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绝密★启用前
专题46热力学第一定律
试卷副标题
考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
一、单选题
1.如图所示,一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c再回到状态a,其中,为等温过程,为等容过程,下列说法正确的是(
)
A.过程,气体和外界无热交换
B.过程,气体分子的速率均保持不变
C.过程,气体内能减小
D.过程外界对气体做的功与过程气体对外做功相等
【答案】C
【详解】
A.过程,气体发生的是等温变化,内能不变,此过程中,气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体吸收热量,A错误;
B.过程,温度不变,气体分子的平均速率不变,但每一个气体分子的速率不断变化,B错误;
C.过程,气体的体积不变,压强减小,则温度降低,故内能减小,C正确;
D.图线与横轴所围的面积为气体做功的大小,因此过程外界对气体做的功小于过程气体对外做功,D错误。
故选C。
2.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。关于该循环过程,下列说法正确的是( )
A.A→B过程中,气体向外界放热
B.B→C过程中,气体分子的平均动能减小
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数不变
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
【答案】B
【详解】
A.A→B过程中,体积增大,气体对外界做功,温度不变,内能不变,气体从外界吸热,故A错误;
B.B→C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B正确;
C.C→D过程中,等温压缩,体积变小,分子数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故C错误;
D.D→A过程中,绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,温度升高,分子平均动能增大,气体分子的速率分布曲线发生变化,故D错误。
故选B。
3.关于热现象,下列说法正确的是( )
A.布朗微粒越小,布朗运动越不明显
B.毛细管越小,毛细现象越不明显
C.如图,石蜡在固体片上熔化成椭圆形,则该固体可能是多晶体
D.一定质量的理想气体,体积从V1缓慢增大到V2,中间过程不同,气体对外做功可能不同
【答案】D
【详解】
A.布朗微粒越小,温度越高,布朗运动越明显,故A错误;
B.毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,内径越细现象越明显,故B错误;
C.由图可知,石蜡在各个方向熔化快慢不一样,即固体片导热具有各向异性,是单晶体。而多晶体具有各向同性。故C错误;
D.由气体做功的公式
可知,体积变化量一定,但不知道压强的情况,因此气体对外做功可能不同。故D正确。
故选D。
4.图为一定质量的某种理想气体的p-V图像,图中ba的延线通过坐标原点O,bc垂直于V轴,ac平行于V轴,下列说法正确的是____________(在给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
A.a→b过程中,气体温度不变
B.b→c过程中,气体温度升高
C.c→a过程中,气体放热大于外界对气体功
D.a→b→c→a过程中,气体对外界总功为零
【答案】C
【详解】
A.a→b过程中,p与V成正比,根据可知,p增大,V增大,可知T升高,故A错误;
B.b→c过程中,V不变,则为常量,又因为p下降,故温度也下降,故B错误;
C.c→a过程中,p不变,为常量,V减小,则T减小,可知气体放热大于外界对气体做功,故C正确;
D.体积增大,气体对外做功,体积减小,外界对气体对做功,p-V图象的图线与横轴围成的面积表示气体对外做功,即三角形abc围城的面积表示对外做的总功,所以气体从a→b→c→a的过程中,气体对外界做功,气体做的总功不为零,故D错误;
故选C。
5.下列说法正确的是( )
A.分子间距离减小过程中,分子势能一定增大
B.物体从外界吸热,分子平均动能一定增大
C.晶体都是各向异性的
D.对一定质量的理想气体,压强不变而温度和体积变化时,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定变化
【答案】D
【详解】
A.当分子间表现为引力时,分子间距离减小过程中,分子力做正功,分子势能一定减小,故A错误;
B.物体从外界吸热,如果同时对外做功,温度不一定升高,分子平均动能不一定增大,故B错误;
C.多晶体都是各向同性的,故C错误;
D.对一定质量的理想气体,压强不变而温度和体积变化时,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定变化,故D正确。
故选D。
6.如图,从湖底形成的一个气泡,在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若接近水面,湖内水的温度越高,大气压强没有变化,将气泡内气体看做理想气体。则上升过程中,以下说法正确的是( )
A.外界对气泡内气体做功
B.气泡内气体从外界吸收热量
C.气泡内气体的压强可能不变
D.气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力增大
【答案】B
【详解】
A.气泡上升过程中,温度升高,与水面的距离减小,压强减小,则根据
可知体积变大,气体对外做功,故A错误;
B.气体温度升高,内能变大,气体对外做功,根据
?U=W+Q
可知气泡内气体从外界吸收热量,故B正确;
