课时作业39 热力学定律与能量守恒定律-(课时作业)【红对勾讲与练】2025年高考物理大一轮复习全新方案

参 考 答 案 解析:(1)房间内一 氧 化 碳 分 子 个数 N= m M NA= 84×10-3 28 ×6.02×10 23 个=1.806×1021 个,设分子间平均距 离 为d,由 Nd3=V,得d= 3V N = 3 30 1.806×1021 m= 3 5 301×10 -6 m。 (2)呼吸一次吸入的一氧化碳分子数 n= V0 VN= 300×10-6 30 ×1.806×10 21 个=1.8×1016 个。 课时作业38 固体、液体和气体 1.C 单片雪花会呈现旋转角度为六十 度的旋转 对 称 结 构,体 现 了 雪 花 凝 结 时具有各 向 异 性,是 单 晶 体。雪 花 是 固体颗粒,飞 舞 时 是 宏 观 上 的 机 械 运 动,不能说明分子在做无规则运动。 2.B 水黾未下沉,未排开水,浮力为零, 停在水面而不沉因为液体表面张力的 存在,故A错误;乙图中将棉线圈中肥 皂膜刺破后,扩成一个圆孔,是表面张 力作用的结果,故B正确;浸润液体情 况下容器 壁 对 液 体 的 吸 引 力 较 强,附 着层内分子密度较大,分子间距较小, 故液体分 子 间 作 用 力 表 现 为 斥 力,附 着层内液 面 升 高,故 浸 润 液 体 呈 凹 液 面,不浸润液体呈凸液面,故C错误; 玻璃管的 裂 口 在 火 焰 上 烧 熔 后,它 的 尖端会变钝,是表面张力的原因,不是 浸润现象,故D错误。 3.A 沿O1O'1 和O2O'2 两对称轴测长 方体所得阻值相等,根据电阻定律R= ρ l S 可知该物质沿O1O'1 和O2O'2 方 向电阻率 不 同,即 表 现 出 各 向 异 性 的 物理性质,所以为单晶体,故 A正确, B、C、D错误。 4.B 根据理想气体状态方程及曲线均 为反比例 函 数 曲 线 的 一 部 分,可 得 曲 线Ⅰ为等温 变 化,故 可 得a、b 两 点 的 温度相同,A错误;根据理想气体状态 方程,知a 到c为等压变化,即有 Ta Tc = Va Vc = 1 2 ,B正确;根据理想气体状态方 程,知pd pc = Vc Vd = 2 3 ,故pa pd = 3 2 ,同 理 pa pb = Vb Va =3,故 pd pb =2,C、D错误。 5.B 由玻意耳定律p2L2S=C2,p2= p1+ρgh,p1L1S=C1,把玻璃管缓慢 向上提起,L2 增大,p2 减小,p1 减小, L1 增大,B正确,A、C、D错误。 6.BC 由理想气体状态方程得: p1V1 T1 = p2V2 T2 ,T1=t1+273,T2=t2+273,联 立解得:p2=6.3×104 Pa,故 A错误, B正确;设 航 天 服 需 要 放 出 的 质 量 为 m1,原 来 气 体 质 量 为 m2,则 m1 ∝ (p2V2 -p3V3),m2 ∝p2V2,解 得: m1 m2 = 1 2 ,故C正确,D错误。 7.B 从状态 A 到状态B 过程中,气体 等温压缩,体 积 减 小,压 强 增 大,温 度 不变,从B 到C,气 体 等 压 降 温,温 度 降低,体积减小,压强不变,从C 到D 过程中,气 体 等 温 膨 胀,体 积 变 大,压 强减小,且 D 状态的压强恢复为原A 状态的压强。A图中 A、D、O 三点不 在同一条直线上,说明 A 与D 的压强 不同,故A错误;B图中的过程与发生 的过程一一对应,故B正确;C图与D 图中各过程是正确的,但 A 与D 点的 压强不相等,故C、D错误。 8.(1) T T0 V0 (2) T T0 解析:(1)由题知室内外气压始终恒定 且相等,则 由 盖 吕 萨 克 定 律 有V0 T0 = V T ,解得V= T T0 V0。(2)根据气体变化 前后质量相等有ρ0V0=ρV,解得ρ= T0 Tρ0 ,则升温前后室内空气 质 量 之 比 为ρ0V0 ρV0 = T T0 。 