- 热力学第一定律
- 共122题
32. [物理—选修3-3]如图所示是小明自制的简易温度计。在空玻璃瓶内插入一根两端开口、内横截面积为0.4cm2的玻璃管，玻璃瓶与玻璃管接口处用蜡密封，整个装置水平放置。玻璃管内有一段长度可忽略不计的水银柱，当大气压为1.0×105Pa、气温为7℃时，水银柱刚好位于瓶口位置，此时封闭气体体积为480cm3，瓶口外玻璃管有效长度为48cm。求
①此温度计能测量的最高气温；
②当气温从7℃缓慢上升到最高气温过程中，密封气体吸收的热量为3J，则在这一过程中密封气体的内能变化了多少。
正确答案
① T2=291.2K=18.2℃
② △E=1.08J
解析
解：①当水银柱到达管口时，达到能测量的最高气温T2，则
初状态：T1=(273+7)K=280K V1=480cm3 1分
末状态：V2=(480+48×0.4)cm3=499.2 cm3 1分
由盖吕萨克定律 
代入数据得T2=291.2K=18.2℃ 1分
②水银移动到最右端过程中，外界对气体做功
W=-P0SL=-1.92J 2分
由热力学第一定律得气体内能变化为
△E=Q+W=3J+(-1.92J)=1.08J 2分
考查方向
理想气体的状态方程
解题思路
①气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律直接求解
②根据热力学第一定律列式求解
易错点
本题考查了求温度、内能的变化量，分析清楚气体状态变化过程，应用盖吕萨克定律、热力学第一定律即可解题．
知识点
1．下列说法正确的是
正确答案
解析
A、根据热力学第一定律，气体内能的变化由做功和热传递共同决定，只知道吸收热量无法判断内能的变化，故A错误；
B、布朗运动是悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡引起的，故悬浮微粒越小，碰撞的不平衡越明显，则布朗运动越明显，故B正确；
C、根据理想气体状态方程
D、分子间一定同时存在引力和斥力的作用，铅板能够合在一起是由于引力大于斥力，故D错误；
考查方向
热力学第一定律；分子间的相互作用力;分子的热运动 布朗运动
解题思路
根据热力学第一定律公式△U=W+Q判断；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，由液体分子碰撞的不平衡性造成；根据理想气体状态方程判断；分子间同时存在引力和斥力.
易错点
理解布朗运动的概念，即悬浮微粒永不停息地做无规则运动的现象叫做布朗运动,布朗运动是液体分子无规则热运动的反映.
教师点评
本题考查了热力学第一定律；分子间的相互作用力;分子的热运动 布朗运动，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与理想气体状态方程等知识点交汇命题.
知识点
选考题
[物理-选修3-3] (15分)
31.(6分)下列说法正确的是______(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得0分)。
32. (9分)如图所示是小明自制的简易温度计。在空玻璃瓶内插入一根两端开口.内横截面积为0.4cm2的玻璃管，玻璃瓶与玻璃管接口处用蜡密封，整个装置水平放置。玻璃管内有一段长度可忽略不计的水银柱，当大气压为1.0×105Pa.气温为7℃时，水银柱刚好位于瓶口位置，此时封闭气体体积为480cm3，瓶口外玻璃管有效长度为48cm。求
①此温度计能测量的最高气温；
②当气温从7℃缓慢上升到最高气温过程中，密封气体吸收的热量为3J，则在这一过程中密封气体的内能变化了多少。
正确答案
解析
A、分子力做功等于分子势能的减小量；若分子力的合力是斥力，分子间距离增大时，分子势能减小；若分子力的合力是引力，分子间距离增大时，分子势能增大,故A错误；
B、单晶体的物理性质是各向异性,而非晶体的物理性质是各向同性，故B正确;
C、温度是分子的平均动能的标志，物体温度升高，物体内分子运动的平均动能增大，所以平均速率增加，故C正确;
D、并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生， 一切与热现象有关的宏观自然过程是不可逆的，即宏观自然过程具有方向性,故D错误;
E、布朗运动是在显微镜中看到的固体颗粒的无规则运动，温度越高，悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动越明显,故E正确;
考查方向
热力学第二定律；分子间的相互作用力；晶体和非晶体
解题思路
分子力做功等于分子势能的减小量；多晶体的物理性质是各向同性的；物体温度升高，物体内分子运动的平均动能增加；一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行；布朗运动是在显微镜中看到的固体颗粒的无规则运动.