CD因大气压强不变,则随水深度的减小,气泡的压强减小,根据气体压强的微观意义可知,气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力变小,故CD错误;
故选B。
7.下列说法正确的是( )
A.冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体,所以它不遵循热力学第二定律
B.气体对外做功,内能一定减少
C.物体的温度越高,分子的平均动能越大
D.第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现
【答案】C
【详解】
A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体要消耗电能,因此遵循热力学第二定律,所以A错误;
B.根据热力学第一定律可得
物体内能的变化不但与气体做功与否有关,还要考虑物体与外界热量的传递,所以B错误;
C.物体的温度越高,分子的平均动能越大,所以C正确;
D.第二类永动机不违反能量守恒定律,违反了物理过程的方向性,所以D错误。
故选C。
8.下列说法正确的是( )
A.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,是由于气体分子间存在斥力的缘故
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.各向同性的物质可能是多晶体
D.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
【答案】C
【详解】
A.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强增大的原因,气体分子间存在斥力可以忽略不计。故A错误;
B.布朗运动不是液体分子的运动,也不是固体小颗粒分子的运动,而是小颗粒的运动。故B错误;
C.各向同性的物质可能是多晶体,也可能是非晶体,故C正确;
D.物体从外界吸收热量,如果同时对外做功,其内能不一定增加。故D错误;
故选C。
9.一定质量的0℃的水,在它凝固成0℃冰的过程中( )
A.分子动能、分子势能均变大
B.分子动能、分子势能均变小
C.分子动能不变,分子势能变大
D.分子动能不变,分子势能变小
【答案】D
【详解】
一定质量的0℃的水,在它凝固成0℃冰的过程中温度不变,分子动能不变;体积增大,对外做功,内能减小,而动能不变,则分子势能减小,故选D。
10.一定质量的理想气体从A状态开始,经过A→B、B→C、C→D、D→A最后回到初始状态A,各状态参量如图所示,则下列说法正确的是( )
A.A→B过程气体从外界吸热
B.A→B过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
C.C→D过程气体从外界吸热
D.A状态气体分子平均动能小于D状态气体分子平均动能
【答案】A
【详解】
A.根据图象可知,A到B过程中气体温度升高,内能增大,同时气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体一定吸热,故A正确;
B.根据气体做功公式
可知,图象与横轴所围成的面积代表做功的数值,故A到B过程气体对外做功等于C到D过程外界对气体做功,故B错误;
C.C到D过程内能减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放热,故C错误;
D.根据
可知,A状态温度高于D状态,所以A状态气体分子平均动能大于D状态气体分子平均动能,故D错误。
故选A。
11.某气缸内封闭有一定质量的理想气体,从状态依次经过状态和后再回到状态,其图象如图所示,则在该循环过程中,下列说法正确的是( )
A.从到过程中,气体吸收热量
B.从到过程中,气体的压强增大
C.从到过程中,单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D.若气体在从到过程中,内能增加,对外做功,则气体向外界放出热量
【答案】C
【详解】
A.从到过程气体发生等温变化,内能不变,体积减小,外界对气体做功。由热力学第一定律可知,气体放出热量,选项A错误;
B.由知,从到过程气体发生等压变化,选项B错误;
C.从到程中,气体的温度不变,则单个气体分子碰撞器壁的力不变,压强减小,则必然是单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少造成的,选项C正确;
D.由
得
气体从外界吸收热量8kJ,选项D错误。
故选C。
12.如图所示,为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态,下列说法正确的是( )
A.三个状态的压强相等
B.从到气体的内能减小
C.从到气体吸收热量
D.从到与从到气体对外界做功的数值相等
【答案】C
【详解】
A.反向延长ac线,不过坐标原点,说明气体不是等压变化,故abc三个状态的压强不相等,故A错误;
B.从a到c,气体的温度越来越高,气体的内能越来越大,故B错误;
C.从a到b,气体的温度升高,内能增加,由于气体体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律可得,气体吸热,故C正确;
D.从a到c的过程中,任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小,压强越来越大,从a到b平均压强小于从b到c的平均压强,根据可知,从b到c气体对外界做功大于从a到b气体对外界做功,故D错误。
故选C。
13.如图所示,固定在水平面上的汽缸内封闭着一定质量的理想气体,汽缸壁和活塞绝热性能良好,汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计,则以下说法正确的是( )
A.使活塞向左移动,汽缸内气体对外界做功,内能减少
B.使活塞向左移动,汽缸内气体内能增大,温度升高
C.使活塞向左移动,汽缸内气体压强减小
D.使活塞向左移动,汽缸内气体分子无规则运动的平均动能减小
