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章末测评验收卷(三)　热力学定律(满分:100分)
一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列关于热现象的说法中正确的是 (　　)
在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
在热传递中,热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律
在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵会减小
2.骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一,又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱,其原理如图所示。如果路面不平,随着骑行时自行车的颠簸,活塞上下振动,下列说法正确的是 (　　)
活塞迅速下压时气缸内的气体对外界做负功
活塞迅速下压时气缸内的气体温度可能减小
活塞迅速下压时气缸内的气体的压强变小
活塞迅速下压时气缸内的气体的内能减小
3.抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种工作模式,一种为抽水蓄能模式:居民用电低谷时(如深夜),电站利用居民电网中多余的电能把水从下水库抽到上水库。另一种为放水发电模式:居民用电高峰时,将上水库中的水放到下水库进行发电,将产生的电能输送到居民电网中供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄能电站,下列说法正确的是 (　　)
抽水蓄能的过程中,能量守恒
放水发电的过程中,机械能守恒
抽水蓄能电站建成之后,可以使能量增多
抽水蓄能电站建成之后,就不会再有能源危机问题了
4.如图所示,气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态,此时活塞到气缸口的距离h=0.2 m,活塞面积S=10 cm2,封闭气体的压强p=5×104 Pa,现通过电热丝对缸内气体加热,使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸收了Q=60 J的热量,假设气缸壁和活塞都是绝热的,活塞质量及一切摩擦力不计,则在此过程中气体内能的增加量为 (　　)
70 J 60 J
50 J 10 J
5.如图所示,一个内壁光滑、绝热的气缸固定在地面上,绝热的活塞下方封闭着空气,若用竖直向上的力F将活塞缓慢向上拉一些距离。则气缸内封闭着的气体 (　　)
分子平均动能不变
单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少
每个分子对缸壁的冲力都会减小
若活塞重力不计,拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能的改变量
6.(2022·江苏卷)如图所示,一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程,其中a→b为等温过程,状态b、c的体积相同,则 (　　)
状态a的内能大于状态b
状态a的温度高于状态c
a→c过程中气体吸收热量
a→c过程中外界对气体做正功
二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
7.在一气缸中用活塞封闭着一定量的理想气体,发生下列缓慢变化过程,气体一定与外界有热量交换的过程是 (　　)
气体的体积不变,温度升高
气体的体积减小,温度降低
气体的体积减小,温度升高
气体的体积增大,温度不变
8.(2022·福建泉州市检测)如图,放在水中的烧瓶内封闭有一定质量的理想气体,其温度与烧杯里的水温相同,瓶内气体的压强和烧杯里的水温分别可通过气压计和温度计读出。缓慢加热烧杯里的水,当水温为t1 ℃时,气压计的读数为p1;当水温升高为t2 ℃时,气压计的读数为p2,不计软管中的气体,则在该过程中 (　　)
关系式=成立
关系式=成立
温度为t2 ℃时烧瓶内每个气体分子的动能都比t1 ℃时的大
温度由t1 ℃升高到t2 ℃的过程中,烧瓶内气体内能的增加量等于其吸收的热量
9.如图是某种喷雾器示意图,在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气,然后打开喷嘴开关,活塞位置不再改变,药液可以持续地喷出,贮液筒内的空气可视为理想气体,若充气和喷液过程筒内的空气温度不变,下列说法正确的是 (　　)
充气过程中,贮液筒内的气体内能增大
充气过程中,贮液筒内气体分子的平均动能增大
充气过程中,贮液筒内的气体压强增大,体积也变大
喷液过程中,贮液筒内的气体吸收的热量全部用来对外做功
10.一定质量的理想气体由状态a经状态b、c回到状态a,其p-T图像如图所示。下列说法正确的是 (　　)
a、b、c三个状态的体积关系为Vaa到b过程,外界对气体做功,吸收热量
b到c过程,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减少
c到a过程,气体对外做功,分子的平均动能减少
三、非选择题(本题共5小题,共52分)
11.(6分)如图所示,导热良好的固定直立圆筒内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触,平衡时圆筒内气体处于状态A,其体积VA=600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B,此时体积VB=500 cm3。固定活塞,升高热源温度,气体达到状态C,此时压强pC=1.4×105 Pa。已知从状态A到状态C,气体从外界吸收热量Q=14 J;从状态B到状态C,气体内能增加ΔU=25 J,大气压p0=1.01×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2。
