第八章. 第二单元热力学定律及能量守恒定气体课时作业

第八章第八章 第二单元第二单元 热力学定律及能量守恒热力学定律及能量守恒 气体气体 课时作业课时作业 命命 题题 设设 计计 难度难度 题号题号 目标目标 较易较易中等中等稍难稍难 热力学热力学 定律定律 3 4 69 10 单一单一 目标目标气体的气体的 状态参状态参 量量 1 2 57 8 综合综合 目标目标 综合综合 应用应用 1112 一 选择题一 选择题 本大题共本大题共 10 个小题 共个小题 共 70 分 每小题至少有一个选项正确 全部选对的分 每小题至少有一个选项正确 全部选对的 得得 7 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 4 分 有选错的得分 有选错的得 0 分分 1 2009 上海高考上海高考 气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和 其大小与气体气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和 其大小与气体 的状态有关 分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的的状态有关 分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 A 温度和体积 温度和体积 B 体积和压强 体积和压强 C 温度和压强 温度和压强 D 压强和温度 压强和温度 解析 解析 温度是分子平均动能的标志 温度高 分子平均动能大 分子间势能与分子间温度是分子平均动能的标志 温度高 分子平均动能大 分子间势能与分子间 距离距离 r 有关 分子间距离有关 分子间距离 r 变化 分子间势能就发生变化 所以变化 分子间势能就发生变化 所以 A 正确 正确 答案 答案 A 2 下面的表格是北京地区 下面的表格是北京地区 1 7 月份气温与气压的对照表 月份气温与气压的对照表 月份月份1234567单位单位 平均最平均最 高气温高气温 1 43 910 719 626 730 230 8 平均平均 大气压大气压 1 0211 0191 0141 0081 0030 99840 9960105 Pa 7 月份与月份与 1 月份相比较月份相比较 A 空气分子无规则热运动的情况几乎不变 空气分子无规则热运动的情况几乎不变 B 空气分子无规则热运动增强了 空气分子无规则热运动增强了 C 单位时间内对地面的撞击次数增多了 单位时间内对地面的撞击次数增多了 D 单位时间内对地面的撞击次数减少了 单位时间内对地面的撞击次数减少了 解析 解析 气体分子无规则热运动情况只与温度有关 由表可知 气体分子无规则热运动情况只与温度有关 由表可知 7 月份温度高于月份温度高于 1 月份 月份 故空气分子无规则热运动增强了 选项故空气分子无规则热运动增强了 选项 B 正确 因为气体压强是由于气体分子对器正确 因为气体压强是由于气体分子对器 壁的频繁撞击而产生的 由表可知 壁的频繁撞击而产生的 由表可知 7 月份单位时间内气体分子对地面撞击次数减少 月份单位时间内气体分子对地面撞击次数减少 D 项正确 项正确 答案 答案 BD 3 2009 四川高考四川高考 关于热力学定律 下列说法正确的是关于热力学定律 下列说法正确的是 A 在一定条件下物体的温度可以降到 在一定条件下物体的温度可以降到 0 K B 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C 吸收了热量的物体 其内能一定增加 吸收了热量的物体 其内能一定增加 D 压缩气体总能使气体的温度升高 压缩气体总能使气体的温度升高 解析 解析 0 K 是低温的极限 任何物体的温度只能接近而不能达到 所以是低温的极限 任何物体的温度只能接近而不能达到 所以 A 项错误 根项错误 根 据热力学第二定律 物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他据热力学第二定律 物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他 影响 但在影响 但在 产生其他影响的情况产生其他影响的情况 下 也可以从单一热源吸收热量全部用来做功 下 也可以从单一热源吸收热量全部用来做功 所以所以 B 项正确 内能的改变与热传递和做功同时有关 所以项正确 内能的改变与热传递和做功同时有关 所以 C D 错误 错误 答案 答案 B 4 下列说法正确的是 下列说法正确的是 A 物体吸收热量 其温度一定升高 物体吸收热量 其温度一定升高 B 热量只能从高温物体向低温物体传递 热量只能从高温物体向低温物体传递 C 遵守热力学第一定律的过程不一定能实现 遵守热力学第一定律的过程不一定能实现 D 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 做功和热传递是改变物体内能的两种方式 解析 解析 做功和热传递都能改变物体的内能 因此物体吸热温度不一定升高 做功和热传递都能改变物体的内能 因此物体吸热温度不一定升高 A 错 错 D 对 由热力学第二定律可知 