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2024春高中物理第三章热力学定律达标检测卷（人教版选择性必修第三册）
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第三章达标检测卷(考试时间：60分钟 满分：100分)班级：________ 座号：________ 姓名：________ 分数：________一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是( )A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止【答案】C【解析】物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定是吸收热量，A错误；物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，B错误；物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，C正确；热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，D错误．2．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是( )A．气体A吸热，但对外做功，内能不变B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A和气体B内每个分子的动能都增大D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少【答案】D【解析】气体A吸热Q＞0，体积不变，W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU＞0，气体温度升高，故A错误．对B上方活塞进行受力分析，根据平衡条件可知，B气体的压强不变；由于隔板导热性良好，B气体会吸收A气体的热量后温度上升，内能增大；再由理想气体状态方程 eq \f(pV,T)＝C，在压强不变，温度升高的情况下，体积增大，则气体对外做功，故B错误．气体A和气体B温度都上升了，分子的平均动能都增大；分子平均动能是大量分子的一种统计规律，分子的平均动能都增大，并非每一个分子的动能都会增大，故C错误．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数、分子平均动能有关；在压强不变的情况下，气体B的分子平均动能增大，气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，故D正确．3．“蛟龙号”深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通．已知海水温度随深度增加而降低，则在深潜器下潜过程中，下列说法正确的是( )A．每个氧气分子的动能均减小B．氧气放出的热量等于其内能的减少量C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大【答案】C【解析】氧气的温度降低则分子的平均动能降低，并不是每一个分子的动能都降低，故A错误；海水温度随深度增加而降低，则氧气的温度也降低，内能降低，ΔU为负值；而汽缸内的氧气的压强随深度增加而增加，根据理想气体的状态方程可知氧气的体积减小，则外界对气体做功，W为正值；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知氧气放出的热量大于其内能的减少量，故B错误；氧气的温度降低，则氧气分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小，由于氧气的压强增大，根据压强的微观意义可知，氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加，故C正确，D错误．4．下列说法中错误的是( )A．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加B．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体C．气体被压缩时，内能可能不变D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的【答案】B【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体吸收热量，Q＞0，同时对外做功，W＜0，内能可能增加，故A正确；根据热力学第二定律可知，热传递具有方向性，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故B错误；气体被压缩，则W＞0，如果放热，W＜0，根据热力学第一定律可知，内能可能不变，故C正确；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，是制造不出来的，故D正确．5．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A．下列说法正确的是( )A．A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加B．A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量C．C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少D．A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功【答案】B【解析】A→B过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，AB直线过原点表示该过程为等压变化，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，A错误；气体从A→B过程中，温度升高且体积增大，故气体吸收热量且对外做功，设吸热大小为Q1，做功大小为W1，根据热力学第一定律有ΔU1＝Q1－W1．气体从B→C过程中，温度降低且体积不变，故气体不做功且对外放热，设放热大小为Q2，根据热力学第一定律ΔU2＝－Q2．气体从C→A过程中，温度不变，内能增量为零，有ΔU＝ΔU1＋ΔU2＝Q1－W1－Q2＝0，即Q1＝W1＋Q2＞Q2，所以A→B过程中气体吸收的热量Q1大于B→C过程中气体放出的热量Q2，B正确；C→A过程中体积减小，单位体积内分子数增加，温度不变，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，C错误；气体做功W＝pΔV，A→B过程中体积变化的大小等于C→A过程中体积变化的大小，但图像上的点与原点连线的斜率越大，压强越小，故A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，D错误．6．(2023年中山联考)一定质量的理想气体状态变化如p－V图所示，图中p1＝3p2，V2＝4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2．由状态1变化到状态2的过程中，下列说法正确的是( )A．