- 热力学第一定律
- 共122题
如图所示，用轻拮活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间摩擦不计，开始时活塞距离气缸底部高度H1＝0.60m，气体的温度T1＝300K；现给气缸缓慢加热至T2＝480K，活塞缓慢上升到距离气缸底部某一高度H2处，此过程中穠内气体的内能△U＝300J，已知大气压强P0＝1.0×105Pa，活塞横截面积S＝5.0×10-3m2，求：
30.活塞距离气缸底部的高度H2；
31.此过程中缸内气体吸收的热量Q。
正确答案
①H2＝0.96 m（5分）
解析
①气体做等压变化，根据盖吕萨定律得：
即
解得H2＝0.96 m
考查方向
气体实验定律
解题思路
气体压强保持不变，气体发生等压变化，应用盖吕萨克定律可以汽车活塞到气缸底部的距离.
易错点
关键找出气体两个状态的状态参量，依据气体实验定律解答.
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，常与共点力的平衡条件等知识点交汇命题.
正确答案
②480 J （5分）
解析
②在气体膨胀的过程中，气体对外做功为：
W0＝pΔV＝[1.0×105×(0.96－0.60)×5.0×10-3] J＝180 J
根据热力学第一定律可得气体内能的变化为
ΔU＝－W0＋Q
代入数据得Q＝ΔU＋W0＝480 J
考查方向
功；热力学第一定律
解题思路
由功的计算公式求出气体对外做的功，然后由热力学第一定律可以求出气体吸收的热量.
易错点
关键理解和应用热力学第一定律.
教师点评
本题考查了功；热力学第一定律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与理想气体状态方程等知识点交汇命题.
5.下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
A、因为温度是分子热运动平均动能的标志，所以对于同一种气体，温度越高，分子平均动能越大,故A正确;
B、气体内所有分子热运动动能和分子势能的总和就是气体的内能,故B错误;
C、改变内能有两种方式：做功和热传递，故要使内能增加，可能从外界吸收热量，也可能外界对气体做功，故C错误；
D、一定质量的气体，温度升高时，由气态方程
考查方向
物体的内能 热量；热力学第一定律
解题思路
温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大；对于一定质量的气体可根据气态方程分析参量的变化，根据热力学第一定律分析能量的变化.
易错点
掌握温度的微观意义、内能的定义及气态方程、热力学第一定律是解题的关键.
知识点
[物理—选修3-3]（15分）
30.（5分）一定质量的理想气体从外界吸收了4×105J的热量，同时气体对外界做了6×105J的功。则气体内能改变量是 J；分子的平均动能 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
31.（10分）如图，在导热良好的圆柱形气缸内，可以自由移动的活塞a和b密封了A、B两部分气体，处于平衡状态。已知活塞横截面积SA∶SB=2∶1，密封气体的长度LA∶LB=1∶4。若用外力把活塞a向右缓慢移动d的距离，求活塞b向右移动的距离。
正确答案
（1）2×105；变小
解析
根据热力学第一定律有：△U=Q+W=4×105J-6×105J=-2×105J ，负号表示气体的内能减小，气体的内能减小，则温度降低，所以分子的平均动能减小．
考查方向
热力学第一定律
解题思路
在热力学中，系统发生变化时，设与环境之间交换的热为Q，与环境交换的功为W，可得内能的变化为：△U=Q+W
易错点
理解热力学第一定律中的符号法则是解题的关键.
正确答案
解析
设外界大气压为p0，设b向右移动x
对A：pA1=p0，VA1=LASA
pA2=p， VA2=（LA-d）SA +x SB
由于是等温变化，由玻耳定律：pA1VA1 =pA2VA2
对B：pB1=p0，VB1=LBSB
pB2=p， VB2=（LB-x）SB
由于是等温变化，由玻耳定律：pB1VB1 =pB2VB2 ,联立以上各式可得：
考查方向
理想气体的状态方程；气体的等容变化和等压变化
解题思路
对两部分封闭气体，温度不变，对两部分封闭气体分别根据玻意耳定律列式求解.
易错点
关键是对两部分封闭气体确定状态.
