2012版高三物理一轮复习 热力学定律 气体场力的性质的描述综合训练

用心 爱心 专心1 20122012 版高三物理一轮复习版高三物理一轮复习 热力学定律热力学定律 气体气体 1 1 对一定量的气体对一定量的气体 下列说法正确的是下列说法正确的是 A A 气体的体积是所有气体分子的体积之和气体的体积是所有气体分子的体积之和 B B 气体分子的热运动越剧烈气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高气体温度就越高 C C 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D D 当气体膨胀时当气体膨胀时 气体分子之间的势能减小气体分子之间的势能减小 因而气体的内能减少因而气体的内能减少 解析解析 气体的体积指气体分子能到达的空间气体的体积指气体分子能到达的空间 气体的体积远大于气体分子的体积之和气体的体积远大于气体分子的体积之和 故故 A A 错错 温度是分子平均动能的标志温度是分子平均动能的标志 温度越高温度越高 分子运动越剧烈分子运动越剧烈 分子的无规则运动又叫热分子的无规则运动又叫热 运动运动 故故 B B 正确正确 大量分子对器壁的碰撞是形成气体压强的原因大量分子对器壁的碰撞是形成气体压强的原因 故故 C C 正确正确 气体膨胀时气体膨胀时 考虑考虑 分子间的作用力是引力且减小分子间的作用力是引力且减小 所以分子势能是增大的所以分子势能是增大的 而且内能的变化还与温度有关而且内能的变化还与温度有关 故故 D D 错错 答案答案 BC BC 2 2 地面附近有一正在上升的空气团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它与外界的热交换忽略不计 已知大气压强随高度已知大气压强随高度 增加而降低增加而降低 则该气团在此上升过程中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 A 体积减小体积减小 温度降低温度降低 B B 体积减小体积减小 温度不变温度不变 C C 体积增大体积增大 温度降低温度降低 D D 体积增大体积增大 温度不变温度不变 解析解析 由于大气压强随高度增加而降低由于大气压强随高度增加而降低 则该气团上升过程中气体要膨胀对外做功则该气团上升过程中气体要膨胀对外做功 又因又因 气团与外界没有热交换气团与外界没有热交换 属绝热膨胀属绝热膨胀 所以气团的体积增大所以气团的体积增大 内能减小内能减小 不计分子势能不计分子势能 温度温度 降低降低 故故 C C 正确正确 A A B B D D 错误错误 答案答案 C C 3 3 下列说法正确的是下列说法正确的是 A A 物体吸收热量物体吸收热量 其温度一定升高其温度一定升高 B 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 C 遵守热力学第一定律的过程一定能实现遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D 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 物体吸收热量物体吸收热量 如果对外做功如果对外做功 温度可能降低温度可能降低 故故 A A 错错 热量可以从低温物体向高温热量可以从低温物体向高温 物体传递物体传递 但要引起其他变化但要引起其他变化 故故 B B 错错 根据热力学第二定律根据热力学第二定律 凡是与热现象有关的宏观过程凡是与热现象有关的宏观过程 都具有方向性都具有方向性 故故 C C 错错 改变内能的方式有做功与热传递改变内能的方式有做功与热传递 两者效果相同两者效果相同 但本质不同但本质不同 故故 D D 正正 确确 用心 爱心 专心2 答案答案 D D 4 4 如图所示如图所示 一绝热的内壁光滑的厚壁容器内装有一个大气压的空气一绝热的内壁光滑的厚壁容器内装有一个大气压的空气 