9.D 设管内气体的压强为p、体积为V, 水银柱的 长 度 为h,转 过 的 角 度 为θ。 则p=p0-phcos θ,当θ增大时,cos θ 减小,封 闭 气 体 的 压 强 增 大、体 积 减 小、温度不 变。根 据 理 想 气 体 状 态 方 程pV T =C ,可 得V= C p T,压 强 增 大、 V T 图 像 中 斜 率 应 该 减 小,故 A 错 误;根据理想气体状态方程pV T =C ,可 得p= C VT ,气体体积减小,p T 图像 的斜率增大,故B错误;根据理想气体 状态方程pV T =C 可得p= C VT ,温度 不变,压强增大,p 1 V 图 像 中 箭 头 方 向反了,故C错误;p V 图像的等温 线为双曲 线 的 一 支,由 于 封 闭 气 体 的 压强增大,故体积减小,故D正确。 10.A 初态时,对“工”字形活塞整体受 力分析,有pASA+M工 g+p0SB= pBSB+p0SA ,对上面汽缸受力分析, 有pASA=p0SA+M上缸 g,末 态 时, 对“工”字 形 活 塞 整 体 受 力 分 析,有 p'ASA +M工 g+p0SB =p'BSB + p0SA ,对 上 面 汽 缸 受 力 分 析,有 p'ASA=p0SA+M上缸 g,联立方程解 得p'A=pA ,p'B=pB,对A、B 两部分 气体,根 据 理 想 气 体 状 态 方 程 可 得 pAVA T = p'AV'A T' ,pBVB T = p'BV'B T' ,因温 度降低,p'A=pA ,p'B=pB,则V'A< VA 、V'B<VB,则活塞下降,上面汽缸 下降,才能使 A、B 气体体积均变小, 故选A。 11.A 根据一定质量的理想气体状态方 程可 得pV T =C ,在 体 积 不 变 的 情 况 下,p T =C' (C'为常数),T=(273+ t)K=(273+t0+Δt)K,所 以 p T = p 273+t0+Δt =C',则 p=C'(273+ t0+Δt)=C'Δt+C'(273+t0), C'(273+t0)为 大 于 零 的 确 定 值,故 p=C'(273+t0 +Δt)=C'Δt+ C'(273+t0)是p 关 于 Δt 的 带 有 正 截距的一 次 函 数,故 A正 确,B、C、D 错误。 12.(1)p1S (2) p1 p0 L0S 解析:(1)设 稳 定 时 汽 缸 内 气 体 压 强 为p2,根 据 玻 意 耳 定 律 有 p1L0S= p2 1 2L0S ,解得p2=2p1,则物体 A 的重 力 大 小 为 G=(p2-p1)S= p1S。(2)设充入的气体体积为V,则 有p1L0S+p0V=p2L0S,解得V= p1 p0 L0S。 13.(1) T1-T2 T1 p0 S (2)47 ℃ 解析:(1)气体的体积不变,根据查理 定律有 p0 T1 = p2 T2 ,得降温后杯内气 体 压强为p2= T2 T1p0 ,由杯子受力平衡 可知 杯 子 重 力 最 大 值 为 G=(p0- p2)S= T1-T2 T1 p0 S。(2)根 据 手 受 力平衡 可 知 降 温 后 杯 内 气 体 压 强 为 p3=p0- F S =9.375×10 4 Pa,根 据 理想 气 体 状 态 方 程 有 p0V0 T0 = p3V3 T3 , 其中 T3=(273+17) K=290 K, V3= 29 30V0 ,解得 T0=320 K,则t0= 47 ℃。 课时作业39 热力学定律与 能量守恒定律 1.A 当 汽 缸 由 图(a)位 置 缓 慢 转 到 图 (b)位 置 时,在 活 塞 所 受 的 重 力 作 用 下,气体被 压 缩,体 积 减 小,外 界 对 气 体做功;由于汽缸和活塞的导热性 能 良好,则气体的温度不变,气体分子的 平均动能不变,则内能不变,根据热力 学第一定律可知,气体对外放热。 