1、第三章第三章热力学定律热力学定律 专题强化练专题强化练 8 8气体实验定律和热力学第一定律的综合应用气体实验定律和热力学第一定律的综合应用 一、选择题一、选择题 1.(2020 山东莱州一中高二上月考,)(多选)如图所示,绝热隔板 K 把绝热的汽缸 分隔成体积相等的两部分,K 与汽缸壁的接触面是光滑的。两部分中分别盛有相同 质量、相同温度的同种气体 a 和 b,气体分子的分子势能忽略。现通过电热丝对气 体 a 加热一段时间后,a、b 各自达到新的平衡,则() A.a 的体积增大了,压强变小了 B.b 的温度升高了 C.加热后 a 的分子的热运动比 b 的分子的热运动更剧烈 D.a 增加的内能大
2、于 b 增加的内能 2.(2020 云南高三上模拟节选,)(多选)一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 和 C 又回到状态 A,其压强 p 随体积 V 变化的图线如图所示,其中 A 到 B 为绝热 过程,C 到 A 为等温过程。则下列说法正确的是() A.A 状态速率大的分子比例较 B 状态多 B.AB 过程,气体分子平均动能增大 C.BC 过程,气体对外做功 D.BC 过程,气体放热 3.(2020 江西景德镇一中高二上期末,)(多选)如图所示是一定质量的理想气体 的体积 V 和摄氏温度 t 变化关系的 V-t 图像,气体由状态 A 变化到状态 B 的过程 中,下列说法正确的是() A
3、.气体的内能增大 B.气体的压强减小 C.气体的压强不变 D.气体对外做功,同时从外界吸收热量 二、非选择题二、非选择题 4.(2020 宁夏银川一中高三上月考,)如图所示,一圆柱形绝热容器竖直放置,通 过绝热活塞封闭着摄氏温度为 t1的理想气体,活塞的质量为 m,横截面积为 S,与容 器底部相距 h1。现通过电热丝给气体加热一段时间,使其摄氏温度上升到 t2,若这 段时间内气体吸收的热量为 Q,已知大气压强为 p0,重力加速度为 g,不计一切摩擦。 (1)这段时间内活塞上升的距离是多少? (2)这段时间内气体的内能如何变化,变化了多少? 5.(2020 四川棠湖中学高三上期末,)如图所示,一
4、篮球内气体的压强为 p0、体积 为 V0、温度为 T0,用打气筒对球充入压强为 p0、温度为 T0的气体,使球内气体压强 变为 3p0,同时温度升至 2T0,充气过程中气体向外放出 Q 的热量,假设篮球体积不 变,气体内能 U 与温度的关系为 U=kT(k 为正常数),求: (1)打气筒对篮球充入压强为 p0、温度为 T0的气体的体积; (2)打气筒对篮球充气过程中打气筒对气体做的功。 答案全解全析答案全解全析 1.BCD对 a 加热时,气体 a 的温度升高,压强增大,由于 K 与汽缸壁的接触面是光 滑的,可以自由移动,所以 a、b 两部分的压强始终相同。气体 b 被压缩,外界对气 体 b 做
5、功,又因与外界没有发生热交换,所以 b 的内能增大,温度升高。根据理想 气体状态方程?i ? =C,可知 b 体积减小,温度升高,压强一定增大,故 A 错误,B 正确。 a、b 气体的压强始终相同,a 的体积较大,则气体 a 的温度较高,所以加热后 a 的 分子的热运动比 b 的分子的热运动更剧烈,故 C 正确。由于气体 a 膨胀,气体 b 被 压缩,最终气体 a 的体积大于气体 b 的体积,所以 a 气体的温度较高,内能增加较 多,故 D 正确。 2.AC由图可知 AB 过程,气体绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气 体分子的平均动能减小,则 A 状态速率大的分子比例较 B 状态多
6、,故选项 A 正确,B 错误。BC 过程是等压变化,气体体积增大,则气体对外做功,W0,根据热力学第一定律U=W+Q,则 Q0,即气体吸热,故选项 C 正 确,D 错误。 3.ABD气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中,温度升高,气体的内能增大,故选项 A 正确;作出 A、B 两状态的等压线如图所示,由图像分析可知图线 b 斜率大,对应 的压强小,说明从状态 A 到状态 B 压强减小,故选项 B 正确,C 错误;气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中,温度升高,则U0,体积增大,对外做功,则 W0,说明气体从外界吸收热量,故选项 D 正确。 4.答案(1) ?2-?1 273+?1h1
7、(2)气体的内能增大,增大了 Q-(p0S+mg) ?2-?1 273+?1h1 解析(1)对活塞受力分析如图: 由平衡条件得 pS=p0S+mg 解得 p=p0+?t ? 设温度为 t2时活塞与容器底部相距 h2,因为气体做等压变化,由盖-吕萨克定 律有i1 ?1= i2 ?2 即 ?1S 273+?1= ?2S 273+?2 解得 h2=273+?2 273+?1h1 活塞上升了h=h2-h1= ?2-?1 273+?1h1。 (2)气体对外做功,W 取负值 W=-pSh=-(p0S+mg) ?2-?1 273+?1h1 由热力学第一定律U=Q+W 得 U=Q+W=Q-(p0S+mg) ?2-?1 273+?1h1 5.答案(1)0.5V0(2)Q+kT0 解析(1)设打气筒对篮球充入压强为 p0、温度为 T0的气体的体积为 V,以篮球内 气体及充入的气体整体为研究对象,气体的初状态参量:p1=p0、V1=V0+V、T1=T0 气体的末状态参量:p2=3p0、V2=V0、T2=2T0 根据理想气体状态方程有?1i1 ?1 =?2i2 ?2 解得 V=0.5V0 (2)因为气体内能 U 与温度的关系为 U=kT 所以打气过程内能变化U=k(2T0-T0)=kT0 由热力学第一定律得U=W+(-Q) 解得打气筒对气体做的功 W=Q+kT0