选考题：共45分。请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应题号后的方框涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
【物理一选修3-3】(1 5分)
19.(5分)健身球是一个充满气体的大皮球，现把健身球放在水平地面上。若在人体压向健身球的过程中球内气体温度保持不变，则_______。(填正确答案标号，全部选对得5分，部分选对得2分，错选得0分)
A.气体分子的平均动能增大
B.气体的密度增大
C.气体从外界吸收热量
D.外界对气体做功
20.(10分)如图所示，固定在水平地面上的气缸，用一个不漏气的活塞封闭了一定质量理想气体，活塞可以无摩擦地移动，活塞的面积S=100 c
温度t1=27℃。现对气缸内的气体缓慢加热。(P0=1.0×105Pa，g=10 m／s2)
求①使物块A刚开始移动时，气缸内的温度为多少K；②使物块B刚开始移动时，气缸内的温度为多少K。
正确答案
BD
解析
在人压向球的过程中，外界对球做功，气体的体积减小，故气体的密度增大；气体温度不变，故气体分子的平均动能不变；
由于外界对气体做功，但气体温度不变，故内能不变；由热力学第一定律可知，气体对外放热；故AC错误,BD正确；
考查方向
热力学第一定律
解题思路
根据人对气体所做功及气球的形状的变化，确定出气体密度变化；由温度不变可知，内能不变；由热力学第一定律可知气体是否吸热.
易错点
关键理解对于理想气体分子势能是忽略不计，所以温度不变时，内能不变.
正确答案
①330K；
②540K；
解析
①气体的初状态参量：p1=p0=1.0×105Pa，V1=L1S，T1=273+27=300K，物体A开始移动前气体做等容变化，此时气体的压强：
②物块B刚要移动时气体压强：
考查方向
理想气体状态方程
解题思路
①根据题意求出气体的状态参量，应用查理定律可以求出气体的温度；
②根据题意求出气体的状态参量，应用理想气体状态变化过程可以求出气体的温度.
易错点
分析清楚气体的状态变化过程，确定出气体初末状态参量是解题的关键.
选考题：请考生从给出的3道物理题中任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
【物理—选修3-3】（15分）
18.（6分） 下列有关热现象的叙述，正确的是________。(填入正确选项前的字母。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。A．布朗运动是指悬浮在液体中花粉分子的无规则热运动B．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子
力一定是引力C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定
律D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不变E．热量可以从高温物体传递到低温物体，也可以从低温物体传递到高温物体
19. (9分)如图所示，L形一端开口的玻璃管在竖直平面内，管是由粗细不同的两部分组成的，竖直部分粗管的横截面积是水平部分细管横截面积的2倍，管的封闭端水平放置，水平段管长为100 cm，竖直段管长为30 cm，在水平管内有一段长为12 cm的水银封闭着一段长为80 cm的空气柱。已知气柱的温度为27 ℃，大气压强为75 cmHg，现对气体缓慢加热，求：当温度上升到119 ℃时，封闭端空气柱的长度。
正确答案
BDE
解析
A、布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，实质是液体分子的无规则热运动造成的，故A错误;
B、分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的必定大于平衡距离，此时分子间的作用力一定是引力，故B正确;
C、第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误;
D、温度是理想气体内能的决定因素，故一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变，故D正确；
E、由热力学第二定律知，在外界的影响下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱，故E正确．
考查方向
热力学第二定律；物体的内能 ; 分子的热运动 布朗运动
解题思路
布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，实质是液体分子的无规则热运动造成的；分子力与分子间距离有关；热力学第一定律说明做功和热传递在改变物体内能方面是等效的，而热力学第二定律说明一切涉及热现象的宏观过程具有方向性；
易错点
掌握布朗运动的现象和实质，明确温度是理想气体内能的标志.
正确答案
98 c
解析
设水银柱将要进入竖直管内所需温度为t1，由盖·吕萨克定律： 
解得：T2＝330 K，t1＝57°。
设水银柱刚好全部到竖直管内所需温度为t，由气体状态方程：
解得：T3＝405 K，t2＝132 ℃，
可见119℃时水平管内还有水银，设竖直管内水银柱高为x，
把数据代入对应气体状态方程：
解得：x＝5 cm， 所以空气柱长为98 cm.
考查方向
理想气体的状态方程
解题思路
假设水银柱全部还在水平管内，此过程被封闭的气体压强不变，计算当温度变为119℃时，气体的长度，与水平管的长度相比较，判断是否合理．再假设进入竖直管的水银高度为xcm，分析此时的状态参量，列式进行求解.
易错点
判断水银柱是否能进入竖直管是解决此问题的关键.
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