2024-2025學年新教材高中物理第三章熱力學定律2熱力學第一定律課后習題含解析新人教版選擇性必修第三冊

PAGE6-熱力學第肯定律課后篇鞏固提升基礎鞏固1.肯定質(zhì)量的氣體在保持壓強恒等于1.0×105Pa的狀況下,體積從20L膨脹到30L,這一過程中氣體從外界吸熱4×103J,則氣體內(nèi)能的改變?yōu)?)A.增加了5×103J B.削減了5×103JC.增加了3×103J D.削減了3×103J解析氣體等壓膨脹過程對外做功W外=pΔV=1.0×105Pa×(30-20)×10-3m3=1.0×103J。這一過程氣體從外界吸熱Q=4×103J。熱力學第肯定律ΔU=W+Q,氣體對外做功,W應取負值,則可得ΔU=-1.0×103J+4.0×103J=3.0×103J,即氣體內(nèi)能增加了3×103J。故選項C正確。答案C2.(2024浙江金華三校高二下學期檢測)如圖所示,給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面。在緩慢放水過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,不計分子間勢能,則胎內(nèi)氣體()A.從外界吸熱 B.對外界做負功C.分子平均動能減小 D.內(nèi)能增加解析緩慢放水過程中,胎內(nèi)氣體壓強減小,氣體膨脹對外界做正功,選項B錯誤;胎內(nèi)氣體溫度不變,故分子平均動能不變,選項C錯誤;由于不計分子間勢能,氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān),溫度不變,內(nèi)能不變,選項D錯誤;ΔU=W+Q,ΔU=0,W<0,故Q>0,氣體從外界吸熱,選項A正確。答案A3.(2024天津二模)如圖所示,一個內(nèi)壁光滑、導熱良好的汽缸懸掛在天花板上,輕質(zhì)活塞上方封閉著志向氣體,外界環(huán)境溫度不變,若用向下的力F緩慢將活塞向下拉動一小段距離,則()A.缸內(nèi)氣體的溫度可能降低B.缸內(nèi)氣體分子的平均動能會減小C.缸內(nèi)氣體會吸熱D.若拉力F對活塞做的功為W,則缸內(nèi)氣體的內(nèi)能削減了W解析緩慢向下拉動活塞,缸內(nèi)氣體對外做功,溫度會降低,但由于導熱良好的汽缸會吸熱,最終溫度與外界相同,分子平均動能不變,氣體內(nèi)能不變,故A、B錯誤,C正確;依據(jù)以上分析結(jié)合熱力學第肯定律知,若拉力F對活塞做的功為W,則缸內(nèi)氣體吸熱為W,內(nèi)能不變,故D錯誤。答案C4.(2024江蘇蘇州期中)為抗擊疫情,某校每天都要用噴霧劑(裝肯定配比的84消毒液)對教室進行全面噴灑。如圖是某噴水壺示意圖。未噴水時閥門K閉合,壓下壓桿A可向瓶內(nèi)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)導管從噴嘴處噴出。儲氣室內(nèi)氣體可視為志向氣體,充氣和噴水過程溫度保持不變,則()A.充氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能不變B.充氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能增大C.噴水過程中,儲氣室內(nèi)氣體吸熱D.噴水過程中,儲氣室內(nèi)氣體壓強不變解析充氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體質(zhì)量增大,溫度不變,平均動能不變,但內(nèi)能增大,故A、B錯誤。噴水過程中,液體液面下降,氣體體積增大,儲氣室內(nèi)氣體壓強減小,氣體體積增大,對外做功,而溫度不變,由熱力學第肯定律知儲氣室內(nèi)氣體吸熱,故C正確,D錯誤。答案C5.如圖所示,汽缸和活塞與外界均無熱交換,中間有一個固定的導熱性良好的隔板,封閉著兩部分氣體A和B,活塞處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間,后來活塞達到新的平衡,不計氣體分子勢能,不計活塞與汽缸壁間的摩擦,大氣壓強保持不變,則下列推斷正確的是()A.氣體A吸熱,但對外做功,內(nèi)能不變B.氣體B吸熱,對外做功,內(nèi)能不變C.氣體A和氣體B內(nèi)每個分子的動能都增大D.氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)削減解析氣體A吸熱Q>0,體積不變,W=0,依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=Q+W,可知ΔU>0,氣體溫度上升,故A錯誤。對B上方活塞進行受力分析,依據(jù)平衡條件可知,氣體B的壓強不變;由于隔板導熱性良好,氣體B會汲取A氣體的熱量,再依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程pVT=C,壓強不變,溫度上升,故B錯誤。氣體A和氣體B溫度都上升了,分子的平均動能都增大;分子平均動能是大量分子的一種統(tǒng)計規(guī)律,分子的平均動能增大,并非每一個分子的動能都會增大,故C錯誤。依據(jù)氣體壓強的微觀意義,氣體壓強和分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)、分子平均動能有關(guān);在壓強不變的狀況下,氣體B的分子平均動能增大,氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)削減答案D6.(2024山東肥城模擬)肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c到狀態(tài)d,其體積V與熱力學溫度T關(guān)系如圖所示,O、a、d三點在同始終線上,ab和cd平行于橫軸,bc平行于縱軸,則下列說法正確的是()A.從狀態(tài)a到狀態(tài)b,氣體放熱B.從狀態(tài)a到狀態(tài)b,每個氣體分子的動能都增大C.從狀態(tài)b到狀態(tài)c,氣體對外做功,內(nèi)能減小D.從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體內(nèi)能增加解析氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b體積不變,發(fā)生的是等容改變,氣體不做功W=0,溫度上升,內(nèi)能增加ΔU>0,依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=W+Q,可知Q>0,氣體汲取熱量,故A錯誤;氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b,溫度上升,分子平均動能增大,但不是每個氣體分子的動能都會增大,故B錯誤;由狀態(tài)b變到狀態(tài)c的過程中,溫度不變,內(nèi)能不變,ΔU=0,故C錯誤;從狀態(tài)a到狀態(tài)d溫度上升,故氣體內(nèi)能增加,故D正確。答案D實力提升1.(多選)如圖所示,肯定質(zhì)量的志向氣體,由狀態(tài)A沿直線AB過程改變到狀態(tài)B,再由B沿直線BC過程改變到狀態(tài)C,然后由C沿直線CA過程改變到狀態(tài)A,在此循環(huán)過程中,下列說法正確的是()A.在AB過程中,氣體分子的平均速領先增大后減小B.在AB過程中,氣體對外做的功大于氣體汲取的熱量C.在BC過程中,氣體的內(nèi)能增大D.在CA過程中,氣體對外不做功E.經(jīng)過ABCA一個循環(huán)過程,氣體對外做的功等于從外界汲取的熱量解析依據(jù)pVT=C可知T與pV成正比,氣體由狀態(tài)A沿直線AB改變到狀態(tài)B,由圖看出,pV先增大后減小,則溫度T先上升后降低,則分子平均動能先增大后減小,分子平均速率也先增大后減小,故A正確;依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得pAVATA=pBVBTB,可得TA=TB,所以由狀態(tài)A到狀態(tài)B,溫度不變,內(nèi)能不變,ΔU=0,從A到B體積變大,氣體對外界做功,W<0,依據(jù)熱力學第肯定律知ΔU=W+Q,知Q>0,氣體吸熱且汲取的熱量等于氣體對外做的功,故B錯誤;在BC過程中,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得pBVBTB=pCV答案ADE2.(2024河南開封模擬)某一志向氣體,外界對其做了100J的正功,同時志向氣體又從外界汲取120J的熱量,則這個過程中氣體的體積(選填“增大”“不變”或“減小”),氣體的壓強(選填“增大”“不變”或“減小”),氣體的溫度(選填“上升”“不變”或“降低”),氣體的內(nèi)能(選填“增大”或“減小”)了J。

