130J

(2)BDA過(guò)程中氣體放熱

因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，BDA過(guò)程中氣體內(nèi)能變化量

UA?UB=?130J

由題知=200J

由熱力學(xué)第一定律

【解析】在運(yùn)用△U=Q+W來(lái)分析問(wèn)題時(shí)，首先必須理解表達(dá)式的物理意義，掌握它的符號(hào)法則：①W>0，表示外界對(duì)系統(tǒng)做功；W<0，表示系統(tǒng)對(duì)外界做功；②Q>0，表示系統(tǒng)吸熱；Q<0，表示系統(tǒng)放熱；③△U>0，表示系統(tǒng)內(nèi)能增加；△U<0，表示內(nèi)能減少．

氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)

ACB過(guò)程至狀態(tài)B，又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A，整個(gè)過(guò)程內(nèi)能變化為0．

本題考查學(xué)生對(duì)能量守恒的正確理解和應(yīng)用，必須注意在應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)公式中各物理量的意義和條件．

2.【答案】解：①由玻意耳定律得：

對(duì)A部分氣體有：pALS=p(L+x)S?①

對(duì)B部分氣體有：pBLS=p(L?x)S

②

由①+②得：p=pA+pB2=2+12×105Pa=1.5×105Pa?③

將③代入①得：x=10cm

②活塞C向右移動(dòng)的過(guò)程中A中氣體對(duì)外做功，而氣體發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知A中氣體從外界吸熱。

答：【解析】①整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成，活塞C向右移動(dòng)時(shí)，兩氣缸內(nèi)氣體均發(fā)生等溫變化，平衡后兩部分氣體的壓強(qiáng)相等。根據(jù)玻意耳定律，結(jié)合關(guān)系條件求解。

②根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析吸放熱情況。

本題采用是的隔離法分別對(duì)兩部分氣體用玻意耳定律研究，同時(shí)要抓住兩部分氣體的相關(guān)條件，如壓強(qiáng)關(guān)系、體積關(guān)系等等。

3.【答案】【解答】

開始時(shí)U形管右管中空氣的體積和壓強(qiáng)分別為

V2?=?HA

p2=?p1

經(jīng)過(guò)2小時(shí)，U形管右管中空氣的體積和壓強(qiáng)分別為

(2)

滲透室下部連同U形管左管水面以上部分氣體的總體積和壓強(qiáng)分別為

式中ρ為水的密度，g為重力加速度．由理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT可知，經(jīng)過(guò)2小時(shí)，薄膜下部增加的空氣的摩爾數(shù)在2個(gè)小時(shí)內(nèi)，通過(guò)薄膜滲透過(guò)去的分子數(shù)

N=ΔnNA

(7)式中NA為阿伏伽德羅常量．滲透室上部空氣的摩爾數(shù)減少，壓強(qiáng)下降．下降了ΔpΔp=ΔnRTV0(8)經(jīng)過(guò)2小時(shí)滲透室上部分中空氣的壓強(qiáng)為

(9)測(cè)試過(guò)程的平均壓強(qiáng)差【解析】由題意可得出開始時(shí)的體積與壓強(qiáng)及2小時(shí)后的體積與壓強(qiáng)，則由克拉伯龍方程可求得減小的空氣的物質(zhì)的量及透過(guò)的分子數(shù)，根據(jù)定義即可求出透氣系數(shù)．

4.【答案】解：以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得：

P0S+mg=PS

得：P=P0+mgS

代入數(shù)據(jù)解得：P=1.2×105Pa；

由題W=6×105J，Q=?4.2×10【解析】以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件求解封閉氣體的壓強(qiáng)．根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析氣體內(nèi)能的變化．

本大題是選修模塊3?3的內(nèi)容，是熱力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，沒有難題，理解記憶是主要的學(xué)習(xí)方法，要盡量得高分．

5.【答案】解：①對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體由圖象可知，A→B為等容變化，由查理定律得：pA?TA?=pB?TB?

即代入數(shù)據(jù)得：TB?=600K

A→C由理想氣體狀態(tài)方程得：pA?VA?TA?=pC?VC?TC?

代入數(shù)據(jù)得：TC?=300K

②從A到C氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由p?V圖線與橫軸所圍成的面積可得：W=(pB?+pC?)(【解析】①氣體從A到B發(fā)生等容變化，由查理定律求狀態(tài)B的溫度；根據(jù)理想狀態(tài)方程求狀態(tài)C的溫度；

②先根據(jù)p?V圖象包圍的面積求外界對(duì)氣體做的功，狀態(tài)A、C溫度相等，內(nèi)能相等，根據(jù)熱力學(xué)第一定律求從A到B到C過(guò)程的吸放熱情況

本題考查理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，關(guān)鍵要知道在p?V圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積等于所做的功，同時(shí)要注意符號(hào)法則。

6.【答案】解：①一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，發(fā)生等容變化，則有：PATA=PBTB，

