热力学第一定律_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态，现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是______．

A．气体A吸热，内能增加

B．气体B吸热，对外做功，内能不变

C．气体A分子的平均动能增大

D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大

E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少．

正确答案

解：A、气体A等容变化W=0，温度升高，内能增加，根据△U=W+Q，可知气体A吸热，故A正确；

B、气体B做等压变化，温度升高，则体积增大，气体对外做功，W＜0，温度升高，内能增加，根据△U=W+Q，可知气体B吸热，故B错误；

C、气体A温度升高，气体分子的平均动能增大．故C正确．

D、温度升高，分子的平均动能增大，不一定每个分子的动能都增大，D错误；

E、气体B温度升高，分子平均动能增加，压强不变，所以单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数减小，故E正确．

故选：ACE

解析

解：A、气体A等容变化W=0，温度升高，内能增加，根据△U=W+Q，可知气体A吸热，故A正确；

B、气体B做等压变化，温度升高，则体积增大，气体对外做功，W＜0，温度升高，内能增加，根据△U=W+Q，可知气体B吸热，故B错误；

C、气体A温度升高，气体分子的平均动能增大．故C正确．

D、温度升高，分子的平均动能增大，不一定每个分子的动能都增大，D错误；

E、气体B温度升高，分子平均动能增加，压强不变，所以单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数减小，故E正确．

故选：ACE

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题型：简答题

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简答题

（1）气缸中的气体吸收了4.2×103J的热量，同时推动活塞对外做了2.2×103J的功，那么它的内能______（填“增加”或“减少”）了______．．

（2）为什么说布朗运动不是分子的运动，但是能反映分子的运动？

正确答案

解：对一定质量的气体加热，气体吸收了4200J的热量，故Q=4200J；

它受热膨胀后对外做的功是2200J，故W=-2200J；

根据热力学第一定律，有：△U=Q+W=4200J-2200J=2000J．

（2）布朗运动是指悬浮在水面上的花粉小颗粒的运动，颗粒的运动不是分子的运动，但其运动是由水分子的运动引起，实验观察的结果说明，水分子运动越激烈，颗粒的运动也越剧烈，反过来，颗粒运动的无规则性，也反映了水分子运动的无规则性，因此，可以说布朗运动能反映分子的运动．

故答案为：（1）增加，2×103J

（2）布朗运动是指悬浮在水面上的花粉小颗粒的运动，颗粒的运动不是分子的运动，但其运动是由水分子的运动引起，实验观察的结果说明，水分子运动越激烈，颗粒的运动也越剧烈，反过来，颗粒运动的无规则性，也反映了水分子运动的无规则性，因此，可以说布朗运动能反映分子的运动．

解析

解：对一定质量的气体加热，气体吸收了4200J的热量，故Q=4200J；

它受热膨胀后对外做的功是2200J，故W=-2200J；

根据热力学第一定律，有：△U=Q+W=4200J-2200J=2000J．

（2）布朗运动是指悬浮在水面上的花粉小颗粒的运动，颗粒的运动不是分子的运动，但其运动是由水分子的运动引起，实验观察的结果说明，水分子运动越激烈，颗粒的运动也越剧烈，反过来，颗粒运动的无规则性，也反映了水分子运动的无规则性，因此，可以说布朗运动能反映分子的运动．

故答案为：（1）增加，2×103J

（2）布朗运动是指悬浮在水面上的花粉小颗粒的运动，颗粒的运动不是分子的运动，但其运动是由水分子的运动引起，实验观察的结果说明，水分子运动越激烈，颗粒的运动也越剧烈，反过来，颗粒运动的无规则性，也反映了水分子运动的无规则性，因此，可以说布朗运动能反映分子的运动．

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题型：简答题

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简答题

如图，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内迅速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体作为理想气体，则瓶内气体的内能变化量为______J，瓶内气体的温度______（选填“升高”或“降低”）．

正确答案

解：由题意可知，气体对外做功：W对外===10J，

由题意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，气体与外界没有热交换，即Q=0，

则气体内能的变化量：△U=W+Q=15J-10J+0=5J，气体内能增加，温度升高；

故答案为：5；升高．

解析

解：由题意可知，气体对外做功：W对外===10J，

由题意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，气体与外界没有热交换，即Q=0，

则气体内能的变化量：△U=W+Q=15J-10J+0=5J，气体内能增加，温度升高；

故答案为：5；升高．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，一定质量的理想气体用不导热的活塞封闭在内壁光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞质量m，横截面积S，外界大气压强p0，重力加速度g．开始时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电热丝两端电压为U，通过的电流为I．经过时间t，活塞缓慢向上移动距离L0．求：