易错点
理解布朗运动的实质和意义；液体分子不停地做无规则的运动，不断地随机撞击悬浮微粒。当悬浮的微粒足够小的时候，由于受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。在某一瞬间，微粒在另一个方向受到的撞击作用超强的时候，致使微粒又向其它方向运动，这样，就引起了微粒的无规则的运动就是布朗运动.
教师点评
本题考查了热力学定律的理解和应用，要知道墒增加原理，明确布朗运动的实质和意义，在近几年的各省高考题出现的频率较高.
正确答案
①18.2℃ ( 5分)
②1.08J (4分)
解析
①当水银柱到达管口时，达到能测量的最高气温T2，则
初状态：T1=(273+7)K=280K V1=480cm3
末状态：V2=(480+48×0.4)cm3=499.2 cm3
由盖吕萨克定律
代入数据得T2=291.2K=18.2℃
②水银移动到最右端过程中，外界对气体做功
W=-P0SL=-1.92J
由热力学第一定律得气体内能变化为
△E=Q+W=3J+(-1.92J)=1.08J
考查方向
气体实验定律；热力学第一定律
解题思路
①气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律直接求解.
②根据热力学第一定律列式求解.
易错点
关键分析清楚气体状态变化过程，根据气体实验定律列方程.
教师点评
本题考查了气体实验定律,热力学第一定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与共点力的平衡条件交汇命题.
(10分)一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，活塞质量为m、横截面积为S，可沿气缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性，整个装置与外界绝热，初始时封闭气体的温度为T1，活塞距离气缸底部的高度为H，大气压强为Po。现用一电热丝对气体缓慢加热，若此过程中电热丝传递给气体的热量为Q，活塞上升的高度为
求：
21.此时气体的温度；
22.气体内能的增加量。
正确答案
①（5分）
解析
①气体加热缓慢上升的过程中,处于等压过程,设上升
气体发生等压变化,由盖吕萨克定律得:
联立解得:
考查方向
气体实验定律
解题思路
气体做等压变化，确定出气体体积，根据盖吕萨克定律列式求解.
易错点
关键是明确气体的变化过程，确定出气体的状态参量.
教师点评
本题考查了气体实验定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与功、共点力的平衡条件等知识点交汇命题.
正确答案
②（5分）
解析
上升过程中,根据热力学第一定律得:
其中,
即气体内能的增加量为：
考查方向
热力学第一定律；功的计算
解题思路
上升过程中，根据热力学第一定律列式，注意符号法则的运用.
易错点
理解热力学第一定律符号法则的使用.
教师点评
本题考查了热力学第一定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与功、共点力的平衡条件等知识点交汇命题.
如图所示，气缸A、B由导热材料制成，截面积相等，长度均为45cm，通过带有阀门的管道连接。初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强pA＝2.8×105Pa的理想气体，B内充满压强pB＝1.4×105Pa的理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温保持恒定．现打开阀门，则：
30.平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；
31.自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热？
正确答案
x＝15cm，p＝2.1×105Pa
解析
解：①气体状态参量：
PA=2.8×105Pa，VA=LS=45S，VA′=（45-x）S，pA′=p
PB=l.4×105Pa，VA=LS=45S，VB′=（45-x）S，pB′=p，
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：
A气体：PALS=p（L+x）S，即：2.8×l05×60=p（45+x），
B气体：PBLS=p（L-x）S，即1.4×l05×60=p（45-x），
解得：x=15cm，p=2.1×105Pa；
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
两边气体都是等温变化，根据玻意耳定律列式后联立求解；
易错点
本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等．
正确答案
活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等温变化，内不变，故B气体放热
解析
活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等温变化，内不变，故B气体放热.
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
气体温度不变，内能不变，外界对其体做功，根据热力学第一定律分析．
易错点
本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等．
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