它的一端通过胶它的一端通过胶 塞插进一支灵敏温度计和一根打气针塞插进一支灵敏温度计和一根打气针 另一端有一可移动的胶塞另一端有一可移动的胶塞 用卡子卡住用卡子卡住 用打气筒慢用打气筒慢 慢向容器内打气慢向容器内打气 当容器内空气的压强增大到一定程度时停止打气当容器内空气的压强增大到一定程度时停止打气 读出灵敏温度计的示数读出灵敏温度计的示数 则下列说法中可能正确的是则下列说法中可能正确的是 A A 打开卡子打开卡子 胶塞向右移动胶塞向右移动 气体压强减小气体压强减小 温度计示数不变温度计示数不变 B B 打开卡子打开卡子 胶塞向右移动胶塞向右移动 气体压强不变气体压强不变 温度计示数减小温度计示数减小 C C 打开卡子打开卡子 胶塞向右移动胶塞向右移动 气体压强减小气体压强减小 温度计示数减小温度计示数减小 D D 打开卡子打开卡子 胶塞向右移动胶塞向右移动 气体压强不变气体压强不变 温度计示数增大温度计示数增大 解析解析 打气后打气后 容器内气体压强大于外界大气压强容器内气体压强大于外界大气压强 打开卡子后打开卡子后 胶塞向右移动胶塞向右移动 移动过程移动过程 容器内压强减小容器内压强减小 直到与外界大气压强相等为止直到与外界大气压强相等为止 因为绝热因为绝热 没有热传递没有热传递 气体对外做功气体对外做功 内能内能 减少减少 因此温度下降因此温度下降 答案答案 C C 5 5 如图所示如图所示 一带活塞的汽缸内盛有气体一带活塞的汽缸内盛有气体 缸外为恒温环境缸外为恒温环境 汽缸是导热的汽缸是导热的 现将活塞向现将活塞向 外移动一段距离外移动一段距离 在此过程中气体吸热在此过程中气体吸热 对外做功对外做功 此功用此功用 W W1 1表示表示 然后设法将汽缸及活塞绝然后设法将汽缸及活塞绝 热热 推动活塞压缩气体推动活塞压缩气体 此过程中外界对气体做功用此过程中外界对气体做功用 W W2 2表示表示 则则 A A 有可能使气体回到原来状态有可能使气体回到原来状态 且且 W W1 1 WW W2 2 D D 上面上面 A A B B C C 三种说法都不可能实现三种说法都不可能实现 解析解析 由于汽缸及活塞绝热由于汽缸及活塞绝热 所以外界对于气体做功所以外界对于气体做功 气体内能必然增大气体内能必然增大 温度升高温度升高 即不即不 可能回到原来状态可能回到原来状态 D D 正确正确 用心 爱心 专心3 答案答案 D D 6 6 如图所示如图所示 质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸 中中 活塞上堆放细砂活塞上堆放细砂 活塞处于静止状态活塞处于静止状态 现在对气体缓慢加热现在对气体缓慢加热 同时不断取走细砂同时不断取走细砂 使活塞缓使活塞缓 慢上升慢上升 直到细砂全部取走直到细砂全部取走 则在此过程中则在此过程中 A A 气体压强增大气体压强增大 内能可能不变内能可能不变 B B 气体温度可能不变气体温度可能不变 气体对外做功气体对外做功 C C 气体的体积增大气体的体积增大 压强减小压强减小 对外不做功对外不做功 D D 气体对外做功气体对外做功 内能一定增加内能一定增加 解析解析 对气体缓慢加热对气体缓慢加热 使活塞缓慢上升过程中使活塞缓慢上升过程中 由于不断取走细砂由于不断取走细砂 气体压强减小气体压强减小 气体气体 对外做功对外做功 气体吸收热量气体吸收热量 若吸收热量大于气体对外做功则内能增加若吸收热量大于气体对外做功则内能增加 气体温度升高气体温度升高 若吸收若吸收 热量小于气体对外做功则内能减小热量小于气体对外做功则内能减小 气体温度降低气体温度降低 B B 正确正确 答案答案 B B 7 7 如图所示如图所示 一气缸竖直倒放一气缸竖直倒放 气缸内有一质量不可忽略的活塞气缸内有一质量不可忽略的活塞 将一定质量的理想气体将一定质量的理想气体 封在气缸内封在气缸内 活塞与气缸壁无摩擦活塞与气缸壁无摩擦 气体处于平衡状态气体处于平衡状态 