(1)(2分)气体从状态A到状态B,其分子平均动能　　　　(1分)(选填“增大”“减小”或“不变”),圆筒内壁单位面积受到的压力　　　　(1分)(选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)(2分)求气体在状态C的温度TC;
(3)(2分)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
12.(6分)某简易火情报警装置如图所示,导热良好的玻璃管竖直放置,管内用水银柱封闭一定质量的理想气体,当环境温度升高,水银柱上升到一定高度时,电路接通,蜂鸣器发出火情警报。已知玻璃管中的导线下端距离玻璃管底部60 cm,环境温度为27 ℃时,玻璃管中封闭气柱长度为10 cm;当环境温度上升到177 ℃时,蜂鸣器发出火情警报(T=t+273 K)。
(1)(3分)求水银柱的长度;
(2)(3分)请分析说明在环境温度升高过程中,管中封闭气体是吸热还是放热。
13.(12分)质量为m的理想气体,从状态A开始,经历AB、BC、CA三个过程又回到状态A,气体的压强p与密度ρ的关系图像如图所示;AB的反向延长线经过坐标原点O,BC、AC分别与纵轴、横轴平行,已知气体在状态A的压强为p0、温度为T0,在状态A、C的密度分别为ρA、ρC,求:
(1)(6分)气体在状态B的温度;
(2)(6分)从状态C到状态A气体对外做的功。
14.(12分)如图所示,高为L、横截面积为S的导热气缸内有一不规则物体,厚度不计的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞正好在气缸的顶部。再在活塞上放置一重力为的物体后,活塞下移,并静止在与缸底的间距为0.8L的高度(活塞仍未接触到内部不规则的物体)。已知大气压强为p0,环境温度不变,不计活塞和气缸的摩擦,气缸不漏气。
(1)(6分)求不规则物体的体积V0;
(2)(6分)该过程中缸内气体向外界是吸收还是放出热量 传递的热量为多少
15.(16分)如图所示,一个质量为m的T形活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞体积可忽略不计,距气缸底部h0处连接一U形细管(管内气体的体积忽略不计),细管内装有一定量水银,初始时,封闭气体温度为T0,活塞距离气缸底部为1.5h0,U形管两边水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ,大气压强为p0,气缸横截面积为S,活塞竖直部分高为1.2h0,重力加速度为g,不计活塞与气缸壁间的摩擦。
(1)(8分)通过制冷装置缓慢降低气体温度,当温度为多少时两边水银面恰好相平
(2)(8分)从开始至两水银面恰好相平的过程中,若气体放出的热量为Q,求气体内能的变化量。
章末测评验收卷(三)　热力学定律
1.B　[绝对零度是低温的极限，不可能达到，A错误；由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B正确；第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误；在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会增加，D错误。]
2.A　[根据题意可知，活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，温度升高，气缸内的气体分子平均动能增大，气体的体积减小，则气体压强增大，故A正确。]
3.A　[抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒，故B错误；抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误。]
4.C　[在活塞移动过程中，气缸内气体对外界做功W＝Fx＝pSh＝5×104×10×10－4×0.2 J＝10 J，由热力学第一定律得气缸内气体内能的变化量ΔU＝Q＋(－W)＝(60－10) J＝50 J，气缸内的气体内能增加了50 J，故C正确，A、B、D错误。]
5.B　[向上拉活塞时，气体体积变大，气体对外做功，W＜0，由于气缸与活塞是绝热的，在此过程中气体既不吸热，也不放热，则Q＝0，由热力学第一定律可知，ΔU＝Q＋W＜0，气体内能减小，温度降低，分子平均动能变小，但并不是每一个分子动能都减小，也不是每个分子对缸壁的冲力都会减小，故A、C错误；气体物质的量不变，气体体积变大，分子数密度变小，单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少，故B正确；若活塞重力不计，缓慢向上拉活塞时，活塞动能与重力势能均为零，拉力F与大气压力对活塞做的总功等于缸内气体的内能改变量，故D错误。]
6.C　[由于a→b为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；由于状态b和状态c体积相同，且pb7.ABD　[理想气体的分子势能忽略不计，气体质量一定，分子数一定，故气体内能与气体分子平均动能(温度)呈正相关。气体的体积不变，外界对气体不做功，即W＝0，温度升高，气体内能U增大，即ΔU>0，则由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q>0，即气体从外界吸热，A正确；气体的体积减小，外界对气体做功，即W>0，温度降低，气体内能U减小，即ΔU<0，则Q<0，即气体对外界放热，B正确；气体的体积减小，W>0，温度升高，气体内能U增大，即ΔU>0，则Q可能为零，即气体可能与外界无热量交换，C错误；气体的体积增大，气体对外界做功，即W<0，温度不变，气体内能U不变，即ΔU＝0，则Q>0，即气体从外界吸热，D正确。]