2.C 自热米饭盒爆炸,是盒内气体温度 升高,气体压强急剧增大的结果,故 A 错误;在自热米饭盒爆炸的瞬间,盒内 气体对外 做 功,且 来 不 及 与 外 界 进 行 热量交换,根 据 热 力 学 第 一 定 律 可 知 盒内气体内能减少,温度降低,故B错 误,C正确;自热米饭盒爆炸前,盒内气 体温度升高,气体分子平均速率增大, 表现的是 一 种 统 计 规 律,并 不 代 表 每 一个 气 体 分 子 速 率 都 增 大 了,故 D 错误。 3.BC 物体分子动能与分子运动速率和 分子质量有关,与物体运动速度无关, 物体运动 速 度 增 大,物 体 分 子 动 能 不 一定增大,故A错误;一定质量的理想 气体经历等容放热过程,则Q<0,W= 0,根据ΔU=W+Q 可知ΔU<0,即理 想气体的温度降 低,由p T =C 可 知 气 体的压强减小,故B正确;气体分子单 位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 与单位体积内的分子数和分子的平均 速率有关,而 分 子 的 平 均 速 率 与 温 度 有关,因此,气体分子单位时间内碰撞 器壁单位面积上的次数与单位体积内 分子数和温度有关,故C正确;悬浮在 液体中的 微 粒 越 大,某 瞬 间 跟 它 相 撞 的液体分 子 数 越 多,撞 击 作 用 的 平 衡 性就表现 得 越 明 显,布 朗 运 动 越 不 明 显,故D错误。 4.C 以密封空气和充入空气为研究对 象,由“分 态 式”可 得:p1V1+p2V2= pV1,其中p1=p2=1 atm,V1=0.5 L、 V2=0.1 L,代入数据可得:p=1.2 atm, 故A错误;温度不变,则分子平均动能 不变,故B错误;由于p>p0,打开阀 门后密封气体膨胀,对外界做正功,故 C正确;打开阀门后密封气体膨胀,对 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -675- hh 外界做正功,而气体的温度不变、内能 不变,根据热力学第一定律ΔU=W+ Q 可知气体吸收热量,故D错误。 5.BC 对处于平衡状态的活塞进行受力 分析,受到大气压力、重力和气体向上 压力,则有 mg+p0S-p1S=0,解得 p1= mg S +p0 ,故 A错误;活塞缓慢上 升过程中气体压强不变,根据盖 吕萨 克定律有 LS T0 = 2LS T ,解得 T=2T0,故 B正确;气体对外做功 W=-p1SL= -mgL-p0SL,根 据 热 力 学 第 一 定 律 ΔU=Q-mgL-p0SL,故 C正 确,D 错误。 6.BC 根据理想气体状态方程可知,过 原点的p T 图线的斜率与体积V 有 关,一定量 的 理 想 气 体 从 状 态a 到 状 态b,体 积 不 变,对 外 不 做 功,A、D错 误;理想气体的内能只与温度有关,由 题图知从状态a 到状态b,温度一直升 高,则气体内能一直增加,B正确;由热 力学第一 定 律 可 知,气 体 一 直 从 外 界 吸热,C正确。 7.B c→b 过程,气体体积不变,即等容 变化过程,气 体 压 强 变 小,温 度 降 低, 故内能减小,该过程气体对外不做功, 故气体向外界放热,A错误;由微元法 可得p V 图像与横轴围成的面积表 示气体做功的多少,由图像可知,a→c →b过程比a→b过程气体对外界所做 的功多,B正 确;a→b 过 程 为 绝 热 过 程,气体体积变大对外做功,由热力学 第一定律可知,气体内能减小,温度降 低。温度是 分 子 平 均 动 能 的 标 志,故 气体在状态a 时比在状态b 时的分子 平均动能大,C错误;a→c 过程,气体 的压强相等,体积变大温度升高,分子 的平均动 能 变 大,分 子 撞 击 容 器 壁 的 动量变化量变大。由气体压强的微观 解释可知,在状态a 时比在状态c时单 位时间内撞击在单位面积上的分子数 多,D错误。 8.(1) p0 n+1 (2)-0.8np0V0 解析:(1)抽 气 过 程 等 温 变 化,第 一 次 抽气有p0V0=p(V0+nV0),解得p= p0 n+1 。