现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点 在在 达到平衡后与原来相比达到平衡后与原来相比 则则 A A 气体的压强变大气体的压强变大 B B 气体的压强变小气体的压强变小 C C 气体的体积变大气体的体积变大 D D 气体的体积变小气体的体积变小 解析解析 以活塞为研究对象以活塞为研究对象 设其质量为设其质量为 M M 横截面积为横截面积为 S S 达到平衡时达到平衡时 活塞受力平衡活塞受力平衡 当气当气 用心 爱心 专心4 缸竖直倒放时缸竖直倒放时 缸内气体压强缸内气体压强 p p1 1可由下式求得可由下式求得 p p1 1S Mg pS Mg p0 0S S 式中式中 p p0 0为外界大气压强为外界大气压强 由此可由此可 得得 p p1 1 p p0 0 Mg S Mg S 同理可知同理可知 当气缸倾斜一点当气缸倾斜一点 缸壁与水平方向夹角为缸壁与水平方向夹角为 时时 缸内气体压强缸内气体压强 p p2 2 可由下式求得可由下式求得 p p2 2S Mgsin pS Mgsin p0 0S S 由此可得由此可得 p p2 2 p p0 0 Mgsin S Mgsin S 必有必有 p p1 1 p p2 2 根据气体压强与体根据气体压强与体 积的关系可知积的关系可知 气缸稍微倾斜一点后气缸稍微倾斜一点后 由于缸内气体压强变大由于缸内气体压强变大 所以缸内气体体积变小所以缸内气体体积变小 正确正确 选项为选项为 A A D D 答案答案 AD AD 8 8 如图所示如图所示 柱形容器内封有一定质量的空气柱形容器内封有一定质量的空气 光滑活塞光滑活塞 C C 质量为质量为 m m 与容器用良好的隔与容器用良好的隔 热材料制成的热材料制成的 另有质量为另有质量为 M M 的物体从活塞上方的的物体从活塞上方的 A A 点自由点自由 下落到活塞上下落到活塞上 并随活塞一起到并随活塞一起到 达最低点达最低点 B B 而静止而静止 在这一过程中在这一过程中 空气内能的改变量空气内能的改变量 U U 外界对空气所做的功外界对空气所做的功 W W 与物体及与物体及 活塞的重力势能的变化关系是活塞的重力势能的变化关系是 A Mgh mgA Mgh mg h h U WU W B B U W W Mgh mgU W W Mgh mg h h C C U W W Mgh mgU W W Mgh mg h h D D U W W Mgh mgU W W Mgh mg h h 解析解析 因活塞和容器用良好的隔热材料制成因活塞和容器用良好的隔热材料制成 容器内的空气与外界无热交换容器内的空气与外界无热交换 Q 0 Q 0 所以所以 U W U W 但由于物体和活塞做完全非弹性碰撞但由于物体和活塞做完全非弹性碰撞 即碰后不分开即碰后不分开 时损失一部分机械能时损失一部分机械能 因此有因此有 W Mgh mg h W Mgh mg h 故本题选故本题选 C C 这里这里 虽然虽然 W Mgh mg h W Mgh mg h 但仍遵守能的转化和守恒定律但仍遵守能的转化和守恒定律 只不过减只不过减 少的机械能不是全部转化为空气的内能少的机械能不是全部转化为空气的内能 而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了 能能 的总量并未减少的总量并未减少 答案答案 C C 9 1 9 1 注意观察的同学会发现注意观察的同学会发现 用来制冷的空调室内机通常持在高处用来制冷的空调室内机通常持在高处 而用来取暖的暖气而用来取暖的暖气 片却装在较低处片却装在较低处 这是由于利用热空气密度较小而冷空气密度较大来形成对流的缘故这是由于利用热空气密度较小而冷空气密度较大来形成对流的缘故 请你请你 解释解释 为什么热空气密度小而冷空气密度大为什么热空气密度小而冷空气密度大 用心 爱心 专心5 2 2 将一氢气球放飞将一氢气球放飞 随着气球高度的不断增大随着气球高度的不断增大 若高空气压不断降低若高空气压不断降低 气球的体积也不气球的体积也不 