【答案】B
【详解】
使活塞向左移动,外界对缸内气体做功,故
汽缸壁和活塞的绝热性能良好,由热力学第一定律
ΔU=W+Q
得,汽缸内气体的内能增大,所以缸内气体温度升高,所以汽缸内气体分子的平均动能增大,压强增大,故B正确。
故选B。
14.在商场一些柜台前常见到一种气压凳(如图),它的高度可以调节且舒适性好。其原理结构简化模型就是一个气缸活塞模型,内部封闭一定质量氮气。如果有一个人坐上去,关于内部气体(可以看作理想气体,忽略与外界热交换)的说法正确的是( )
A.内能减小
B.温度不变
C.压强变大
D.每个气体分子的速率都变大
【答案】C
【详解】
如果有一个人坐上去,则气体被压缩,气体体积减小,压强增大,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,内能增加,温度升高,分子平均速率变大,但是并非每个气体分子的速率都变大,故选C。
15.关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是( )
A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大
B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大
D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大
【答案】D
【详解】
A.做功和热传递都能改变内能,气体吸收热量,其内能不一定增大,A错误;
B.可以使热量由低温物体传递到高温物体,但要引起其它变化,如电冰箱,故B错误;
C.若分子间距小于平衡位置时,分子间距离增大,分子力做正功,分子势能一定减小,C错误;
D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大,D正确;
故选D。
二、多选题
16.一定质量的理想气体从A状态开始,经过、、、最后回到初始状态A,各状态参量如图所示,则下列说法正确的是( )
A.过程气体从外界吸热
B.过程气体对外做功等于过程外界对气体做功
C.过程气体从外界吸热
D.A状态气体分子平均动能小于D状态气体分子平均动能
E.气体在C状态的热力学温度是A状态热力学温度的1.5倍
【答案】ABE
【详解】
A.根据图像可知,过程气体温度升高,內能增大,同时气体对外做功,根据热力学第一定律可知,气体一定吸热,A正确;
B.根据气体做功公式
可知,图像与横轴围成面积代表做功的数值,故过程气体对外做功等于过程外界对气体做功,B正确;
C.过程内能减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知气体放热,C错误;
D.根据可知,A状态温度高于D状态,所以A状态气体分子平均动能大于D状态气体分子平均动能,D错误;
E.根据理想气体状态方程可知,气体在C状态的温度是A状态温度的1.5倍,E正确。
故选ABE。
17.如图所示,一定质量的理想气体经历的变化过程,其中平行于横轴,平行于纵轴,的延长线过坐标原点,下列说法正确的是( )
A.气体在、状态时分子平均动能相等
B.过程中外界对气体做功
C.过程中气体向外界放出热量
D.过程中气体对外界做功
E.过程中气体从外界吸收热量
【答案】BCE
【详解】
A.由公式可知,A状态的温度小于B状态的温度,则气体在、状态时分子平均动能不相同,故A错误;
B.过程中体积减小,则外界对气体做功,故B正确;
CD.由公式可知,过程中温度降低,气体内能减小,体积不变,气体不做功,由热力学第一定律可知,气体向外界放出热量,故C正确,D错误;
E.由公式可知,A状态的温度小于B状态的温度,气体内能增大,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量,故E正确。
故选BCE。
18.关于热学知识的理解,下列说法中正确的是( )
A.雨水没有透过雨伞是因为液体表面存在张力
B.用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象
C.在熔化过程中,非晶体要吸收热量,但温度可以保持不变
D.气体从外界吸收热量的同时对外界做功,其内能可能增加
E.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体的密度减小,内能增大
【答案】ADE
【详解】
A.雨伞上面有很多小孔,而雨水没有透过雨伞是因为液体表面存在张力作用,A正确;
B.用吸管将牛奶吸入口中是利用了大气压强,B错误;
C.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度可以保持不变,C错误;
D.气体从外界吸收热量的同时对外界做功,根据热力学第一定律
如果对外做功的值小于吸收的热量,此时其内能增加,D正确;
E.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程中,温度升高,体积增加,因此气体的密度减小,内能增大,E正确。
故选ADE。
19.图中所示的气缸壁是绝热的,缸内隔板A是导热的,它固定在缸壁上,活塞B是绝热的,它与缸壁的接触是光滑的,但不漏气。B的上方为大气,A与B之间以及A与缸底之间都盛有物质的量相同的同种理想气体Ⅰ和Ⅱ。系统在开始时处于平衡状态,现通过电炉丝E对气体缓慢加热,在加热过程中( )
A.气体Ⅰ对外做功,内能不变
B.气体Ⅰ压强不变,内能增大
C.气体Ⅱ压强增大,内能增大
D.气体Ⅰ吸收的热量大于气体Ⅱ净吸收的热量
E.气体Ⅰ吸收的热量小于气体Ⅱ净吸收的热量
【答案】BCD
【详解】
AB.当加热气体Ⅱ时,因隔板A为导热的,则气体Ⅰ吸收热量,温度升高,压强不变,体积变大,对外做功,内能增加,选项A错误,B正确;
C.当加热气体Ⅱ时,气体Ⅱ温度升高,体积不变,压强增大,内能增大,选项C正确;
DE.因两部分气体温度相同,内能相同,但是气体Ⅰ体积增加要对外做功,根据
可知,气体Ⅰ吸收的热量大于气体Ⅱ净吸收的热量,选项D正确,E错误。
故选BCD。