(2)该过程为绝热过程,可知Q= 0,又有 W=-pΔV=- p0+0.6p0 2 · (nV0)=-0.8np0V0,根据热力学第一 定律得ΔU=W+Q=W=-0.8np0V0。 9.A 玩具饮水鸟的内部结构如图所示。 饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻 璃球,其间以一个玻璃管连接,内部装 有易挥发的液体。其原理是先在鸟嘴 上滴一些 水,水 分 蒸 发 后 吸 热 使 得 头 部气压小 于 肚 子 中 的 气 压,从 而 使 肚 子中的部 分 液 体 压 入 头 部,使 重 心 上 移,鸟的身体变得不稳定而发生倾斜, 倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离 液面,从 而 使 头 部 的 液 体 又 回 流 到 肚 子中,使 鸟 的 身 体 再 回 到 开 始 的 竖 直 状态,而 刚 才 倾 斜 的 过 程 中 鸟 嘴 刚 好 又沾到了水,之后鸟回到竖直状态后, 鸟嘴的水分蒸发,重复前方的运动,即 饮水鸟上下运动的能量来源于周围空 气的内能,故 A正确;根据上述可知, 当水杯中 的 水 干 了 之 后,由 于 不 能 形 成头部和 肚 子 的 压 强 差,小 鸟 不 能 再 上 下 运 动,也 就 是 说 小 鸟 不 能 点 头 “喝”水,故B错误;这种玩具饮水鸟仍 然遵循能 量 守 恒 定 律,但 不 是 一 架 永 动机,故C错误;根据上述分析可知, 该过程没有违背热力学第二定律,故D 错误。 10.BC 设人的质量为 m。升降椅无人 坐时,气体的状态为A。某人缓慢坐 在座椅上直到双脚离开地面,气体达 到稳定状态B,根据ΔpS=mg,可得 m= (p2-p1)S g ,故 A 错 误;根 据 pV T =C 变形得p= 1 VCT ,图像与原 点连线的斜率与温度成正比,所以气 体在状态A 的温度高于状态D 的温 度,故B正确;气体从状态 A 到状态 D,体积减小,外界对气体做功。温度 降低,气 体 内 能 减 小,根 据 热 力 学 第 一定律 ΔU=W+Q 可知,气 体 向 外 放出的热量,且气体向外放出的热量 大于外界对气体做的功,故C正确; 状态C 体积小,温度低,分 子 平 均 动 能小,但 是 压 强 大,根 据 压 强 微 观 解 释可知,在状态C 比在状态A 时单位 时间内 碰 撞 单 位 面 积 容 器 壁 的 分 子 数多,故D错误。 11.(1)27 ℃ (2)49.25 J 解析:(1)当棚内温度缓慢升高时,汽 缸内发生等压变化,根据盖 吕 萨 克 定律得 VC TC = VD TD ,可 得:TD=300 K, tD=(300-273) ℃=27 ℃。 (2)汽缸内空气在等压膨胀 过程中压强记为p,活塞受 力如 图 所 示。由 平 衡 条 件 得:p0S=mg+pS,解 得: p=9.8×104 Pa,该过程中 外 界 对 气 体 做 功 W = -pΔV=-pΔLS=-9.8× 104×5×10-2×25×10-4 J= -12.25 J,根据热力学第一 定律ΔU=W+Q,可得Q=49.25 J。 12.(1)见解析图 (2)100 J (3)150 J 解析:(1)Ⅰ过程为等温过程,Ⅱ过程 为等容过程,体积为1.0×10-3 m3, Ⅲ过程为等压过程,由盖 吕 萨 克 定 律得:2V0 Tc = V0 T0 ,代入数据解得:Tc= 600 K,该 理 想 气 体 经 历 的 三 个 过 程 的V T 图像如图所示。 (2)电热丝加热过程中,体积不变,外 界对气体做功 W=0,缸内气体吸收 热量为Q=100 J,由热力学第一定律 得:ΔU=Q+W=100 J+0=100 J。 (3)撤去外力后,气体发生等压变化, 外界对气体做功为Wca=p0ΔV=1.0× 105×(1.0×10-3-0.5×10-3) J= 50 J,经过足够长时间,活塞缓慢回到 初 始 位 置,内 能 的 变 化 量 ΔUca = -ΔU=-100 J,由 热 力 学 第 一 定 律 得:ΔUca=Qca+Wca,代入数据解得: Qca=-150 J,则 撤 去 外 力 后 汽 缸 内 的气体放出150 J热量。 专题强化练20 气体实验定律 的综合应用 1.BC 以理想气体Ⅱ为研究对象,初状态有 p1=p0+14 cmHg=90 cmHg,V1= L1S,p2=p0+24 cmHg=100 cmHg, V2 =L2S,根 据 玻 意 耳 定 律 可 得 p1V1 =p2V2,解 得 L2 = p1L1 p2 = 90×10 100 cm=9 cm,C正确,D错误;以 理想 气 体Ⅰ为 研 究 对 象,初 状 态 有 p'1=p0+14 cmHg=90 cmHg,V'1= L'1S,T1=300 K,p'2=p0+24 cmHg= 100 cmHg,V2=L'2S,其中L'2=(10+ 10+1)cm=21 cm,根据理想气体状态 方程 可 得 p'1V'1 T1 = p'2V'2 T2 ,解 得 T2= p'2V'2T1 p'1V'1 = 100×21×300 90×10 K=700 K, B正确,A错误。 2.D 气体温度升高,汽缸内气体压强增 大,气体膨胀,弹簧的弹性势能等于气 体膨胀 过 程 活 塞 对 弹 簧 所 做 的 功 为: Ep=W=pΔV= F S +p0 (V2-V1), 由于弹 簧 弹 力 逐 渐 变 大,所 以 Ep V 图像是曲 线,斜 率 逐 渐 变 大,故 A 错 误;由于理想气体的内能与温度有关, 一定量的理想气体的内能与热力学温 度成正比,与体积无关;由一定质量理 想气体状态方程pV T =C 可知,由于气 体升温过 程 中 气 体 压 强 变 化,所 以 气 体体积与 温 度 不 成 正 比,因 此 汽 缸 内 气体内 能 不 与 气 体 体 积 成 正 比,故 B 错误;由 题 意 可 知 气 体 升 温 过 程 中 气 体体积变 大,由 一 定 质 量 理 想 气 体 状 态方程pV T =C 可 知,p T 图 像 的 斜 率应逐渐变小,故C错误;由题意可知 气体升温 过 程 中 气 体 压 强 变 大,由 一 定质量理 想 气 体 状 态 方 程pV T =C 可 知,V T 图 像 的 斜 率 逐 渐 变 小,故 D 正确。 3.B 封闭气体的压强为p1=p0-ph= 76 cmHg-10 cmHg=66 cmHg,故 A 错误;U形 玻 璃 管 以 OO'为 轴 由 竖 直 位置缓慢 旋 转 至 水 平 位 置 中,封 闭 气 体 发 生 等 温 变 化,根 据 玻 意 耳 定 律 p1V1=p2V2,解得d'≈17.4 cm,故B 正确;若使封闭气体温度降低,假设气 体体积不 变,根 据 理 想 气 体 状 态 方 程 pV T =C 可知,气体压强降低,所以外界 大气压会 使 水 银 向 右 移 动,所 以 密 闭 气体的体积会减小,故d 减小,则h 增 大,故C错误;如果U形玻璃管置于非 密闭的恒 温 箱 中,据 理 想 气 体 状 态 方 程 可 得 p1V1 T1 = p3V3 T3 ,代 入 数 据 得 T3≈432 K=159 ℃,故D错误。 4.477 ℃ 解析:根据题意分析可知,窑内气体做 等容变化,初状态T1=(273+27) K= 300 K,p1=1.0×105 Pa,末状态p2= 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -676- 第十四章 热学 3 课时作业39 热力学定律与能量守恒定律 - 1.(2023·重庆缙云教育联盟质检)如图(a),侧 放在水平面上的汽缸和一质量不可忽略的光 滑活塞,封闭了一定质量的气体,处于平衡状 态。现逆时针缓慢转动汽缸至图(b)所示的状 态。汽缸和活塞的导热性能良好,不计缸内气 体的分子势能,则在此过程中缸内气体 ( ) A.