气体内能不变B．气体对外做功并放热C．气体分子热运动平均动能增大D．单位时间内器壁单位面积上受气体分子撞击的次数增加【答案】C【解析】根据理想气体状态方程 eq \f(p1V1,T1)＝ eq \f(3p2V1,T1)＝ eq \f(p2V2,T2)＝ eq \f(4p2V1,T2)，可得T1＜T2．因此从状态1到状态2，气体分子热运动平均动能增大，气体内能增加，气体体积增大，气体对外做功，因此气体通过吸热，增加了内能，A、B错误，C正确；分子平均动能增大，因此分子撞击器壁的力增大，而状态1变化到状态2的过程中气体压强减小了，因此器壁上单位面积上受气体分子撞击的次数减少，D错误．7．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．从外界吸热 B．内能增大C．向外界放热 D．内能减小【答案】C【解析】本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，B、D错误．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，A错误，C正确．8．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法正确的是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律D．机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【答案】CD【解析】本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C、D正确．9．(2023年开封联考)用气压式开瓶器开红酒瓶，如图所示，通过针头向瓶内打几次气，然后便能轻松拔出瓶塞，下列分析正确的是( )A．打气后瓶塞未拔出前，气体压强减小B．打气后瓶塞未拔出前，气体分子的数密度增大C．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能增大D．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能减小【答案】BD【解析】打气后瓶塞末拔出前，气体压强增大，A错误；打气后瓶塞末拔出前，单位体积内的分子数增加，即气体分子的数密度增大，B正确；快速拔出瓶塞的过程中，气体体积变大，对外做功，由于是快速拔出瓶塞，可认为该过程没有发生热传递，根据热力学第一定律可知，气体内能减少，C错误，D正确．10．如图，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回到初态a．下列说法正确的是( )A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量【答案】ABD【解析】过程ab，温度T增加，内能增加，A正确；过程ca，体积V减小，外界对气体做功，B正确；过程ab，体积V不变，气体不做功，C错误；过程bc，温度T不变，ΔU＝0，体积V增加，对外做功，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＞0，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(8分)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，气体在状态C时的温度TC＝300 K，则从A到B气体放出的热量是______J；气体在状态A时的温度为______K．【答案】1 200 1 200【解析】从A到B，外界对气体做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3 J＝900 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得Q＝ΔU－W＝－1 200 J，即从A到B气体放出的热量是1 200 J，根据理想气体状态方程有 eq \f(pAVA,TA)＝ eq \f(pCVC,TC)，代入数据解得TA＝1 200 K．12．(8分)(2023年广东模拟)空气弹簧其貌不扬，看起来就像个黑色救生圈，但它在列车行驶中的减震作用不可小觑．空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封一定质量的气体构成．当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若汽缸内气体视为理想气体，则在气体被压缩的过程中，气体的平均分子动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体的压强______(填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】增大 增大【解析】当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积迅速减小，外界对气体做功；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，W＞0，Q＝0，则气体的内能ΔU＞0，即气体内能增大，温度升高，气体的平均分子动能增大；由 eq \f(pV,T)＝C可知，体积减小，温度升高，则气体的压强增大．13．(12分)如图所示，一轻活塞将体积为V，温度为2T0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内．已知大气压强为p0，大气温度为T0，气体内能U与温度T的关系为U＝aT(a为正的常数)．在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：(1)气体内能的减少量ΔU；(2)气体放出的热量Q．解：(1)由题意可知气体内能U与温度的关系为U＝aT，所以开始时气体的内能U1＝a×2T0，末状态U2＝aT0，内能的减少量ΔU＝U1－U2＝aT0．(2)设温度降低后的体积为V′，由盖吕萨克定律 eq \f(V,2T0)＝ eq \f(V′,T0)，外界对气体做功W＝p0(V－V′)，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，解得气体放出的热量Q＝ eq \f(1,2)p0V＋aT0．14．(12分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．如图为高压爆米花的装置原理图，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，“砰”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t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0．试分析：(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度．(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？解：(1)根据查理定律 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p2,T2)，p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0．解得T2＝1 200 K，则t2＝927 ℃．(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ．