20.下列叙述正确的是( )
A.布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动
B.分子间的引力和斥力是同时存在的
C.温度升高每个分子的动能都增大
D.外界对物体做功,物体的内能一定增加
E.一定量的理想气体,等压压缩、温度降低是可能发生的过程
【答案】ABE
【详解】
A.布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动,间接反映了液体或气体分子的无规则运动,故A正确;
B.根据分子动理论可知,分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力,故B正确;
C.温度是分子平均动能的标志,温度升高,表示分子平均动能大,而不能代表物体的每一个分子的动能都增大,故C错误;
D.根据热力学第一定律可知做功与热传递都可以改变物体的内能,外界对气体做功,若同时气体放出热量,气体的内能不一定增大,故D错误;
E.根据理想气体的状态方程可知,一定量的理想气体,等压压缩的过程中温度一定降低,故E正确。
故选ABE。
21.下列说法正确的是( )
A.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
B.用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积
C.物体向外界放热,其内能不一定减小
D.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
E.自然界自发的宏观过程都具有方向性,总是向分子热运动无序性更大的方向进行
【答案】ACE
【详解】
A.分子力表现为斥力时,随分子间距离的减小,分子力增大,并且分子力做负功,分子势能也增大,故A正确;
B.由于气体分子的体积和分子所占的体积不同,所以不能由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积,故B错误;
C.内能是分子动能和分子势能总和,分子动能跟温度有关,势能跟分子间距有关,物体向外界放热时,分子总动能变化,但势能变化不明确,故其内能不一定减小,故C正确;
D.金刚石、食盐、和水晶都是晶体,玻璃是非晶体,故D错误;
E.热力学第二定律说明,自然界自发的宏观过程都具有方向性,总是向分子热运动无序性更大的方向进行,故E正确。
故选ACE。
22.下列说法中表述正确的是( )
A.可以通过技术操作使环境温度达到绝对零度
B.人感到闷热时,空气中相对湿度较大
C.如图所示,一定量理想气体在A点压强小于在B点压强
D.如图所示,一定量理想气体从状态A到B过程中,气体吸收热量
【答案】BCD
【详解】
A.绝对零度不可达到,A错误;
B.人感到闷热时,说明汗液难以蒸发降温,说明空气中湿度较大,B正确;
C.根据理想气体状态方程得
点和原点连线的图像斜率越小,压强越大,所以A点压强小于在B点压强,C正确;
D.从状态A到B过程中,温度升高,则
体积增大,说明气体膨胀,对外做功,有
根据
得气体吸热,D正确。
故选BCD。
23.关于热现象,下列说法正确的是( )
A.气体吸收了热量,其内能可能减小
B.悬浮在液体中的颗粒越大,布朗运动越明显
C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D.温度越高,物体内分子的平均动能越大
E.随着分子间距离的增大,物体内分子的势能一定减小
【答案】ACD
【分析】
本题考查热学知识,目的是考查学生的理解能力。
【详解】
A.若气体吸收热量的同时对外做功,则气体的内能可能减小,选项A正确;
B.悬浮在液体中的颗粒越小,布朗运动越明显,选项B错误;
C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,选项C正确;
D.温度是平均动能的量度,温度越高,物体内分子的平均动能越大,选项D正确;
E.随着分子间距离的增大,分子表现为斥力做正功势能减小,分子表现为引力做负功势能增大,物体内分子的势能可能减小,也可能增大,选项E错误。
故选ACD。
24.若某个封闭的热力学系统与外界之间热传递良好,而外界的热容量极大,这样,在外界与系统交换热量时,其内部就只经历等温的可逆变化,称之为“恒退热源”(如大量的冰水混合物、沸水、某温度下的恒温水浴等);同时,外界对系统的压缩或系统的膨胀又进行得十分缓慢,则这样的系统所经历的过程可认为是可逆的等温过程,现某封闭的热力学系统内有一定质量的理想气体,若该气体经历了这样的等温过程,则下列说法中正确的是______。
A.膨胀过程中系统内气体内能增大
B.膨胀过程中系统内气体压强增大
C.压缩过程中外界对气体做功内能不变
D.压缩过程中,气体分子与容壁碰撞的频繁程度增大
E.无论是膨胀还是压缩,气体分子平均动能均不变
【答案】CDE
【详解】
AE.由于气体为理想气体,其内能只与温度有关,膨胀和压缩均为等温变化,内能不变,A错误E正确;
B.根据理想气体状态方程,温度不变而体积增大,压强一定减小,B错误;
C.压缩过程中外界对气体做功,但温度不变,故内能不变,C正确;
D.压缩过程中气体体积减小,单位体积内分子数增大,分子的平均速率不变,故于器壁碰撞的频繁程度增大,D正确。
故选CDE。
25.关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和
B.一定量
的水变成的水蒸汽,其分子平均动能不变
C.一定量的的水结成的冰,内能减小
D.一定质量的理想气体从外界吸收热量后,其内能一定增加
【答案】BC
【详解】
A.物体的内能是组成该物体的所有分子热运动动能和势能的总和,A错误;
B.一定量的水变成的水蒸汽,要吸收热量,由于温度不变,分子平均动能不变,吸收的热量转化为分子势能,其分子之间的势能增加,B正确;
C.一定量的的水结成的冰,温度不变,分子的平均动能不变,但对外放热,分子势能减小,即内能一定减小,C正确;
D.一定量的理想气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,还与做功情况有关,D错误
