高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册热力学第一定律课后测评

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册热力学第一定律课后测评，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1.右图是装有一定质量的理想气体的密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的( )
A.温度升高,内能增加600 J
B.温度升高,内能减少200 J
C.温度降低,内能增加600 J
D.温度降低,内能减少200 J
2.一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如图所示。在此过程中下列说法正确的是( )
A.气体温度一直降低
B.气体内能一直减小
C.气体一直从外界吸热
D.气体一直向外界放热
3.一定质量的理想气体从状态a开始,经历两个过程a→b、b→c,其p-T图像如图所示,下列判断正确的是( )
A.a→b过程吸收热量
B.b→c过程放出热量
C.a→b过程放出的热量等于内能的减少量
D.a和b两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
4.气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收了120 J的热量,它的内能的变化是( )
A.减小20 JB.增大20 J
C.减小220 JD.增大220 J
5.一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其体积V随热力学温度T变化的图像如图所示,此过程中该系统( )
A.对外界做正功
B.压强保持不变
C.向外界放热
D.内能减少
6.如图所示,内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上,开口向下,用活塞封闭着一定质量的理想气体。开始时封闭气体的热力学温度为T0,活塞到汽缸底部的距离为l。已知外界大气压强为p0,重力加速度为g,活塞的半径为l2、质量为πp0l240g。由于外界气温较低,封闭气体的温度缓慢下降,封闭气体在温度下降至4T05的过程中,对外界放出的热量为Q,这一过程中封闭气体的内能减少量为( )
A.9200πp0l3-QB.Q-9200πp0l3
C.Q+120πp0l3D.Q-120πp0l3
7.一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态B和C,其V-T图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.A→B的过程中,气体内能增加
B.B→C的过程中,气体吸收热量
C.A→B的过程中,气体压强变大
D.B→C的过程中,气体压强减小
8.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.活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B.活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C.活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D.活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
二、多选题
9.如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体,下列说法正确的是( )
A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
10.如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止状态,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中( )
A.气体对外做功,气体温度可能不变
B.气体对外做功,内能一定减少
C.气体压强减小,内能可能不变
D.气体从外界吸热,内能一定增加
11.如图所示,一定质量的理想气体,从状态A经绝热过程A→B,等容过程B→C,等温过程C→A,又回到了状态A,则( )
A.A→B过程中气体降温
B.B→C过程中气体吸热
C.C→A过程中气体放热
D.整个过程中气体做功为零
三、非选择题
12.如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历状态b到达状态c,已知一定质量的理想气体的内能与温度满足U=kT(k为常数),该气体在状态a时温度为T0,求:
(1)气体在状态c时的温度;
(2)气体从状态a到达状态c过程中从外界吸收的热量。
13.单级水火箭可以简化为如图甲所示的下方开口的容器。容器中气体体积V=3 L,压强p0=1×105 Pa,下方水的深度h=50 cm。单向气阀(不计质量)是一个只能朝一个方向通入气体的装置,它外部为橡胶材质,将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口摩擦力的最大值Ff=91.5 N。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次地充入压强p0=1×105 Pa,V1=300 mL的气体。当容器内的气体压强到达一定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出,水火箭可以获得一定的速度发射。已知重力加速度g取10 m/s2,容器口的横截面积S=3×10-4 m2,水的密度ρ=1×103 kg/m3。假设容器中的气体为理想气体,充气和喷水时忽略温度的变化。
(1)求水火箭刚好喷水时容器内气体压强p。
(2)求水火箭刚好喷水时的充气次数。
(3)水火箭喷水过程中,容器内气体的p-V图像如图乙所示,试估算容器内气体从状态a到状态b从外部吸收的热量。
14.(2024·辽宁卷)如图,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=5∶1,原线圈接在电压峰值为Um的正弦交流电源上,副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝,电热丝密封在绝热容器内,容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热,加热前气体温度为T0。
(1)求变压器的输出功率P。
(2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比,即Q=CΔT,其中C已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收,要使容器内的气体压强达到加热前的2倍,求电热丝的通电时间t。
标准答案
一、单选题
1.答案:A
解析:根据热力学第一定律,气体内能增量ΔU=W+Q=800 J-200 J=600 J,对于一定质量的理想气体,内能增加温度必然升高,故选项A正确。
2.答案:C
解析:由题图知气体的pV值一直增大,由pVT=C知气体的温度一直升高,选项A错误;一定量的理想气体内能只跟温度有关,温度一直升高,气体的内能一直增加,选项B
错误;气体的体积增大,则气体一直对外做功,气体的内能一直增加,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体一直从外界吸热,选项C正确,D错误。
3.答案:D
解析:a→b是等压过程,由VT=C(C为常数)知由a到b,温度T降低,内能减小,ΔU0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知Q0,体积V不变,W=0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知Q>0,吸热,故选项B错误;由a到b,温度T降低,a、b状态气体的分子平均动能不同,而压强相同,所以容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,故选项D正确。
4.答案:B
解析:由热力学第一定律得ΔU=W+Q=-100 J+120 J=20 J,则气体内能增大了20 J,故选项B正确。
5.答案:A
解析:一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,体积增大,理想气体对外界做正功,选项A正确;由题图可知V=V0+kT,根据理想气体的状态方程有pVT=C,联立有p=Ck+V0T,可看出T增大,p增大,选项B错误;一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,温度升高,内能增大,选项D错误;一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,由选项A、D可知,理想气体对外界做正功且内能增大,则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量,选项C错误。
6.答案:B
解析:对活塞有p0πl22=mg+pπl22
由题意知 m=πp0l240g
解得封闭气体的压强为p=9p010
又lT0=l'45T0
得活塞上升的距离h=l-l'=l5
外界对封闭气体做的功W=pπl22h=9200πp0l3
由热力学第一定律得封闭气体内能的减少量为Q-9200πp0l3。故选项B正确。
7.答案:C
解析:A→B的过程中,气体温度不变,内能不变,气体做等温变化,由p1V1=p2V2可知,气体体积减小时,压强增大,选项A错误,C正确。B→C的过程中,气体体积减小,外界对气体做功,温度降低,内能减少,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体放热,由题图及pVT=C可知,气体做等压变化,选项B、D错误。
8.答案:A
解析:当活塞迅速下压时外界对气体做功(汽缸内的气体对外界做负功),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,汽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,选项A正确,B、C、D错误。
二、多选题
9.答案:BD
解析:过程①中,气体由a到b,体积不变,温度升高,则由查理定律知压强增大,选项A错误;过程②中,气体由b到c,体积变大,对外界做正功,选项B正确;过程④中,气体由d到e,温度降低,内能ΔU减小,体积不变,气体不做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+W得Q