对外界放热 B.对外界做正功 C.分子平均动能增加 D.内能增加 2.自热米饭因其便于加热和携带 越来越受到人们的欢迎。自热 米饭盒内有一个发热包,遇水 发生化学反应而产生大量热 能,不需要明火,温度可超过100 ℃,盖上盒盖 便能在10~15 min内迅速加热食品。自热米 饭的盖子上有一个透气孔,如果透气孔堵塞, 容易造成小型爆炸。下列说法正确的是 ( ) A.自热米饭盒爆炸,是盒内气体温度升高,气 体分子间斥力急剧增大的结果 B.在自热米饭盒爆炸的瞬间,盒内气体内能 增加 C.在自热米饭盒爆炸的瞬间,盒内气体温度 降低 D.自热米饭盒爆炸前,盒内气体温度升高,标 志着每一个气体分子速率都增大了 3.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.随着物体运动速度的增大,物体分子热运动 的平均动能也增大 B.一定质量的理想气体经历等容放热过程,气 体的压强减小 C.气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的 次数与单位体积内分子数和温度有关 D.悬浮在液体中的微粒越大,某一瞬间跟它相 撞的液体分子数越多,撞击作用的不平衡性 就表现得越明显,布朗运动就越明显 4.(2023·山东淄博一模)如 图为消杀喷药装置,内部 装有2 L药液,上部密封 压 强 为 1 atm 的 空 气 0.5 L,保持阀门关闭,再 充入1 atm的空气0.1 L。 假设在所有过程中空气可看作理想气体,且温 度不变,外部大气压强为1 atm,下列说法正确 的是 ( ) A.充气后,密封气体压强变为1.1 atm B.充气后,密封气体的分子平均动能增加 C.打开阀门后,密封气体对外界做正功 D.打开阀门后,密封气体向外界放热 5.(多选)(2023·天津适应性训练) 如图所示,一定质量的理想气体 被质量为m 的绝热活塞封闭在 竖直放置的绝热汽缸中,活塞的 面积为S,与汽缸底部相距L,温 度为T0。现接通电热丝给气体 缓慢加热,活塞缓慢向上移动距离L 后停止加 热,整个过程中,气体吸收的热量为Q,大气压 强为p0,重力加速度为g。则 ( ) A.初始时,气体压强p1=p0 B.停止加热时,气体的温度T=2T0 C.该 过 程 中,气 体 内 能 增 加 量 ΔU =Q - mgL-p0SL D.该过程中,气体内能增加量ΔU=Q-p0SL 6.(多选)(2022·全国甲卷改编) 一定量的理想气体从状态a 变 化到状态b,其过程如p T 图 上从a 到b 的线段所示。在此 过程中 ( ) A.气体一直对外做功 B.气体的内能一直增加 C.气体一直从外界吸热 D.气体吸收的热量等于其对外做的功 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -539- hh 7.(2024·九省联考安徽卷)一 定质量的理想气体从状态a 开始。第一次经绝热过程到 状态b;第二次先经等压过程 到状态c,再经等容过程到状 态b。p V 图像如图所示。则 ( ) A.c→b过程,气体从外界吸热 B.a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做 的功多 C.气体在状态a 时比在状态b 时的分子平均 动能小 D.气体在状态a 时比在状态c时单位时间内 撞击在单位面积上的分子数少 8.(2024·江苏南通月考)真空泵抽气腔与容器 相连,活塞向左运动时从容器中抽气,活塞向 右运动时阀门自动关闭,将进入抽气腔内的气 体全部排出,示意图如图甲。设抽气过程中抽 气腔与容器中的气体压强始终相等,每次抽气 活塞均从抽气腔最右端移动至最左端。已知 容器的容积为V0,抽气腔的容积为nV0,初始 时刻气体压强为p0。 (1)若抽气过程中气体的温度保持不变,求第 一次抽气后容器中气体的压强p; (2)若在绝热的条件下,某次抽气过程中,气体 压强p 随体积V 变化的规律如图乙,求该过程 气体内能的变化量ΔU。 