第三章达标检测卷(考试时间：60分钟 满分：100分)班级：________ 座号：________ 姓名：________ 分数：________一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是( )A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止【答案】C【解析】物体的温度升高时，可能是外界对物体做了功，不一定是吸收热量，A错误；物体沿光滑斜面下滑时，没有摩擦力做功，则物体的内能不会增大，B错误；物体沿斜面匀速下滑时，有摩擦力做功转化为物体的内能，则物体的内能可能增大，C正确；热量总是从高温物体传递给低温物体，当温度相等时传热停止，D错误．2．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是( )A．气体A吸热，但对外做功，内能不变B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A和气体B内每个分子的动能都增大D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少【答案】D【解析】气体A吸热Q＞0，体积不变，W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU＞0，气体温度升高，故A错误．对B上方活塞进行受力分析，根据平衡条件可知，B气体的压强不变；由于隔板导热性良好，B气体会吸收A气体的热量后温度上升，内能增大；再由理想气体状态方程 eq \f(pV,T)＝C，在压强不变，温度升高的情况下，体积增大，则气体对外做功，故B错误．气体A和气体B温度都上升了，分子的平均动能都增大；分子平均动能是大量分子的一种统计规律，分子的平均动能都增大，并非每一个分子的动能都会增大，故C错误．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数、分子平均动能有关；在压强不变的情况下，气体B的分子平均动能增大，气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，故D正确．3．“蛟龙号”深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通．已知海水温度随深度增加而降低，则在深潜器下潜过程中，下列说法正确的是( )A．每个氧气分子的动能均减小B．氧气放出的热量等于其内能的减少量C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大【答案】C【解析】氧气的温度降低则分子的平均动能降低，并不是每一个分子的动能都降低，故A错误；海水温度随深度增加而降低，则氧气的温度也降低，内能降低，ΔU为负值；而汽缸内的氧气的压强随深度增加而增加，根据理想气体的状态方程可知氧气的体积减小，则外界对气体做功，W为正值；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知氧气放出的热量大于其内能的减少量，故B错误；氧气的温度降低，则氧气分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小，由于氧气的压强增大，根据压强的微观意义可知，氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加，故C正确，D错误．4．下列说法中错误的是( )A．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加B．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体C．气体被压缩时，内能可能不变D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的【答案】B【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体吸收热量，Q＞0，同时对外做功，W＜0，内能可能增加，故A正确；根据热力学第二定律可知，热传递具有方向性，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故B错误；气体被压缩，则W＞0，如果放热，W＜0，根据热力学第一定律可知，内能可能不变，故C正确；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，是制造不出来的，故D正确．5．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A．下列说法正确的是( )A．A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加B．A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量C．C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少D．A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功【答案】B【解析】A→B过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，AB直线过原点表示该过程为等压变化，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，A错误；气体从A→B过程中，温度升高且体积增大，故气体吸收热量且对外做功，设吸热大小为Q1，做功大小为W1，根据热力学第一定律有ΔU1＝Q1－W1．气体从B→C过程中，温度降低且体积不变，故气体不做功且对外放热，设放热大小为Q2，根据热力学第一定律ΔU2＝－Q2．气体从C→A过程中，温度不变，内能增量为零，有ΔU＝ΔU1＋ΔU2＝Q1－W1－Q2＝0，即Q1＝W1＋Q2＞Q2，所以A→B过程中气体吸收的热量Q1大于B→C过程中气体放出的热量Q2，B正确；C→A过程中体积减小，单位体积内分子数增加，温度不变，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，C错误；气体做功W＝pΔV，A→B过程中体积变化的大小等于C→A过程中体积变化的大小，但图像上的点与原点连线的斜率越大，压强越小，故A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，D错误．6．(2023年中山联考)一定质量的理想气体状态变化如p－V图所示，图中p1＝3p2，V2＝4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2．由状态1变化到状态2的过程中，下列说法正确的是( )A．气体内能不变B．气体对外做功并放热C．气体分子热运动平均动能增大D．单位时间内器壁单位面积上受气体分子撞击的次数增加【答案】C【解析】根据理想气体状态方程 eq \f(p1V1,T1)＝ eq \f(3p2V1,T1)＝ eq \f(p2V2,T2)＝ eq \f(4p2V1,T2)，可得T1＜T2．