故选BC。
26.如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合,压下压杆A可向瓶内储气室充气;多次充气后按下按柄B打开阀门K,水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体,充气和喷水过程温度保持不变,则( )
A.充气过程中,储气室内气体内能增大
B.充气过程中,储气室内气体分子平均动能增大
C.喷水过程中,储气室内气体放热
D.喷水过程中,储气室内气体压强减小
【答案】AD
【详解】
AB.充气过程中,储气室内气体的质量增加,气体的温度不变,故气体的平均动能不变,气体内能增大,选项A正确,B错误;
CD.喷水过程中,气体对外做功,体积增大,而气体温度不变,则气体吸热,所以气体压强减小,选项C错误,D正确。
故选AD。
27.关于热力学定律,说法正确的是( )
A.气体吸热后温度一定升高
B.对气体做功可以改变其内能
C.热量可能自发地从低温物体传到高温物体
D.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
【答案】BD
【详解】
A.根据热力学第一定律
气体吸热后,如果同时对外做功,气体的温度不一定升高。A错误;
B.做功和热传递都可以改变物体的内能,B正确;
C.热量可以自发地从高温物体传到低温物体,但是从低温物体传递到高温物体需要引起外界变化,所以不能自发的产生。C错误;
D.根据热力学第零定律,如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡。D正确。
故选BD。
28.以下说法正确的是________。
A.一定质量的理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
B.在完全失重的宇宙飞船中,水的表面存在表面张力
C.在绝热条件下压缩气体,气体的内能一定增加
D.土壤里有很多毛细管,如果要把地下的水分沿着它们引到地表,可以将土壤锄松
E.一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系
【答案】BCE
【详解】
A.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关,若温度升高的同时体积增大,压强不一定增大,A错误;
B.由于液体的蒸发,液体表面分子较为稀疏,故分子间距大于液体内部,表现为引力,分子力与重力无关,故在完全失重的宇宙飞船中,水的表面依然存在表面张力,B正确;
C.在绝热条件下压缩气体,外界对气体做功
同时
根据热力学第一定律
可得
所以气体的内能一定增加,C正确;
D.植物吸收水分是利用自身的毛细现象,不是土壤有毛细管,D错误;
E.浸润与不浸润与两种接触物质的性质有关;水可以浸润玻璃,但是不能浸润石蜡,这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系,E正确。
故选BCE。
29.一定质量的理想气体,按图示方向经历了ABCDA的循环,其中图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.状态B时,气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大
B.由B到C的过程中,气体将放出热量
C.由C到D的过程中,气体的内能保持不变
D.由D到A的过程中,气体对外做功
E.经历ABCDA一个循环,气体吸收的总热量大于释放的总热量
【答案】ABE
【详解】
A.状态B与状态A相比,pV的乘积大,温度高,分子的平均动能大,故A正确;
B.由B到C的过程,发生等容变化,气体压强减小,温度降低,气体内能减小,气体不对外界做功,根据热力学第一定律,气体放出热量,故B正确;
C.由C到D的过程,pV的乘积变小,气体温度降低,内能减小,故C错误;
D.由D到A的过程,气体发生等容变化,不对外界做功,故D错误;
E.图中平行四边形的面积表示气体对外界所做的功,全过程气体内能没有变化,根据热力学第一定律,全过程气体一定吸热,故E正确。
故选ABE。
30.一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d,其体积V与热力学温度T关系如图所示,O、a、d三点在同一直线上,ab和cd平行于横轴,bc平行于纵轴,则下列说法正确的是( )
A.由状态a变到状态b的过程中,气体吸收热量,每个气体分子的动能都会增大
B.从状态b到状态c,气体对外做功,内能减小
C.从状态a到状态d,气体内能增加
D.从状态c到状态d,气体密度不变
【答案】CD
【详解】
A.由状态a变到状态b过程中,气体体积不变,则W=0,温度升高,平均动能增大,并不是每个分子的动能都增大;同时?U>0,根据?U=W+Q可知气体吸收热量,选项A错误;
B.从状态b到c,气体温度不变,内能不变;体积变大,则气体对外做功,选项B错误;
C.从a状态到d状态气体温度升高,则内能增加,选项C正确;
D.从状态c到d,气体体积不变,则气体的密度不变,选项D正确。
故选CD。
31.下列说法中正确的有( )
A.悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动叫做布朗运动
B.金属铁有固定的熔点
C.液晶的光学性质具有各向异性
D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力
E.随着高度的增加,大气压和温度都在减小,一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小
【答案】BCE
【详解】
A.悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动叫做布朗运动,故A错误;
B.金属铁有固定的熔点,故B正确;
C.液晶的光学性质具有各向异性,故C正确;