已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27℃.TA=273+t=300K，

解得：TB=200K，即為：TB=?73℃；

從B到C過(guò)程發(fā)生等壓變化，則有：VBTB=VCTC，

解得：TC=300K，即為：TB=27℃

②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中，體積增大，氣體對(duì)外做功，而內(nèi)能不變，則吸熱?！窘馕觥竣贇怏w從A到B過(guò)程發(fā)生等容變化，由查理定律求出氣體在狀態(tài)在B時(shí)的溫度；B到C過(guò)程發(fā)生等壓變化，由蓋?呂薩克定律求出氣體在狀態(tài)在C時(shí)的溫度；

②根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱還是放熱。由W=P△V求解BC過(guò)程氣體吸收的熱量。

對(duì)于分子勢(shì)能，關(guān)鍵要掌握分子位于平衡位置時(shí)，分力勢(shì)能最小，而分子力為零，動(dòng)能最大。對(duì)于氣體，要掌握氣態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律，是考試的重點(diǎn)。

7.【答案】解：①活塞緩慢上升，視為等壓過(guò)程，

Δh=h2?h1=0.30m

則氣體對(duì)活塞做功

W=FΔh=p0SΔh=150J?

②根據(jù)熱力學(xué)定律ΔU=W+Q=(?150+450)J??=300J??

答：①【解析】①活塞緩慢上升為等壓過(guò)程，由功的表達(dá)式求解即可．

②由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可求．

基本公式的應(yīng)用，明確做功與熱量的正負(fù)的確定是解題的關(guān)鍵．

8.【答案】解：(1)根據(jù)△U=W+Q得W=△U?Q將Q=2.6×105J，△U=4.2×105(2)如果吸收的熱量Q=2.6×105J，內(nèi)能增加了則W=?1.0×10

【解析】本題考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，要注意明確各物理量的符號(hào)的意義。

(1)做功和熱傳遞均可以改變物體的內(nèi)能；(2)由熱力學(xué)第一定律即可解答本題。

9.【答案】解：(1)氣體從外界吸熱為：Q=4.2×105J

氣體對(duì)外做功：W=?6×105J

由熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q=(?6×105J)+(4.2×【解析】本題關(guān)鍵用熱力學(xué)第一定律列式求解，要明確公式中各個(gè)量正負(fù)的含義。

根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q求解物體內(nèi)能的變化，根據(jù)△U的正負(fù)判斷內(nèi)能還是減小，氣體的內(nèi)能由氣體的質(zhì)量和溫度(分子的動(dòng)能)決定。

10.【答案】解：由題：活塞對(duì)空氣做了2×105J的功，W為正值，空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q得：Q=ΔU?W=1.5×【解析】本題考查對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用能力，也可以從能量轉(zhuǎn)化守恒的角度理解本題。

活塞對(duì)空氣做了2×105J的功，W為正值，空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，△U為正值，根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析吸放熱情況。

11.【答案】解：(1)物質(zhì)的量等于總體積除以摩爾體積，分子數(shù)等于物質(zhì)的量與阿伏加德羅常數(shù)的積，設(shè)分子數(shù)為n，故有：n=VV0NA

(2)由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q得：

△U=?W0【解析】(1)分子數(shù)等于物質(zhì)的量與阿伏加德羅常數(shù)的積，物質(zhì)的量等于總體積除以摩爾體積；

(2)由熱力學(xué)第一定律△U=W+Q得△U=?W0?Q0．

本題要懂得阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁．知道熱力學(xué)第一定律△U=W+Q的物理意義．

12.【答案】解：(1)則：V代入數(shù)據(jù)解得：V2(2)外界對(duì)氣體做的功：W=解得：W=0.495J。

【解析】本題主要考查了蓋?呂薩克定律和外界對(duì)氣體做功的應(yīng)用，難度一般，基礎(chǔ)題。(1)根據(jù)蓋?呂薩克定律求穩(wěn)定后封閉氣體的體積V2(2)氣體發(fā)生等壓變化，對(duì)活塞的壓力大小不變，由公式W=P△V求出氣體對(duì)活塞做功。

13.【答案】解：①狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程為等容過(guò)程，根據(jù)查理定律可得：PATA=PBTB

代入數(shù)據(jù)解得：PB=1.6×105Pa

狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程為等壓過(guò)程，根據(jù)蓋?呂薩克定律可得：VBTB=VCTC

代入數(shù)據(jù)解得：VC=20L

②狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程為等壓過(guò)程，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，故：W=PB?△V

其中：△V=VB?VC=20L=0.02m3

代入數(shù)據(jù)得：W=3.2×103J

狀態(tài)B【解析】①A到B過(guò)程為等容變化，根據(jù)查理定律即可求出B狀態(tài)的壓強(qiáng)；又因?yàn)锽到C的過(guò)程圖象過(guò)原點(diǎn)，故為等壓變化，再對(duì)封閉氣體運(yùn)用蓋?呂薩克定律，即可求出狀態(tài)C時(shí)的體積。

②運(yùn)用公式W=P△V即可求出從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程的做功情況，又因?yàn)槔硐霘怏w的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，結(jié)合熱力學(xué)第一定律，即可分析出氣體與外界熱傳遞的情況并求外界對(duì)氣體做功的大小。