4  9.(2024·辽宁大连育明中学期 中)如图所示,这是中国传统玩 具饮水鸟。在鸟的面前放上一 杯水,用手把鸟嘴浸到水里,“喝”了一口后,又 直立起来。之后,无需人的干预,小鸟直立一会 儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水, 然后又会直立起来。就这样周而复始,小鸟不 停地点头“喝”水,则下列说法正确的是 ( ) A.饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的 内能 B.水杯中的水干了之后,小鸟还能点头“喝”水 C.这种玩具饮水鸟是一架永动机 D.此现象违背了热力学第二定律 10.(多选)(2023·吉林长春三模)气压式升降椅 通过汽缸上下运动来调节椅子升降,其简易 结构如图甲所示,圆柱形汽缸与椅面固定连 接,柱状汽缸杆与底座固定连接。可上下移 动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想 气体,设汽缸气密性、导热性良好,忽略摩擦 力。气体的压强和体积倒数的关系如图乙所 示,升降椅无人坐时,气体的状态为A。某人 缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面,气体达 到稳定状态B。然后打开空调调节室内温 度,经过一段时间室内温度缓慢变化到设定 温度,稳定后气体状态为C。最后人缓慢离 开椅面,气体最终达到另一个稳定状态 D。 已知汽缸的横截面积为S,重力加速度大小为 g。下列说法正确的是 ( ) A.人的质量可表示为 (p1+p2)S g B.气体在状态A 的温度高于状态D 的温度 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -540- 第十四章 热学 3 C.气体从状态A 到状态D,气体向外放出的 热量大于外界对气体做的功 D.气体在状态C 比在状态A 时单位时间内 碰撞单位面积容器壁的分子数少 11.(2023·安徽合肥二模)蔬菜大棚通常靠通风 来调节温度,某研究小组设计了一款温控报 警装置,其原理如图所示。将导热汽缸竖直 悬挂在大棚内,缸内通过活塞封闭了一定质 量的空气。当棚内温度为7 ℃时,活塞静止 于距汽缸顶部70.0 cm的C 处;当棚内温度 缓慢升高,活塞下移5.0 cm至D 处,此时涂 有导电物质的活塞下表面恰与a、b 触点接 触,蜂鸣器报警。已知活塞质量m=0.5 kg、 横截面积S=25 cm2、厚度不计,活塞与汽缸 之间的摩擦不计,大气压强p0=1.0×105 Pa, g 取10 m/s2。求: (1)蜂鸣器刚报警时棚内温度; (2)活塞由C 至D 过程,若缸内空气的内能增 加了37 J,缸内空气吸收的热量。 12.(2023·浙江杭州一模)如图所示,具有一定 导热性能的柱形汽缸竖直放置,外界温度保 持T0=300 K不变。一定质量的理想气体被 横截面积为S=100 cm2 的轻质活塞封闭在 汽缸内,此时活塞距汽缸底部的距离为L0= 5 cm,汽缸内气体温度为T0=300 K。先用 外力缓慢地拉动活塞,上升L0 的距离被挡块 AB 挡住。再通过电热丝对汽缸内气体快速 加热,缸内气体吸收Q=100 J热量后,温度 升高到2T0。此时撤去外力,经过足够长时 间,活塞缓慢回到初始位置。已知大气压强 p0=1.0×105 Pa,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑 动,该理想气体经历的三个过程的p V 图 像,如图2所示。 (1)请在图3中画出该理想气体经历的三个 过程的V T 图像; (2)在电热丝加热的过程中,汽缸内气体内能 变化了多少? (3)撤去外力后汽缸内的气体放出多少热量? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -541-