断增大断增大 而温度基本不变而温度基本不变 请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的 解析解析 1 1 根据盖根据盖 吕萨克定律可知吕萨克定律可知 对于质量一定的气体对于质量一定的气体 在压强一定的情况下在压强一定的情况下 温度越温度越 高高 体积越大体积越大 故密度越小故密度越小 2 2 气体要不断从外界吸热气体要不断从外界吸热 将吸取的能量用来不断对外做功将吸取的能量用来不断对外做功 10 10 如图所示如图所示 一定质量的理想气体从状态一定质量的理想气体从状态 A A 变化到状态变化到状态 B B 再从状态再从状态 B B 变化到状态变化到状态 C C 已已 知状态知状态 A A 的温度为的温度为 480480 K K 求求 1 1 气体在状态气体在状态 C C 时的温度时的温度 2 2 试分析从状态试分析从状态 A A 变化到状态变化到状态 B B 的整个过程中的整个过程中 气体是从外界吸收热量还是放出热量气体是从外界吸收热量还是放出热量 解析解析 1 A 1 A C C 两状态体积相等两状态体积相等 则有则有 CA AC pp TT 得得 T TC C C A p p T TA A 0 5 480 1 5 K 160K 160 K K 2 2 由理想气体状态方程得由理想气体状态方程得 AABB AB p Vp V TT 得得 T TB B BB AA p V p V T TA A 0 5 3 480 1 5 1 K 480K 480 K K 由此可知由此可知 A A B B 两状态温度相同两状态温度相同 故故 A A B B 两状态内能相等两状态内能相等 答案答案 1 160 1 160 K K 2 2 既不能吸收也不放出既不能吸收也不放出 11 11 如图所示如图所示 在竖直放置圆柱形容器内用质量为在竖直放置圆柱形容器内用质量为 m m 的活塞密封一部分气体的活塞密封一部分气体 活塞与容器活塞与容器 壁间能无摩擦滑动壁间能无摩擦滑动 容器的横截面积为容器的横截面积为 S S 开始时气体的温度为开始时气体的温度为 T T0 0 活塞与容器底的距离为活塞与容器底的距离为 h h0 0 现现 将整个装置放在大气压恒为将整个装置放在大气压恒为 p p0 0的空气中的空气中 当气体从外界吸收热量当气体从外界吸收热量 Q Q 后后 活塞缓慢上升活塞缓慢上升 d d 后再后再 次平衡次平衡 问问 用心 爱心 专心6 1 1 外界空气的温度是多少外界空气的温度是多少 2 2 在此过程中密闭气体的内能增加了多少在此过程中密闭气体的内能增加了多少 解析解析 1 1 取密闭气体为研究对象取密闭气体为研究对象 活塞上升过程中等压变化活塞上升过程中等压变化 由盖由盖 吕萨克定律吕萨克定律 0 V V 0 T T 得外界温度得外界温度 0 V T V T T0 0 00 00 hd Sh d T h Sh T T0 0 2 2 取活塞为研究对象取活塞为研究对象 设活塞对密闭气体做功为设活塞对密闭气体做功为 W W 由动能定理得由动能定理得 W mgd p W mgd p0 0Sd 0Sd 0 根据热力学第一定律根据热力学第一定律 W Q UW Q U 联立上面两式得密闭气体增加的内能联立上面两式得密闭气体增加的内能 U Q mgd p U Q mgd p0 0Sd Sd 答案答案 1 1 0 0 hd h T T0 0 2 Q mgd p 2 Q mgd p0 0SdSd 12 12 物理学家帕平发明了高压锅物理学家帕平发明了高压锅 高压锅与普通锅不同高压锅与普通锅不同 锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅 体镶嵌旋紧体镶嵌旋紧 加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈 所以锅盖与锅体之间不会漏气所以锅盖与锅体之间不会漏气 在锅盖在锅盖 中间有一排气孔中间有一排