因此从状态1到状态2，气体分子热运动平均动能增大，气体内能增加，气体体积增大，气体对外做功，因此气体通过吸热，增加了内能，A、B错误，C正确；分子平均动能增大，因此分子撞击器壁的力增大，而状态1变化到状态2的过程中气体压强减小了，因此器壁上单位面积上受气体分子撞击的次数减少，D错误．7．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )A．从外界吸热 B．内能增大C．向外界放热 D．内能减小【答案】C【解析】本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，B、D错误．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，A错误，C正确．8．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法正确的是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律D．机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【答案】CD【解析】本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C、D正确．9．(2023年开封联考)用气压式开瓶器开红酒瓶，如图所示，通过针头向瓶内打几次气，然后便能轻松拔出瓶塞，下列分析正确的是( )A．打气后瓶塞未拔出前，气体压强减小B．打气后瓶塞未拔出前，气体分子的数密度增大C．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能增大D．快速拔出瓶塞的过程中，瓶内气体内能减小【答案】BD【解析】打气后瓶塞末拔出前，气体压强增大，A错误；打气后瓶塞末拔出前，单位体积内的分子数增加，即气体分子的数密度增大，B正确；快速拔出瓶塞的过程中，气体体积变大，对外做功，由于是快速拔出瓶塞，可认为该过程没有发生热传递，根据热力学第一定律可知，气体内能减少，C错误，D正确．10．如图，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回到初态a．下列说法正确的是( )A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量【答案】ABD【解析】过程ab，温度T增加，内能增加，A正确；过程ca，体积V减小，外界对气体做功，B正确；过程ab，体积V不变，气体不做功，C错误；过程bc，温度T不变，ΔU＝0，体积V增加，对外做功，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＞0，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(8分)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，气体在状态C时的温度TC＝300 K，则从A到B气体放出的热量是______J；气体在状态A时的温度为______K．【答案】1 200 1 200【解析】从A到B，外界对气体做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3 J＝900 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得Q＝ΔU－W＝－1 200 J，即从A到B气体放出的热量是1 200 J，根据理想气体状态方程有 eq \f(pAVA,TA)＝ eq \f(pCVC,TC)，代入数据解得TA＝1 200 K．12．(8分)(2023年广东模拟)空气弹簧其貌不扬，看起来就像个黑色救生圈，但它在列车行驶中的减震作用不可小觑．空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封一定质量的气体构成．当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若汽缸内气体视为理想气体，则在气体被压缩的过程中，气体的平均分子动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体的压强______(填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】增大 增大【解析】当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积迅速减小，外界对气体做功；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，W＞0，Q＝0，则气体的内能ΔU＞0，即气体内能增大，温度升高，气体的平均分子动能增大；由 eq \f(pV,T)＝C可知，体积减小，温度升高，则气体的压强增大．13．(12分)如图所示，一轻活塞将体积为V，温度为2T0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内．已知大气压强为p0，大气温度为T0，气体内能U与温度T的关系为U＝aT(a为正的常数)．在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：(1)气体内能的减少量ΔU；(2)气体放出的热量Q．解：(1)由题意可知气体内能U与温度的关系为U＝aT，所以开始时气体的内能U1＝a×2T0，末状态U2＝aT0，内能的减少量ΔU＝U1－U2＝aT0．(2)设温度降低后的体积为V′，由盖吕萨克定律 eq \f(V,2T0)＝ eq \f(V′,T0)，外界对气体做功W＝p0(V－V′)，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，解得气体放出的热量Q＝ eq \f(1,2)p0V＋aT0．14．(12分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．如图为高压爆米花的装置原理图，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，“砰”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t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0．试分析：(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度．(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？解：(1)根据查理定律 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p2,T2)，p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0．解得T2＝1 200 K，则t2＝927 ℃．(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ．
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