本題考查了氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用，解題關(guān)鍵是要根據(jù)圖象分析好壓強(qiáng)P、體積V、溫度T三個(gè)參量的變化情況，知道發(fā)生何種狀態(tài)變化過(guò)程，選擇合適的實(shí)驗(yàn)定律，難度不大。

14.【答案】解：(1)由圖知A→B為等壓變化：V0T0=2V0TB

所以TB=2T0

(2)由熱力學(xué)第一定律；△U=Q+W=30?10=20J

【解析】由圖知A→B為等壓變化，由熱力學(xué)第一定律；△U=Q+W可以求內(nèi)能的變化量．

本題考查了氣體的等壓變化和熱力學(xué)第一定律，難度不大．

15.【答案】解：①由題意可知?dú)怏w內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U=aT，所以開始時(shí)氣體的內(nèi)能：U1=a?2T0

末狀態(tài)：U2=aT0；

內(nèi)能的減?。害=U2?U1=aT0

②設(shè)溫度降低后的體積為V′，由蓋?呂薩克定律則：V2T0=V′T0【解析】(1)結(jié)合題目給出的內(nèi)能公式即可求出氣體內(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。

本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．

16.【答案】解：(1)停止加熱前缸內(nèi)氣體發(fā)生等壓變化，由蓋呂薩克定律得

V1?T1?=V2?T2?

解得T2?=V2?V1?T1?

(2)體積由V1增大到V2的過(guò)程中，活塞受力平衡有pS=p0?S+mg

得p=p0?+mg【解析】本題考查了求氣體做功、氣體的溫度，分析清楚氣體狀態(tài)變化過(guò)程，應(yīng)用蓋呂薩克定律、熱力學(xué)第一定律即可正確解題。

(1)氣缸中氣體在停止加熱前發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律求末態(tài)溫度。

(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，升溫和降溫過(guò)程內(nèi)能的變化量絕對(duì)值相等，體積不變不做功，求出升溫過(guò)程的內(nèi)能變化量，即可求出降溫過(guò)程放出的熱量

17.【答案】解：①D→A為等溫線，則TA=TD=300K，

C到D過(guò)程由蓋呂薩克定律得：VCTC=VDTD

解得：TC=VCTDVD=5×3004K=375K

②A到B過(guò)程壓強(qiáng)不變，氣體的體積增大，對(duì)外做功，

得：W=P△V=2×105【解析】①A與D狀態(tài)的溫度相同，借助C到D得過(guò)程確定C的溫度；

②根據(jù)體積的變化確定氣體變化中做功的正負(fù)；結(jié)合熱力學(xué)第一定律確定內(nèi)能的變化。

本題中氣體的變化注意狀態(tài)參量的對(duì)應(yīng)，在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中注意做功和熱量的正負(fù)問(wèn)題。

18.【答案】解：(1)ABCDE；(2)設(shè)打入的空氣體積為V1，到湖底后，這部分空氣的體積為V2，

湖底的壓強(qiáng)：p2=p0+p水=2atm，

箱充氣后所受浮力為：F浮=ρ代入數(shù)據(jù)解得：V2

【解析】(1)【分析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，△U=W+Q，即可求解；由分子力做正功，則電勢(shì)能減小，分子力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，即可確定結(jié)果；布朗運(yùn)動(dòng)是反映液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；熱力學(xué)第二定律可知，宏觀物理過(guò)程是不可逆的，從而即可求解?！窘獯稹緼、教室內(nèi)空氣中的氫氣和氧氣的溫度相同，則它們的分子平均動(dòng)能相同，故A正確；

B、活塞對(duì)空氣做功52J，即W=?52J，這時(shí)空氣的內(nèi)能增加了76J，即△U=76J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，△U=W+Q，則Q=128J，空氣從外界吸熱128J，故B正確；

C、分子a從無(wú)窮遠(yuǎn)處靠近固定不動(dòng)的分子b，沒有達(dá)到平衡位置過(guò)程中，分子力做正功，則分子勢(shì)能減小，當(dāng)a、b間分子力為零時(shí)，它們具有的分子勢(shì)能一定最小，故C正確；D.對(duì)任何一類與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向的說(shuō)明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述，能傳遞的方向性，故D正確；E.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在外界的影響下熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功，故E正確；F.布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)可以說(shuō)明液體分A子在做無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，故F錯(cuò)誤；故選ABCDE。(2)

本題考查了求氣體的體積，知道物體的浮沉條件、求出氣體狀態(tài)參量、根據(jù)題意求出氣體的狀態(tài)參量，然后應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程求出空氣的體積。

19.【答案】解：(1)氣缸處于圖1位置時(shí)，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P1，對(duì)于活塞和桿，

由平衡條件得：P0SA+P1SB=P1SA+P0SB，

代入數(shù)據(jù)解得：P1=P0=1.0×105Pa，

氣缸處于圖2位置時(shí)，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P2，對(duì)于活塞和桿，

由平衡條件得：P0SA+P2SB+(mA+mB)g=P2SA+P0S【解析】該題是求解被封閉氣體壓強(qiáng)的題，往往是要先確定研究對(duì)象，對(duì)其受力分析，由平衡條件列式求解，在