D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力,故D错误;
E.随着高度的增加,大气压和温度都在减小,一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小,故E正确。
故选BCE。
32.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程。该循环过程中,下列说法正确的是( )
A.A→B过程中,气体对外界做功,吸热
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增加
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线发生变化
E.该循环过程中,气体放热
【答案】ACD
【详解】
A..A→B过程中,体积增大,气体对外界做功,温度不变,内能不变,根据
ΔU=Q+W
可知气体吸热,故A正确;
B.B→C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B错误;
C.C→D过程中,等温压缩,体积变小,分子数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故C正确;
D.D→A过程中,绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,温度升高,分子平均动能增大,气体分子的速率分布曲线发生变化,故D正确;
E.该循环过程中,气体内能不变,对外做功,根据
ΔU=Q+W
可知气体吸热,故E错误。
故选ACD。
33.如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是( )
A.状态C的温度为T0
B.从A→B,分子的平均动能减小
C.从C→D,气体密度增大
D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量
【答案】ACD
【详解】
A.A→B过程为等压过程,则有
即有
解得
C→D过程也为等压过程,则有
即
解得
故A正确;
B.从A→B,温度升高,分子平均动能增大,故B错误;
C.C→D过程为等压变化过程,气体体积减小,气体质量不变,则气体密度增大,故C正确;
D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变;在p-V图像中,图像与坐标轴围成面积表示功的大小,所以WAB>WDC,即整个过程,气体对外界做功,所以气体吸收的热量大于释放的热量,故D正确。
故选ACD。
第II卷(非选择题)
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三、填空题
34.一定质量的理想气体,从初始状态A经状态B、C再回到状态A,变化过程如图所示,其中A到B曲线为双曲线。图中和为已知量。从状态B到C
的过程中,气体做功的大小为___________;从状态A经状态B、C再回到状态A的过程中,气体吸放热情况为___________(选填“吸热”“放热”或“无吸放热”)。
【答案】
放热
【详解】
[1]
从B到C的过程中,气体做功大小等于曲线围成的面积,如图所示阴影部分面积
体积增大,气体对外做功
[2]
P-V图像中,曲线围成的面积为气体做功,如图所示
从A经状态B、C再回到状态A的过程中,外界对气体做功,即
回到A状态时,气体内能不变,即
根据热力学第一定律
则
气体放热
35.一定质量的理想气体在状态时的压强为,体积为,温度为,经历了如图所示一系列的变化,气体在状态时的压强为___________;从状态变化到状态的过程中,气体对外界做的功是___________J;气体从状态到状态的过程是___________(填“吸”或“放”)热过程;气体从状态到状态的过程是___________(填“吸”或“放”)热过程。
【答案】
吸
吸
【详解】
[1]题图知,从状态到状态的图线的反向延长线过原点,根据知,从状态到状态,气体做等压变化,故
从状态到状态,气体的体积不变,是等容升温过程,由得
[2]从状态到状态的过程中气体体积增大,气体对外界做的功,由
代入数据得
[3]从状态到状态,气体的体积增大,气体对外做功,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律可知,其中,,故
则气体从状态到状态的过程是吸热过程
[4]从状态到状态,气体的体积不变,是等容过程,气体对外不做功,外界对气体也不做功,气体温度升高,内能增大,即,,故
则气体从状态到状态的过程是吸热过程。
36.如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。在过程ab中气体的内能______(填“增加”、“减少”或“不变”),在过程bc中气体________热量(填“吸收”或“放出”),在过程ca中_____________(填“外界对气体做功”或“气体对外界做功”)。
【答案】增加
吸收
外界对气体做功
【详解】
[1]从到等容升压,根据可知温度升高,一定质量的理想气体的内能取决于气体的温度,温度升高,则内能增加。
[2]在过程中,属于等温变化,气体膨胀对外做功,而气体的温度不变,则内能不变;根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量。
[3]在过程ca中,体积减小,外界对气体做功。
四、解答题
37.如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,气体的温度为,压强为,活塞的横截面积为,活塞距汽缸底的高度为,不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。现给气缸缓慢加热,活塞上升到高度为处,气体吸收的热量为。求:
(1)此时密闭气体的温度;
(2)该过程中气体内能的增量。
【答案】(1)
;(2)
【详解】
(1)加热缓慢上升,该过程为等压变化,有