①气体对外所做的功；

②气体内能的增量．

正确答案

解：①气体对外所做功 W=（p0S+mg）L0．

②由热力学第一定律可知，气体内能增加量△E=Q-W

又根据焦耳定律得：Q=UIt

则△E=UIt-（p0S+mg）L0．

答：①气体对外所做功为（P0S+mg）L0；

②气体内能增加量为UIt-（P0S+mg）L0．

解析

解：①气体对外所做功 W=（p0S+mg）L0．

②由热力学第一定律可知，气体内能增加量△E=Q-W

又根据焦耳定律得：Q=UIt

则△E=UIt-（p0S+mg）L0．

答：①气体对外所做功为（P0S+mg）L0；

②气体内能增加量为UIt-（P0S+mg）L0．

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题型：简答题

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简答题

[物理--选修3-3]

（1）对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______

A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变

B．若气体从外界吸收了热量，其内能一定增加

C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也不一定增大

D．若气体内能增加了，则气体一定从外界吸收了热量

E．若气体从外界吸收了热量，其温度也不一定升高

（2）如图为一注射器，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm=20ml，其活塞的横截面积为2cm2．先将注射器活塞移到刻度V1=18mL的位置，然后用橡胶帽密封住注射器的针孔．已知环境温度t1=27℃，大气压p0=1.0×105Pa，为使活塞移到最大刻度处，试问（活塞质量及活塞与针筒内壁间的摩擦均忽略不计．）

（Ⅰ）若把注射器浸入水中缓慢加热，水温须升至多少℃？

（Ⅱ）若沿注射器轴线用力向外缓慢拉活塞，拉力须达到多大？

正确答案

解：（1）A、由公式知若气体的压强和体积都不变，温度不变，其内能也一定不变，A正确；

B、改变内能的方式有做功和热传递，若气体从外界吸收了热量，同时对外做功，其内能不一定增加，B错误；

C、由公式知若气体的温度随时间不断升高，体积增大时其压强不一定增大，C正确；

D、改变内能的方式有做功和热传递，若气体内能增加了，则气体不一定从外界吸收了热量，D错误；

E、改变内能的方式有做功和热传递，若气体从外界吸收了热量同时对外做功，其温度也不一定升高，E正确；

故选：ACE

（2）设水温度升至T时，活塞移动到最大刻度处，则：

将T1=t1+273=300K代入，解得：T=333K，t=T-273=60°

设拉力为F时，活塞移动到最大刻度处，此时气体压强为P，则：P0V1=PVm

解得：P=9×104Pa

由活塞平衡条件得：F=（P0-P）S=2N

答：（Ⅰ）若把注射器浸入水中缓慢加热，水温须升至60℃；（Ⅱ）若沿注射器轴线用力向外缓慢拉活塞，拉力须达到2N．

解析

解：（1）A、由公式知若气体的压强和体积都不变，温度不变，其内能也一定不变，A正确；

B、改变内能的方式有做功和热传递，若气体从外界吸收了热量，同时对外做功，其内能不一定增加，B错误；

C、由公式知若气体的温度随时间不断升高，体积增大时其压强不一定增大，C正确；

D、改变内能的方式有做功和热传递，若气体内能增加了，则气体不一定从外界吸收了热量，D错误；

E、改变内能的方式有做功和热传递，若气体从外界吸收了热量同时对外做功，其温度也不一定升高，E正确；

故选：ACE

（2）设水温度升至T时，活塞移动到最大刻度处，则：

将T1=t1+273=300K代入，解得：T=333K，t=T-273=60°

设拉力为F时，活塞移动到最大刻度处，此时气体压强为P，则：P0V1=PVm

解得：P=9×104Pa

由活塞平衡条件得：F=（P0-P）S=2N

答：（Ⅰ）若把注射器浸入水中缓慢加热，水温须升至60℃；（Ⅱ）若沿注射器轴线用力向外缓慢拉活塞，拉力须达到2N．

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正确答案

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