对 由热力学第二定律可知 B 错错 C 对 对 答案 答案 CD 5 封闭在气缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以下说法 封闭在气缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以下说法 正确的是正确的是 A 气体的密度增大 气体的密度增大 B 气体的压强增大 气体的压强增大 C 气体分子的平均动能减小 气体分子的平均动能减小 D 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 解析 解析 体积不变 则单位体积内的分子数不变 温度升高 分子的平均动能增大 每体积不变 则单位体积内的分子数不变 温度升高 分子的平均动能增大 每 个分子对器壁的撞击力增大 同时每秒撞击单位面积器壁的分子数也增多 压强将增个分子对器壁的撞击力增大 同时每秒撞击单位面积器壁的分子数也增多 压强将增 大 因此本题选大 因此本题选 B D 答案 答案 BD 6 2009 重庆高考重庆高考 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁 此过程中瓶内空气密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁 此过程中瓶内空气 不计分子不计分子 势能势能 A 内能增大 放出热量 内能增大 放出热量 B 内能减小 吸收热量 内能减小 吸收热量 C 内能增大 对外界做功 内能增大 对外界做功 D 内能减小 外界对其做功 内能减小 外界对其做功 解析 解析 不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关 温度降低其内能减小 塑料不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关 温度降低其内能减小 塑料 瓶变扁时瓶内空气体积减小 外界对其做功 再由热力学第一定律知此过程中瓶内空瓶变扁时瓶内空气体积减小 外界对其做功 再由热力学第一定律知此过程中瓶内空 气要放出热量 故只有气要放出热量 故只有 D 正确 正确 答案 答案 D 7 如图 如图 1 所示 竖直圆筒是固定不动的 粗筒横截面积是细筒的所示 竖直圆筒是固定不动的 粗筒横截面积是细筒的 3 倍 细筒足够长 粗筒中倍 细筒足够长 粗筒中 A B 两轻质活塞间封有空气 气柱长两轻质活塞间封有空气 气柱长 L 20 cm 活塞活塞 A 上方的水银深上方的水银深 H 10 cm 两活塞与筒壁间的摩擦 两活塞与筒壁间的摩擦 不计 用外力向上托住活塞不计 用外力向上托住活塞 B 使之处于平衡状态 水银面与粗 使之处于平衡状态 水银面与粗 筒上端相平 现使活塞筒上端相平 现使活塞 B 缓慢上移 直至水银的一半被推入细筒缓慢上移 直至水银的一半被推入细筒 中 若大气压强中 若大气压强 p0相当于相当于 75 cm 高的水银柱产生的压强 则此时气高的水银柱产生的压强 则此时气 体的压强为体的压强为 A 100 cmHg B 85 cmHg C 95 cmHg D 75 cmHg 解析 解析 当有一半的水银推入细筒中时 由于粗筒截面积是细筒截面积的当有一半的水银推入细筒中时 由于粗筒截面积是细筒截面积的 3 倍 因此 倍 因此 细筒中水银高度为细筒中水银高度为 3 15 cm 活塞 活塞 A 上方水银柱的总高度为上方水银柱的总高度为 h 15 cm 20 H 2 H 2 cm 因活塞 因活塞 A 的重力不计 所以气体的压强的重力不计 所以气体的压强 p p0 h 95 cmHg C 正确 正确 答案 答案 C 8 2008 重庆高考重庆高考 地面附近有一正在上升的空气团 它与外界的热交换忽略不计 已地面附近有一正在上升的空气团 它与外界的热交换忽略不计 已 知大气压强随高度增加而降低 则该气团在此上升过程中知大气压强随高度增加而降低 则该气团在此上升过程中 不计气团内分子间的势能不计气团内分子间的势能 A 体积减小 温度降低 体积减小 温度降低 B 体积减小 温度不变 体积减小 温度不变 C 体积增大 温度降低 体积增大 温度降低 D 体积增大 温度不变 体积增大 温度不变 解析 解析 随着空气团的上升 大气压强也随着减小 那么空气团的体积会增大 空气随着空气团的上升 大气压强也随着减小 那么空气团的体积会增大 空气 团对外做功 其内能会减小 因为不计分子势能 所以内能由其温度决定 则其温团对外做功 其内能会减小 因为不计分子势能 所以内能由其温度决定 则其温 度会降低 所以空气团的体积增大 温度降低 压强减小 度会降低 所以空气团的体积增大 温度降低 压强减小 答案 答案 C 9 2008 宁夏高考宁夏高考 如图如图 2 所示 由导热材料制成的气缸和活塞将一定所示 由导热材料制成的气缸和活塞将一定 质量的理想气体封闭在气缸内 活塞与气缸壁之间无摩擦 活塞上方质量的理想气体封闭在气缸内 活塞与气缸壁之间无摩擦 活塞上方 存有少量液体 将一细管插入液体 由于虹吸现象 活塞上方液体逐存有少量液体 将一细管插入液体 由于虹吸现象 活塞上方液体逐 渐流出 在此过程中 大气压强与外界的温度保持不变 关于这一过渐流出 