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2019-2020年高中物理 第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律自我小測(cè) 粵教版選修3-3 1一定量的氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8104 J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105 J，則下列各式中正確的是(　　) A．W＝8104 J，ΔU＝1.2105 J，Q＝4104 J B．W＝8104 J，ΔU＝－1.2105 J，Q＝－2105 J C．W＝－8104 J，ΔU＝1.2105 J，Q＝2104 J D．W＝－8104 J，ΔU＝－1.2105 J，Q＝－4104 J 2如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用卡子卡住的可移動(dòng)膠塞．用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)．打開卡子，膠塞沖出容器口后(　　) A．溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少 B．溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加 C．溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少 D．溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加 3氧氣鋼瓶充氣后壓強(qiáng)高于外界大氣壓，假設(shè)緩慢漏氣時(shí)瓶?jī)?nèi)外溫度始終相等且保持不變，忽略氧氣分子之間的相互作用，在該漏氣過程中瓶?jī)?nèi)氧氣……(　　) A．分子總數(shù)減少，分子總動(dòng)能不變 B．密度減小，分子平均動(dòng)能不變 C．吸收熱量，膨脹做功 D．壓強(qiáng)降低，不對(duì)外做功 4某物體的溫度升高了，這說明(　　) A．該物體一定吸收了熱量 B．該物體可能放出了熱量 C．外界對(duì)物體一定做了正功 D．外界對(duì)物體一定做了負(fù)功 5用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中盛有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空(如圖甲)，現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)充滿整個(gè)容器(如圖乙)，這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹．下列說法正確的是(　　) A．自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng) B．自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)不變 C．自由膨脹前后，氣體的溫度不變 D．容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分 6如圖所示的導(dǎo)熱氣缸中，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，如果迅速向下壓活塞時(shí)氣體的溫度會(huì)驟然升高(設(shè)為甲過程)．如果緩慢地向下壓活塞時(shí)，里面的氣體溫度不變(設(shè)為乙過程)．已知甲、乙兩個(gè)過程中氣體初態(tài)和末態(tài)的體積相同，不考慮活塞與氣缸的摩擦，則下列說法正確的是(　　) A．甲過程中氣體的內(nèi)能增加，乙過程中氣體的內(nèi)能不變 B．兩過程中外界對(duì)氣體做的功一樣多 C．乙過程中氣體的壓強(qiáng)不變，甲過程中氣體的壓強(qiáng)不斷增大 D．乙過程的末態(tài)氣體壓強(qiáng)比甲過程的末態(tài)氣體壓強(qiáng)小 7如圖所示為電冰箱的工作原理圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，那么，下列說法中正確的是… (　　) A．在冰箱外的管道中，制冷劑迅速膨脹并放出熱量 B．在冰箱內(nèi)的管道中，制冷劑迅速膨脹并吸收熱量 C．在冰箱外的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量 D．在冰箱內(nèi)的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量 8如圖所示是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開始時(shí)封閉的空氣柱長(zhǎng)度為22 cm，現(xiàn)在用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)? cm，人對(duì)活塞做功100 J，大氣壓強(qiáng)為p0＝1105 Pa，不計(jì)活塞重力．問： (1)若用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮氣體，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)多大？ (2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？(活塞的橫截面積S＝1 cm2) 9如圖所示噴霧器內(nèi)有10 L水，上部封閉有1 atm的空氣2 L，關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1 atm的空氣3 L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體)． (1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因． (2)打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說明理由． 參考答案 1解析：本題主要考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，W取正值，即W＝8104 J；內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU＝－1.2105 J；根據(jù)ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2105 J－8104 J＝－2105 J，即B選項(xiàng)正確． 答案：B 2解析：打開卡子，膠塞沖出容器口，密封氣體體積增大，氣體膨脹對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減少，同時(shí)溫度計(jì)示數(shù)變小，溫度降低． 答案：C 3解析：因分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能由溫度決定，漏氣過程分子平均動(dòng)能不變．由Ek總＝nk，所以分子總數(shù)減少，分子總動(dòng)能也減少，故A錯(cuò)；由ρ＝，因m減少，V不變，故密度減小，故B正確；因漏氣過程中，瓶?jī)?nèi)氧氣體積膨脹，對(duì)外做功，由ΔU＝W＋Q，因分子勢(shì)能為零，故ΔU＝0，因?yàn)閃＜0，則Q＞0，所以漏氣過程瓶?jī)?nèi)氧氣吸收熱量，故C正確，D錯(cuò)誤． 答案：BC 4解析：物體的內(nèi)能決定于物體的溫度與體積，改變內(nèi)能的方式有做功與熱傳遞，物體的溫度雖升高，但內(nèi)能變化情況不詳，另外內(nèi)能的變化由功W與熱量Q共同決定，故B選項(xiàng)正確． 答案：B 5解析：抽去隔板后，氣體做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，故A選項(xiàng)錯(cuò)．因容器絕熱，故Q＝0，又因氣體自由膨脹，故W＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝0，則氣體的溫度不變，C項(xiàng)正確．由pV/T＝C可知p減小，故B選項(xiàng)錯(cuò)．在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)氣體也不會(huì)自動(dòng)回到A部分，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：C 6解析：溫度是理想氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由題意知甲過程中氣體溫度升高，乙過程中氣體溫度不變，所以A項(xiàng)正確；外界對(duì)氣體做功W＝pΔV，體積變化相同，但甲過程平均壓強(qiáng)大于乙過程平均壓強(qiáng)，故甲過程外界對(duì)氣體做功多于乙過程的．且甲過程可以看作絕熱過程．乙過程中氣體向外界散熱，所以B項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確；乙過程為等溫壓縮過程，壓強(qiáng)變大，C項(xiàng)錯(cuò)． 答案：AD 7解析：冰箱外的制冷劑溫度低、體積小，進(jìn)入冰箱膨脹對(duì)外做功，使氣體的溫度進(jìn)一步降低． 答案：BC 8解析：(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p，活塞的橫截面積為S，L0＝22 cm，L＝2 cm，V0＝L0S，V＝LS 緩慢壓縮氣體溫度不變，由玻意耳定律得： p0V0＝pV 解得：p＝1.1106 Pa. (2)大氣壓力對(duì)活塞做功： W1＝p0S(L0－L)＝2 J 人做功W2＝100 J 由熱力學(xué)第一定律： ΔU＝W1＋W2＋Q 將Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J. 答案：(1)1.1106 Pa　(2)82 J 9解析：(1)以噴霧器內(nèi)封閉的氣體和被充入的氣體為研究對(duì)象，設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 代入數(shù)據(jù)得p2＝2.5 atm 微觀解釋：影響氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)微觀因素：一是分子平均動(dòng)能；二是分子密集程度．溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，體積減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加． (2)吸熱．氣體對(duì)外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w吸熱． 答案：(1)2.5 atm　見解析　(2)吸熱　見解析