8.BD　[烧瓶内的气体进行等容变化，则由查理定律可知＝＝，选项A错误，B正确；温度升高，则分子的平均动能变大，但并非每个分子的动能都增加，即温度为t2 ℃时烧瓶内每个气体分子的动能不一定都比t1 ℃时的大，选项C错误；根据热力学第一定律可知，温度由t1 ℃升高到t2 ℃的过程中，烧瓶内气体体积不变，则W＝0，温度升高则内能增加ΔU>0，因ΔU＝Q＋W，则气体内能的增加量等于其吸收的热量，选项D正确。]
9.AD　[充气过程中筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，故B错误；充气的过程中分子的总个数增加，则内能增加，故A正确；充气的过程中筒内气体的压强增大，体积不变，故C错误；喷液过程中筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，气体的内能也不变，药液喷出，气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知贮液筒内气体吸收的热量全部用来对外做功，故D正确。]
10.AC　[a到b过程，气体做等压变化，有＝，可知Vb>Va，则a到b过程，气体对外做功，气体的温度升高，可知气体的内能增大，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知a到b过程，气体吸收热量，故B错误；b到c过程，气体做等温变化，有pbVb＝pcVc，可得Vc>Vb，故a、b、c三个状态的体积关系为Va11.(1)不变　增大　(2)350 K　(3)11 J
解析　(1)气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，内能不变，分子平均动能不变。
体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。
(2)气体处于状态A时，对活塞受力分析，有
pAS＋mg＝p0S
解得pA＝1×105 Pa
气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，由玻意耳定律有
pAVA＝pBVB
解得pB＝1.2pA＝1.2×105 Pa
气体从状态B到状态C，发生等容变化，由查理定律有＝
解得TC＝350 K。
(3)气体从状态B到状态C，外界对气体不做功，所以W等于气体从状态A到状态C外界对气体做的功。由(1)问分析可知，从状态A到状态C内能的变化量等于从状态B到状态C内能的变化量，从状态A到状态C由热力学第一定律有
ΔU＝W＋Q
解得W＝11 J。
12.(1)45 cm　(2)吸热
解析　(1)由题意可知T1＝300 K，T2＝450 K，L＝60 cm，l＝10 cm，设玻璃管横截面积为S，水银柱的长度为h，由盖—吕萨克定律有＝，解得h＝45 cm。
(2)封闭气体温度升高，内能增大，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，封闭气体吸热。
13.(1)T0　(2)
解析　(1)密度ρ＝，结合理想气体状态方程
＝C，可得p＝ρ
因此pρ关系图像的本质是p关系图像，而对一定质量的理想气体，当T是定值时，pρ关系图像是经过坐标原点的倾斜直线，则气体从状态A到状态B做等温变化，气体在状态B的温度为TB＝T0。
(2)由ρ＝得VA＝，VC＝
气体从状态C到状态A对外做的功为WCA＝p0(VA－VC)，
综合可得WCA＝。
14.(1)SL　(2)放出热量　p0SL
解析　(1)放置重物稳定后，假设缸内气体的压强为p1，根据受力平衡可得，p1S＝p0S＋G
即p1S＝p0S＋，解得p1＝p0
根据玻意耳定律可得
p0(SL－V0)＝p1(0.8SL－V0)
解得V0＝SL。
(2)外界对气体做正功W＝p1SΔh
又Δh＝L－0.8L，解得W＝p0LS
气体温度不变，内能不变，即ΔU＝0
根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W
解得Q＝－p0SL
故气体向外界放出的热量为p0SL。
15.(1)　(2)0.3(p0＋)h0S－Q
解析　(1)初态时，对活塞受力分析，可求气缸内气体
p1＝p0＋
V1＝1.5h0S
T1＝T0
要使两边水银面相平，气缸内气体的压强
p2＝p0
此时活塞下端一定与气缸底接触
V2＝1.2h0S
设此时温度为T2，由理想气体状态方程有
＝
解得T2＝。
(2)从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
W＝p1ΔV＝(p0＋)×0.3h0S
之后气体发生等容变化，外界对气体的功为0，从开始至两水银面恰好相平的过程中，由热力学第一定律有
ΔU＝－Q＋W
解得ΔU＝0.3(p0＋)h0S－Q。(共35张PPT)
章末测评验收卷(三)
(时间：75分钟　满分：100分)
B
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.下列关于热现象的说法中正确的是(　　)
A.在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B.在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
C.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小
解析　绝对零度是低温的极限，不可能达到，A错误；由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B正确；第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误；在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会增加，D错误。
A
