2020版高中物理第十章热力学定律与气体实验定律的综合问题课时作业（含解析）新人教版.docx

专题突破与题型专练热力学定律与气体实验定律的综合问题1.(多选)关于物体的内能,下列说法中正确的是(AB)A.外界对物体做功,物体的内能不一定增加B.不通过做功的过程,内能也可以从一个物体转移到另一个物体C.不发生热传递,物体内能总保持不变D.外力对物体做1 J的功,物体就一定增加1 J的内能解析:使物体的内能改变的物理过程有两种:一个是做功,另一个是热传递.可以利用其中的一种过程来改变物体的内能,也可以通过两种过程共同来改变物体的内能.2.(2019四川内江检测)(多选)下列说法中正确的是(AD)A.气体的温度升高时,并非所有分子的速率都增大B.盛有气体的容器做减速运动时,容器中气体的内能随之减小C.理想气体在等容变化过程中,气体对外不做功,气体的内能不变D.一定质量的理想气体经等温压缩后,其压强一定增大解析:气体的温度升高,分子热运动的平均速率增大,并非所有分子的速率都增大,故A正确;气体的内能为所有分子热运动的动能和势能之和,与机械运动无关,故B错误;由热力学第一定律U=W+Q,当W=0时不能确定U=0,故C错误;一定质量的理想气体经等温压缩后,由玻意耳定律知,气体压强一定增大,故D正确.3.一定质量的气体在保持压强恒等于1.0105 Pa的状况下,体积从20 L膨胀到30 L,这一过程中气体从外界吸热4103 J,则气体内能的变化为(C)A.增加了5103 JB.减少了5103 JC.增加了3103 JD.减少了3103 J解析:气体等压膨胀过程对外做功W=pV=1.0105 Pa(30-20)10-3 m3=1.0103 J.这一过程气体从外界吸热Q=4103 J.由热力学第一定律U=W+Q,由于气体对外做功,W应取负值,则可得U=-1.0103 J+4.0103 J=3.0103 J,即气体内能增加了3103 J.故选项C正确.4.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体(AC)A.体积减小,内能增大B.体积减小,压强减小C.对外界做负功,内能增大D.对外界做正功,压强减小解析:袋内气体与外界无热交换即Q=0,袋四周被挤压时,体积V减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律U=W+Q,气体内能增大,则温度升高,由=C知压强增大,选项A,C正确,B,D错误.5.(多选)如图所示,A,B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态,当气体从状态A变化到状态B时(ABD)A.体积必然变大B.有可能经过体积减小的过程C.外界必然对气体做功D.气体必然从外界吸热解析:连接OA,OB,得到两条等容线,故有VBVA,所以A正确.由于没有限制自状态A变化到状态B的过程,所以可先从A状态减小气体的体积再增大气体的体积到B状态,故B正确.因为气体体积增大,所以是气体对外界做功,C错误.因为气体对外界做功,而气体的温度又升高,内能增大,由热力学第一定律知气体一定从外界吸热,D正确.6.一定质量的理想气体(分子力不计),体积由V膨胀到V,如果通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为Q1,内能变化为U1,如果通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为U2,则(B)A.W1W2,Q1U2B.W1W2,Q1Q2,U1U2C.W1U2D.W1=W2,Q1Q2,U1U2解析:第一种情况,根据=C可知,气体压强不变,体积增大,因此温度升高,U10,根据热力学第一定律有U1=Q1-W1;第二种情况,气体等温变化,U2=0,根据热力学第一定律有U2=Q2-W2,第二种情况下,压强减小,体积变化相同,因此W1W2,且U1U2=0,因此Q1Q2.7.(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab,bc,ca回到原状态,其pT图象如图所示.下列判断正确的是(ADE)A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热量D.a,b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小E.b和c两个状态中,单位面积容器壁单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析:由pT图象可知过程ab是等容变化,温度升高,内能增加,体积不变,由热力学第一定律可知过程ab一定吸热,选项A正确;过程bc温度不变,即内能不变,由于过程bc体积增大,所以气体对外做功,由热力学第一定律可知,气体一定吸收热量,选项B错误;过程ca压强不变,温度降低,内能减少,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律可知,放出的热量一定大于外界对气体做的功,选项C错误;温度是分子平均动能的标志,由pT图象可知,a状态气体温度最低,则平均动能最小,选项D正确;b,c两状态温度相等,分子平均动能相等,由于压强不相等,所以单位面积容器壁单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,选项E正确.8.(2019河南洛阳检测)一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340 J的热量,并对外做功120 J.若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,则这一过程中气体(选填“吸收”或“放出”)J热量.解析:对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c,由热力学第一定律可得U=Q+W=340 J-120 J=220 J,即从a状态到c状态,理想气体的内能增加了220 J;若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,此过程理想气体的内能增加还是220 J,所以可以判定此过程是吸收热量,再根据热力学第一定律U=Q+W,得Q=U-W=220 J+40 J=260 J.答案:吸收2609.(1)如图所示,在斯特林循环的pV 图象中,一定质量理想气体从状态A依次经过状态B,C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成.BC的过程中,单位体积中的气体分子数目(选填“增大”“减小”或“不变”).(2)如图所示,在AB和DA的过程中,气体放出的热量分别为4 J和20 J.在BC和CD的过程中,气体吸收的热量分别为20 J和12 J.求气体完成一次循环对外界所做的功.解析:(1)BC过程为等容过程,单位体积中的气体分子数目不变.(2)完成一次循环气体内能不变,U=0,吸收的热量Q=(20+12-4-20) J=8 J,由热力学第一定律U=Q+W得,W=-8 J,气体对外界所做的功为8 J.答案:(1)不变(2)8 J教师备用1 在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6 J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9 J.图线AC的反向延长线过坐标原点O,B,C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零.求:(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量U1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量U2及其从外界吸收的热量Q2.解析:(1)由题意知从状态A到状态C的过程,气体发生等容变化该气体对外界做的功W1=0根据热力学第一定律有U1=W1+Q1内能的增量U1=Q1=9 J.(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高该气体内能的增量U2=U1=9 J根据热力学第一定律有U2=W2+Q2从外界吸收的热量Q2=U2-W2=3 J.答案:(1)09 J(2)9 J3 J教师备用2 如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置,开始时封闭的空气柱长度为22 cm,现用竖直向下的外力F压缩气体,使封闭的空气柱长度为2 cm,人对活塞做功100 J,大气压强为p0=1105 Pa,不计活塞的重力.问:(1)若用足够长的时间缓慢压缩,求压缩后气体的压强多大?(2)若以适当的速度压缩气体,向外散失的热量为20 J,则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S=1 cm2)解析:(1)设压缩后气体的压强为p,活