高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 热力学第一定律练习，共10页。试卷主要包含了答案等内容，欢迎下载使用。
A．吸收热量B．压强增大
C．内能减小D．对外做负功
2．(多选)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则下列关于理想气体的说法正确的是( )
A．气体温度一定升高
B．气体的内能一定减少
C．气体的压强一定不变
D．分子间平均距离一定增大
3.
(多选)夏天，从湖底形成一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂，如图．若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看作理想气体．则上升过程中，以下说法正确的是( )
A．气泡内气体对外界做功
B．气泡内气体分子平均动能增大
C．气泡内气体温度升高导致放热
D．气泡内气体的压强可能不变
4.
如图所示，“凸”形绝热汽缸被a、b两轻质绝热活塞分成A、B、C三部分，a、b两活塞用轻杆连接，活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均相同．现设法使C中的气体温度缓慢升高，则在两活塞缓慢下降的过程中，下列说法正确的是( )
A．A中气体温度升高
B．A中气体压强增大
C．B中气体压强增大
D．C中气体所有分子的动能均增大
5．为适应太空环境，去太空执行任务的航天员都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如在地面上一样，假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积，假设航天服内气体可视为理想气体且温度不变，将航天服视为封闭系统( )
A．由地面到太空过程中航天服内气体分子平均动能减小
B．由地面到太空过程中航天服内气体的分子数密度不变
C．由地面到太空过程中航天服内气体放热
D．若开启航天服生命保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压缓慢达到0.9atm，则需补充1atm的等温气体1.6L
6．如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S＝100cm2的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物．图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的V­T图像，密闭气体在A点的压强pA＝1.03×105Pa，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量Q＝500J.已知外界大气压强p0＝1.01×105Pa，下列说法正确的是( )
A．重物质量m＝1kg
B．气体在状态B时的体积为8.0×10－2m3
C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功202J
D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加294J
7.如图所示，质量m＝0.5kg的金属圆柱形气缸内封闭有长为l0＝1m的空气，气缸与水平面的动摩擦因数μ＝0.4，截面为T字形的活塞与竖直墙面接触且无挤压力，活塞底面积S＝1×10－3m2.忽略活塞与气缸间的摩擦，环境温度稳定，气缸内的空气可视为理想气体，大气压强p0＝1.0×105Pa.现用水平外力F使气缸缓慢向右运动，当气缸向右运动l＝0.6m时．
(1)求此时气缸内空气的压强；
(2)求此时外力F的大小；
(3)在气缸缓慢向右运动的过程中，请判断气体是吸热还是放热？并比较外界对气缸内气体所做的功W与气体跟外界交换的热量Q的大小并说明理由．
8.
研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活．如图，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热阀门K，汽缸底部接有电热丝E.a缸内被封闭气体初始温度t1＝27℃，活塞位于汽缸中央，与底部的距离h1＝60cm，活塞和汽缸间的摩擦不计．
(1)若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2＝66cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活？
(2)若阀门K始终闭合，电热丝通电一段时间，给a缸内气体传递了Q＝1.0×104J的热量，稳定后气体a内能增加了ΔU＝8.5×103J，求此过程气体b的内能增加量．
9．如图所示，一端水平悬挂的圆柱形容器用活塞密封体积V1＝2×10－3m3的理想气体，活塞重力不计且能无摩擦地滑动，其下端悬挂质量m＝60kg的重物，容器的横截面积S＝10－2m2.整个装置放在大气压p0＝1.0×105Pa的空气中，开始时气体的温度T1＝300K，当气体从外界吸收300J的热量，体积变为V2＝4×10－3m3时，求密闭气体：
(1)压强p；
(2)温度T2；
(3)内能增加量.
10.
爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27℃，大气压为p0.已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0.
(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
11.
一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始时汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm.外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：
(1)此时气体的温度为多少？
(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？
12．如图1所示，竖直玻璃管上端封闭、下端开口，总长L＝68.8cm，横截面积S＝0.1cm2，管内液柱的长度L0＝7.6cm，质量m＝10g，液柱密封一定质量的理想气体，气体的长度L1＝50cm，气体温度T1＝300K．现将玻璃管缓慢转到水平位置，气体温度仍为T1，气体长度变为L2，如图2所示．然后对气体进行缓慢加热，使气体温度上升至T2＝360K，加热过程气体吸收热量Q，内能增加ΔU＝0.23J，气体长度变为L3，如图3所示．已知大气压强p0＝1.0×105Pa，玻璃管内壁光滑，重力加速度g＝10m/s2.
(1)求气体长度L2的值；
(2)求气体长度L3的值；
(3)求加热过程气体吸收热量Q的值．
专项1 气体实验定律和热力学第一定律的综合应用
1．答案：C
解析：由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据eq \f(pV,T)＝C
可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU＝W＋Q
可知气体放出热量．故选C.
2．答案：AD
解析：气体从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则气体内能增加1.5×104J；气体的内能增加，则温度一定升高，A正确，B错误．气体对外界做功，体积变大，则分子间平均距离一定变大，温度升高，由eq \f(pV,T)＝C可知，压强不一定不变，C错误，D正确．
3．答案：AB
解析：气泡内气体压强p＝p0＋ρgh，气泡升高过程中，其压强减小，温度升高，根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C，体积一定增大，故气泡内气体对外界做功，故A正确，D错误．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气泡内气体分子平均动能增大，气泡内气体内能增大，即ΔU>0，体积增大，即W0，即气泡内的气体吸热，故B正确，C错误．
4．答案：C
解析：以C中气体为研究对象，体积不变，根据eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)可知C中气体温度升高，压强增大；以活塞和连杆整体为研究对象，受到向上和向下气体的压力p2SA和p2SB，因为SA