解析外界對氣體做了100J的正功,肯定是體積減小;由熱力學第肯定律得ΔU=W+Q=100J+120J=220J,則氣體內(nèi)能增大了220J;內(nèi)能增加,溫度上升,再依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程pVT=C,體積減小而溫度上升,其壓強肯定答案減小增大上升增大2203.(2024江蘇一模)(1)下圖為某同學設計的一個溫度計,一金屬球形容器上部有一開口的玻璃管,玻璃管內(nèi)水銀柱封閉著肯定質(zhì)量的志向氣體,外界大氣壓保持不變,當水銀柱緩慢上升時,容器內(nèi)壁的單位面積上受到氣體分子的平均作用力(選填“增大”“不變”或“減小”),氣體對外做功(選填“大于”“等于”或“小于”)汲取的熱量。

(2)假如玻璃管內(nèi)部橫截面積為S,當外界熱力學溫度為T1時,空氣柱長度為l1,現(xiàn)把容器浸在熱力學溫度為T2的熱水中,空氣柱長度變?yōu)閘2,不計容器的熱脹冷縮,試求該容器球形部分內(nèi)部的容積V。解析(1)封閉氣體的壓強p=p0+ρgh,壓強不變,容器內(nèi)壁的單位面積上受到氣體分子的平均作用力不變;水銀柱緩慢上升時,氣體體積增大,氣體對外界做功(W<0),依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程pVT=C,溫度肯定上升,內(nèi)能增大(ΔU>0),再依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=Q+W>0,即Q>-W>0,所以Q<|W|,即氣體對外做功小于汲取(2)氣體初狀態(tài)體積為V1=V+l1S,溫度為T1,氣體末狀態(tài)體積為V2=V+l2S,溫度為T2,氣體等壓改變,依據(jù)蓋—呂薩克定律V代入數(shù)據(jù)解得V=(l答案(1)不變小于(2)(4.(2024山東模擬)為了便利監(jiān)控高溫鍋爐外壁的溫度改變,可在鍋爐的外壁上鑲嵌一個導熱性能良好的汽缸,汽缸內(nèi)封閉氣體溫度與鍋爐外壁溫度相等。如圖所示,汽缸右壁的壓力傳感器與活塞通過輕彈簧連接,活塞左側(cè)封閉氣體可看作志向氣體。已知大氣壓強為p0,活塞橫截面積為S,不計活塞質(zhì)量和厚度及與汽缸壁的摩擦。當鍋爐外壁溫度為T0時,活塞與汽缸左壁的間距為L,傳感器的示數(shù)為0。溫度緩慢上升到某一值時,傳