2.骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是(　　)
A.活塞迅速下压时气缸内的气体对外界
做负功
B.活塞迅速下压时气缸内的气体温度可
能减小
C.活塞迅速下压时气缸内的气体的压强变小
D.活塞迅速下压时气缸内的气体的内能减小
解析　根据题意可知，活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，温度升高，气缸内的气体分子平均动能增大，气体的体积减小，则气体压强增大，故A正确。
A
3.抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网中多余的电能把水从下水库抽到上水库。另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网中供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是 (　　)
A.抽水蓄能的过程中，能量守恒
B.放水发电的过程中，机械能守恒
C.抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多
D.抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危
机问题了
解析　抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒，故B错误；抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误。
C
4.如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞到气缸口的距离h＝0.2 m，活塞面积S＝10 cm2，封闭气体的压强p＝5×104 Pa，现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸收了Q＝60 J的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能的增加量为 (　　)
A.70 J B.60 J C.50 J D.10 J
解析　在活塞移动过程中，气缸内气体对外界做功W＝Fx＝pSh＝5×104×10×10－4×0.2 J＝10 J，由热力学第一定律得气缸内气体内能的变化量ΔU＝Q＋(－W)＝(60－10) J＝50 J，气缸内的气体内能增加了50 J，故C正确，A、B、D错误。
B
5.如图所示，一个内壁光滑、绝热的气缸固定在地面上，绝热的活塞下方封闭着空气，若用竖直向上的力F将活塞缓慢向上拉一些距离。则气缸内封闭着的气体(　　)
A.分子平均动能不变
B.单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少
C.每个分子对缸壁的冲力都会减小
D.若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能
的改变量
解析　向上拉活塞时，气体体积变大，气体对外做功，W＜0，由于气缸与活塞是绝热的，在此过程中气体既不吸热，也不放热，则Q＝0，由热力学第一定律可知，ΔU＝Q＋W＜0，气体内能减小，温度降低，分子平均动能变小，但并不是每一个分子动能都减小，也不是每个分子对缸壁的冲力都会减小，故A、C错误；气体物质的量不变，气体体积变大，分子数密度变小，单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少，故B正确；若活塞重力不计，缓慢向上拉活塞时，活塞动能与重力势能均为零，拉力F与大气压力对活塞做的总功等于缸内气体的内能改变量，故D错误。
C
6.(2022·江苏卷)如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(　　)
A.状态a的内能大于状态b
B.状态a的温度高于状态c
C.a→c过程中气体吸收热量
D.a→c过程中外界对气体做正功
ABD
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
7.在一气缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是(　 　)
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
解析　理想气体的分子势能忽略不计，气体质量一定，分子数一定，故气体内能与气体分子平均动能(温度)呈正相关。气体的体积不变，外界对气体不做功，即W＝0，温度升高，气体内能U增大，即ΔU>0，则由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q>0，即气体从外界吸热，A正确；气体的体积减小，外界对气体做功，即W>0，温度降低，气体内能U减小，即ΔU<0，则Q<0，即气体对外界放热，B正确；气体的体积减小，W>0，温度升高，气体内能U增大，即ΔU>0，则Q可能为零，即气体可能与外界无热量交换，C错误；气体的体积增大，气体对外界做功，即W<0，温度不变，气体内能U不变，即ΔU＝0，则Q>0，即气体从外界吸热，D正确。
BD
8.(2022·福建泉州市检测)如图，放在水中的烧瓶内封闭有一定质量的理想气体，其温度与烧杯里的水温相同，瓶内气体的压强和烧杯里的水温分别可通过气压计和温度计读出。缓慢加热烧杯里的水，当水温为t1 ℃时，气压计的读数为p1；当水温升高为t2 ℃时，气压计的读数为p2，不计软管中的气体，则在该过程中(　　)
AD
9.如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气体，若充气和喷液过程筒内的空气温度不变，下列说法正确的是(　　)
A.充气过程中，贮液筒内的气体内能增大
B.充气过程中，贮液筒内气体分子的平均动能增大
C.充气过程中，贮液筒内的气体压强增大，体积也变大