解得
(2)气体膨胀,对外做功,有
根据热力学第一定律得
38.如图所示,一水平放置的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,气体最初的体积为V0,汽缸内壁光滑且缸壁导热良好,开始活塞停在A点,现将水平放置的汽缸迅速直立,经过足够长时间后,活塞停在B点,设周围环境温度保持不变,已知大气压强为p0,重力加速度为g,求:
(1)活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V;
(2)整个过程中通过缸壁传递的热量(一定质量理想气体的内能仅由温度决定)。
【答案】(1);(2)
【详解】
(1)设活塞在B处时封闭气体的压强为p,活塞受力平衡,则
p0S
+
mg
=
ps
解得
p
=
p0
+
活塞在A处封闭气体的压强为p0
由玻意耳定律
p0V0
=
pV
解得气体的体积
V
=
(2)由于气体的温度不变,则内能的变化
U
=
Q
+
W
=
0
外界对气体做功
W
=
(p0S
+
mg)h
活塞移动的距离为
h
=
得
Q
=
-
负号表示气体放热
则整个过程中通过缸壁传递的热量为。
39.如图所示,质量为M、内部高为H的绝热气缸内部带有加热装置,用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。气缸顶部有挡板,用绳将活塞悬挂在天花板上。已知气缸的底面积为S,活塞质量为m。开始时缸内理想气体温度为300K,活塞到气缸底部的距离为0.5H。用电流强度为I的电流通过图中阻值为R的电阻丝缓慢加热时间t后,气缸内气体的温度升高到700K。已知大气压强恒为p0,重力加速度为g。忽略活塞和气缸壁的厚度,不计一切摩擦。求:
(1)当温度从300K升高到700K的过程中,缸内气体内能的增加量;
(2)温度为700K时缸内气体的压强。
【答案】(1);(2)
【详解】
(1)假设在活塞碰到挡板前,气体一直做等压变化,当T1=300K时,体积为0.5HS;当T2=700K时,设活塞到气缸底部的距离为h,则
解得
h=H>H
故假设不成立,气体先做等压变化,活塞碰到挡板后气体做等容变化。在等压变化过程中,设气体的压强为p,对气缸有
此过程气体对外做功为
W=pS×0.5H
由热力学第一定律有
解得
(2)设T2=700K时气体的压强为p′,由理想气体状态方程得
解得
40.某物理兴趣小组为了测出一个内部形状不规则的球状玻璃容器的容积,在容器开口处插入一根两端开口的玻璃管,并对容器与玻璃管的接口密封,保持玻璃管竖直放置,如图所示。玻璃管中空部分粗细均匀,横截面积为S.用一段长度为h的水银柱封闭气体,当温度为且水银柱静止时,玻璃管内封闭气体的长度为;当把容器浸到温度为的热水中,水银柱再次静止时,玻璃管内封闭气体的长度变为。已知整个过程中,大气压强未发生变化,水银柱没有溢出管口,气体可以看做理想气体,水银密度为,大气压强为,重力加速度为g,求:
(1)容器的容积V为多少?
(2)若整个过程中,被封闭气体吸收的热量为Q,则气体的内能变化了多少?
【答案】(1);(2)
【详解】
(1)对封闭气体
初态:体积
温度为,末态:体积
温度为,气体发生等压变化,有
联立解得
(2)对封闭气体,等压膨胀对外做功,有
而
故
由热力学第一定律
可知内能的增加量为
41.如图所示,深度为h的导热气缸开口竖直向上,横截面积为S的导热的轻活塞能与缸内壁密切且光滑接触,不会漏气,现用此轻活塞封住气缸开口端,在活塞上添加砝码,使其缓慢下沉,当活塞下降后保持静止.已知环境温度为T0,大气压强为p0,重力加速度为g,该封闭气体的内能U=aT(a是常量)。
(1)求活塞上所加砝码的质量m;
(2)再给气体加热升温,使得活塞缓慢上升回到初始位置,求此时封闭气体的内能U1;
(3)求(2)中所述过程中封闭气体从外界吸收的热量Q。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】
(1)加砝码后静止时封闭气体的压强
根据波意耳定律
解得
(2)活塞缓慢上升过程中封闭气体的压强不变,根据盖-吕萨克定律
解得
此时封闭气体的内能
(3)初始状态封闭气体的内能U0=aT0,此过程中封闭气体的内能增量
等压膨胀过程中外界对封闭气体做的功
根据热力学第一定律
解得
42.如图所示,水平面上固定一绝热汽缸,汽缸底部安装有与外电路连接、阻值的加热电阻丝,汽缸内一绝热活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦且不漏气。活塞通过连杆与放在汽缸右侧粗糙水平面上的物体(图中未画出)接触,最初时活塞位于位置Ⅰ,缸内气体压强,与连杆接触的物体静止不动。某时刻开始,闭合电路开关,电阻丝给气体加热,电流表读数恒为,后断开开关。加热过程中活塞通过连杆推着物体在水平面上缓慢向右运动,最终活塞运动到位置Ⅱ处。已知电阻丝产生的热量全部传递给气体,这一过程中气体体积和热力学温度之间的关系如图所示,图中倾斜直线过原点。求:
①电阻丝产生的热量。
②活塞运动到位置Ⅱ时缸内气体的体积。
③活塞从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中气体内能的变化量。
【答案】①3000J;②8.0×10-3m3;③2000J
【详解】
①由焦耳定律得
代入数值,解得
②由V-T图像得
代入数值,解得
V2=8.0×10-3m3
③V-T图像为过原点的倾斜直线,故从位置Ⅰ到位置Ⅱ处,气体发生的是等压变化,压强恒为,从位置Ⅰ到位置Ⅱ处,气体体积膨胀对外做功为
由热力学第一定律得
代入数值,解得
43.一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其图像如图所示,其中A状态时温度为150K,求:
(1)气体在状态B时的温度;
(2)气体从状态A变化到状态C的过程中吸收的热量Q;
(3)若气体在状态C时密度为,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,则气体单位体积内的分子数n为多少?