在此过程中 大气压强与外界的温度保持不变 关于这一过 程 下列说法正确的是程 下列说法正确的是 A 气体分子的平均动能逐渐增大 气体分子的平均动能逐渐增大 B 单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多 单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多 C 单位时间内气体分子对活塞的冲量保持不变 单位时间内气体分子对活塞的冲量保持不变 D 气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 解析 解析 由于气缸和活塞由导热材料制成 所以理想气体的状态变化过程为等温变化由于气缸和活塞由导热材料制成 所以理想气体的状态变化过程为等温变化 始终与外界环境温度相同始终与外界环境温度相同 理想气体的分子的平均动能由其温度决定 因此其平均 理想气体的分子的平均动能由其温度决定 因此其平均 动能不变 动能不变 A 选项错误 选项错误 随着活塞上方液体的逐渐流出 气缸内理想气体的压强逐渐减小 体积逐渐增大 单随着活塞上方液体的逐渐流出 气缸内理想气体的压强逐渐减小 体积逐渐增大 单 位时间内气体分子对活塞撞击的次数减少 对活塞的冲量减小 故选项位时间内气体分子对活塞撞击的次数减少 对活塞的冲量减小 故选项 B C 错误 错误 气体体积增大 对外界做功 温度保持不变 理想气体的内能不变 必须从外界吸收气体体积增大 对外界做功 温度保持不变 理想气体的内能不变 必须从外界吸收 热量 并且气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 选项热量 并且气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 选项 D 正确 正确 答案 答案 D 10 用隔板将一绝热容器隔成 用隔板将一绝热容器隔成 A 和和 B 两部分 两部分 A 中盛有一定中盛有一定 质量的理想气体 质量的理想气体 B 为真空为真空 如图如图 3 甲所示甲所示 现把隔板抽去 现把隔板抽去 A 中的气体自动充满整个容器中的气体自动充满整个容器 如图如图 3 乙所示乙所示 这个过程称为 这个过程称为 气体的自由膨胀 下列说法正确的是气体的自由膨胀 下列说法正确的是 A 自由膨胀过程中 气体分子只做定向运动 自由膨胀过程中 气体分子只做定向运动 B 自由膨胀前后 气体的压强变小 自由膨胀前后 气体的压强变小 C 自由膨胀前后 气体的温度不变 自由膨胀前后 气体的温度不变 D 容器中的气体在足够长的时间内 能全部自动回到 容器中的气体在足够长的时间内 能全部自动回到 A 部分部分 解析 解析 抽去隔板后 自由膨胀过程中 气体的体积增大 但因向真空中膨胀 气体抽去隔板后 自由膨胀过程中 气体的体积增大 但因向真空中膨胀 气体 不对外做功 又是绝热容器 由热力学第一定律可知 气体内能不变 温度不变 不对外做功 又是绝热容器 由热力学第一定律可知 气体内能不变 温度不变 但压强变小 但压强变小 B C 正确 自由膨胀过程 气体分子宏观上向右 但都在不停地热正确 自由膨胀过程 气体分子宏观上向右 但都在不停地热 运动 运动 A 错误 由热力学第二定律知 宏观热现象的变化过程具有方向性 不会自错误 由热力学第二定律知 宏观热现象的变化过程具有方向性 不会自 动返回到动返回到 A 容器 容器 D 错误 错误 答案 答案 BC 二 非选择题二 非选择题 本大题共本大题共 2 个小题 共个小题 共 30 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和 演算步骤 有数值计算的要注明单位演算步骤 有数值计算的要注明单位 11 15 分分 在常温下 氧气分子的平均速率约为在常温下 氧气分子的平均速率约为 500 m s 如果一个氧气分子以这个速率如果一个氧气分子以这个速率 垂直地打在容器壁上 并以相同的速率反弹回来 则氧气分子对容器壁的冲量是多少 垂直地打在容器壁上 并以相同的速率反弹回来 则氧气分子对容器壁的冲量是多少 如果常温下某容器内氧气的压强为如果常温下某容器内氧气的压强为 1 atm 试估算试估算 1 s 内打在内打在 1 cm2面积上的氧气分子面积上的氧气分子 个数 个数 假定每个氧气分子都以平均速率垂直于容器壁的方向撞击器壁 一个氧气分假定每个氧气分子都以平均速率垂直于容器壁的方向撞击器壁 一个氧气分 子的质量为子的质量为 m 5 3 10 26 kg 解析 解析 对氧气分子由动量定理有对氧气分子由动量定理有 I p 即即 I 2mv 2 5 3 10 26 500 N s 5 3 10 23 N s 设面积为设面积为 S 的容器壁受的容器壁受 n 个氧气分子碰撞 平均作用力为个氧气分子碰撞 平均作用力为 F 则由动量定理 则由动量定理 Ft p 得 得 p0St 2nmv 所以所以 n 个个 1 9 1023个 个 p0St 2mv 1 105 10 4 1 2 5 3 10 26 500 答案 答案 5 3 10 23 N s 1 9 1023个个 12 15 分分 如图如图 4 所示 固定在地面上的一根足够长的内壁所示 固