D.喷液过程中，贮液筒内的气体吸收的热量全部用来对外做功
解析　充气过程中筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，故B错误；充气的过程中分子的总个数增加，则内能增加，故A正确；充气的过程中筒内气体的压强增大，体积不变，故C错误；喷液过程中筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，气体的内能也不变，药液喷出，气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知贮液筒内气体吸收的热量全部用来对外做功，故D正确。
AC
10.一定质量的理想气体由状态a经状态b、c回到状态a，其p－T图像如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.a、b、c三个状态的体积关系为VaB.a到b过程，外界对气体做功，吸收热量
C.b到c过程，气体分子在单位时间内对单位面积器壁
的碰撞次数减少
D.c到a过程，气体对外做功，分子的平均动能减少
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
11.(6分)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S＝100 cm2、质量m＝1 kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA＝600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB＝500 cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC＝1.4×105 Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q＝14 J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU＝25 J，大气压p0＝1.01×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)气体从状态A到状态B，其分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力________(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(2)求气体在状态C的温度TC；
(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
答案　(1)不变　增大　(2)350 K　(3)11 J
解析　(1)气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，内能不变，分子平均动能不变。
体积减小，压强增大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。
(2)气体处于状态A时，对活塞受力分析，有
pAS＋mg＝p0S
解得pA＝1×105 Pa
气体从状态A到状态B发生等温压缩变化，由玻意耳定律有
pAVA＝pBVB
解得pB＝1.2pA＝1.2×105 Pa
(3)气体从状态B到状态C，外界对气体不做功，所以W等于气体从状态A到状态C外界对气体做的功。由(1)问分析可知，从状态A到状态C内能的变化量等于从状态B到状态C内能的变化量，从状态A到状态C由热力学第一定律有
ΔU＝W＋Q
解得W＝11 J。
12.(6分)某简易火情报警装置如图所示，导热良好的玻璃管竖直放置，管内用水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度升高，水银柱上升到一定高度时，电路接通，蜂鸣器发出火情警报。已知玻璃管中的导线下端距离玻璃管底部60 cm，环境温度为27 ℃时，玻璃管中封闭气柱长度为10 cm；当环境温度上升到177 ℃时，蜂鸣器发出火情警报(T＝t＋273 K)。
(1)求水银柱的长度；
(2)请分析说明在环境温度升高过程中，管中封闭气体是吸热还是
放热。
答案　(1)45 cm　(2)吸热
(2)封闭气体温度升高，内能增大，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，封闭气体吸热。
13.(12分)质量为m的理想气体，从状态A开始，经历AB、BC、CA三个过程又回到状态A，气体的压强p与密度ρ的关系图像如图所示；AB的反向延长线经过坐标原点O，BC、AC分别与纵轴、横轴平行，已知气体在状态A的压强为p0、温度为T0，在状态A、C的密度分别为ρA、ρC，求：
(1)气体在状态B的温度；
(2)从状态C到状态A气体对外做的功。
解析　(1)放置重物稳定后，假设缸内气体的压强为p1，
根据受力平衡可得，p1S＝p0S＋G
15.(16分)如图所示，一个质量为m的T形活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部h0处连接一U形细管(管内气体的体积忽略不计)，细管内装有一定量水银，初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，U形管两边水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，不计活塞与气缸壁间的摩擦。
(1)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少
时两边水银面恰好相平？
(2)从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放
出的热量为Q，求气体内能的变化量。

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