【答案】(1)300K;(2);(3)
【详解】
(1)从A到B过程是等压变化
解得
(2)
气体从状态A变化到状态C的过程是等温过程,内能不变,从A到B过程体积变大,对外做功
B到C等容变化,不做功,根据热力学第一定律可知,气体从状态A变化到状态C的过程中吸收的热量
(3)
若气体在状态C时密度为,摩尔质量为M,摩尔体积为
气体单位体积内的分子数n为
44.如图所示,一导热性能良好的球形容器内部不规则,某兴趣小组为了测量它的容积,在容器上插入一根两端开口的长玻璃管,接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S=0.2cm2,管内一长为h=15cm的静止水银柱封闭着长度为l1=10cm的空气柱,此时外界温度为t1=27℃。现把容器浸在温度为t2=77℃的热水中,水银柱缓慢上升,当水银柱重新静止时下方空气柱长度变为l2=110cm。实验过程中认为大气压没有变化,大气压p0=1.0105Pa(相当于75cm高汞柱压强)。(0℃的热力学温度值为273K,忽略水银柱与玻璃管壁之间的阻力)
(1)容器的容积为多少?
(2)若实验过程中管内气体内能增加了5.6J,请判断气体从外界吸收热量还是向外界放出热量,并计算热量的大小。
【答案】(1)118cm3;(2)从外界吸热,Q=8.0J
【详解】
(1)设容器的容积为V,T1=300K,T2=350K
由盖吕-萨克定律
得
=118cm3
(2)因为气体膨胀对外做功,而内能增加,由热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量
容器内气体压强为
=90cmHg=1.2105Pa
气体对外做功为
=2.4J
由热力学第一定律
吸收的热量为
Q=8.0J
45.如图,右端开口、左端封闭的粗细均匀的细长U形玻璃管竖直放置。左、右两管长均为50cm,玻璃管底部水平部分长=30cm,玻璃管的左管中间有一段长=5cm的水银柱,在左管上部封闭了一段长=40cm的空气柱(空气可视为理想气体)。已知大气压强为p0=75cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管右端开口处缓慢往下推,使左管上部空气柱长度变为=35cm。假设下推活塞过程中没有漏气,环境温度不变。
(1)下推活塞的过程中,左管上部封闭的空气柱是吸热还是放热?
(2)求活塞往下推的距离。
【答案】(1)放出热量;(2)15cm
【详解】
(1)由于空气柱温度不变,内能不变,且外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,空气柱放出热量;
(2)选左管上部的空气柱为研究对象,
初状态:p1=p0-5
cmHg=70
cmHg,V1=40
cm×S;
末状态:V2=35
cm×S,
根据玻意耳定律有
p1V1=p2V2
解得
p2=80
cmHg
选水银柱与活塞间气体为研究对象,
初状态:p′1=p0=75
cmHg,V′1=85
cm×S;
末状态:p′2=p2+5
cmHg=85
cmHg,V′2=l′2S,
由玻意耳定律有
p′1V′1=p′2V′2
解得
l′2=75
cm
因此活塞往下推的距离
x=(130-35-5-75)cm=15
cm
46.如图所示,质量为m的活塞将体积为V0,温度为T0的某种理想气体,密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内,活塞横截面积为S。现将汽缸内气体的温度缓慢升高,气体体积增大到2V0。已知大气压强为,气体内能U与温度T的关系为U=kT(k为常量),重力加速度为g。求∶
(1)该过程中气体的压强p;
(2)气体体积为2V0时的温度T2;
(3)该过程中气体吸收的热量Q。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】
(1)对活塞受力分析得
解得
(2)加热过程中气体等压膨胀,由
解得
(3)该过程中气体内能增加
解得
因气体体积增大,故此过程中气体对外做功
解得
由热力学第一定律有
解得该过程中气体吸收的热量
试卷第1页,总3页
试卷第1页,总3页
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