《2020版高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 專題突破與題型專練 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問(wèn)題課時(shí)作業(yè)（含解析）新人教版選修3-3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 專題突破與題型專練 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問(wèn)題課時(shí)作業(yè)（含解析）新人教版選修3-3（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題突破與題型專練　熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問(wèn)題 1.(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說(shuō)法中正確的是(　AB　) A.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能不一定增加 B.不通過(guò)做功的過(guò)程,內(nèi)能也可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 C.不發(fā)生熱傳遞,物體內(nèi)能總保持不變 D.外力對(duì)物體做1 J的功,物體就一定增加1 J的內(nèi)能 解析:使物體的內(nèi)能改變的物理過(guò)程有兩種:一個(gè)是做功,另一個(gè)是熱傳遞.可以利用其中的一種過(guò)程來(lái)改變物體的內(nèi)能,也可以通過(guò)兩種過(guò)程共同來(lái)改變物體的內(nèi)能. 2.(2019·四川內(nèi)江檢測(cè))(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　AD　) A.氣體的溫度升高時(shí),并非所有分子的速率都增大

2、 B.盛有氣體的容器做減速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能隨之減小 C.理想氣體在等容變化過(guò)程中,氣體對(duì)外不做功,氣體的內(nèi)能不變 D.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,其壓強(qiáng)一定增大 解析:氣體的溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大,并非所有分子的速率都增大,故A正確;氣體的內(nèi)能為所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和,與機(jī)械運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,當(dāng)W=0時(shí)不能確定ΔU=0,故C錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,由玻意耳定律知,氣體壓強(qiáng)一定增大,故D正確. 3.一定質(zhì)量的氣體在保持壓強(qiáng)恒等于1.0×105 Pa的狀況下,體積從20 L膨脹到30 L,這一過(guò)程中氣體從外界吸熱

3、4×103 J,則氣體內(nèi)能的變化為(　C　) A.增加了5×103 J B.減少了5×103 J C.增加了3×103 J D.減少了3×103 J 解析:氣體等壓膨脹過(guò)程對(duì)外做功W=pΔV=1.0×105 Pa×(30-20)× 10-3 m3=1.0×103 J.這一過(guò)程氣體從外界吸熱Q=4×103 J.由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,由于氣體對(duì)外做功,W應(yīng)取負(fù)值,則可得ΔU=-1.0× 103 J+4.0×103 J=3.0×103 J,即氣體內(nèi)能增加了3×103 J.故選項(xiàng)C正確. 4.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示,充氣袋四周被擠壓時(shí),假設(shè)袋內(nèi)氣體

4、與外界無(wú)熱交換,則袋內(nèi)氣體(　AC　) A.體積減小,內(nèi)能增大 B.體積減小,壓強(qiáng)減小 C.對(duì)外界做負(fù)功,內(nèi)能增大 D.對(duì)外界做正功,壓強(qiáng)減小 解析:袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換即Q=0,袋四周被擠壓時(shí),體積V減小,外界對(duì)氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,氣體內(nèi)能增大,則溫度升高,由=C知壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)A,C正確,B,D錯(cuò)誤. 5.(多選)如圖所示,A,B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)(　ABD　) A.體積必然變大 B.有可能經(jīng)過(guò)體積減小的過(guò)程 C.外界必然對(duì)氣體做功 D.氣體必然從外界吸熱 解析:連接OA,OB,得到

5、兩條等容線,故有VB>VA,所以A正確.由于沒(méi)有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程,所以可先從A狀態(tài)減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài),故B正確.因?yàn)闅怏w體積增大,所以是氣體對(duì)外界做功,C錯(cuò)誤.因?yàn)闅怏w對(duì)外界做功,而氣體的溫度又升高,內(nèi)能增大,由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w一定從外界吸熱,D正確. 6.一定質(zhì)量的理想氣體(分子力不計(jì)),體積由V膨脹到V′,如果通過(guò)壓強(qiáng)不變的過(guò)程實(shí)現(xiàn),對(duì)外做功大小為W1,傳遞熱量的值為Q1,內(nèi)能變化為ΔU1,如果通過(guò)溫度不變的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)外做功大小為W2,傳遞熱量的值為Q2,內(nèi)能變化為ΔU2,則(　B　) A.W1>W2,Q1ΔU2 B.W1>W

6、2,Q1>Q2,ΔU1>ΔU2 C.W1ΔU2 D.W1=W2,Q1>Q2,ΔU1>ΔU2 解析:第一種情況,根據(jù)=C可知,氣體壓強(qiáng)不變,體積增大,因此溫度升高,ΔU1>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU1=Q1-W1;第二種情況,氣體等溫變化,ΔU2=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU2=Q2-W2,第二種情況下,壓強(qiáng)減小,體積變化相同,因此W1>W2,且ΔU1>ΔU2=0,因此Q1>Q2. 7.(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab,bc,ca回到原狀態(tài),其pT圖象如圖所示.下列判斷正確的是(　ADE　) A.過(guò)程ab中氣體一定吸熱 B.過(guò)程

7、bc中氣體既不吸熱也不放熱 C.過(guò)程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱量 D.a,b和c三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E.b和c兩個(gè)狀態(tài)中,單位面積容器壁單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 解析:由pT圖象可知過(guò)程ab是等容變化,溫度升高,內(nèi)能增加,體積不變,由熱力學(xué)第一定律可知過(guò)程ab一定吸熱,選項(xiàng)A正確;過(guò)程bc溫度不變,即內(nèi)能不變,由于過(guò)程bc體積增大,所以氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體一定吸收熱量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;過(guò)程ca壓強(qiáng)不變,溫度降低,內(nèi)能減少,體積減小,外界對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,放出的熱量一定大于外界對(duì)氣體做的功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;溫度是分子

8、平均動(dòng)能的標(biāo)志,由pT圖象可知,a狀態(tài)氣體溫度最低,則平均動(dòng)能最小,選項(xiàng)D正確;b,c兩狀態(tài)溫度相等,分子平均動(dòng)能相等,由于壓強(qiáng)不相等,所以單位面積容器壁單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同,選項(xiàng)E正確. 8.(2019·河南洛陽(yáng)檢測(cè))一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c,吸收了340 J的熱量,并對(duì)外做功120 J.若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時(shí),對(duì)外做功40 J,則這一過(guò)程中氣體　　　　(選填“吸收”或“放出”)　　　J熱量. 解析:對(duì)該理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c,由熱力學(xué)第一定律可得ΔU=Q+W=340 J-120 J=220 J,即從a狀態(tài)到c狀態(tài),

9、理想氣體的內(nèi)能增加了220 J;若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時(shí),對(duì)外做功40 J,此過(guò)程理想氣體的內(nèi)能增加還是220 J,所以可以判定此過(guò)程是吸收熱量,再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,得Q=ΔU-W′=220 J+ 40 J=260 J. 答案:吸收　260 9.(1)如圖所示,在斯特林循環(huán)的pV 圖象中,一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B,C和D后再回到狀態(tài)A,整個(gè)過(guò)程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過(guò)程組成.B→C的過(guò)程中,單位體積中的氣體分子數(shù)目 　　　　　(選填“增大”“減小”或“不變”).? (2)如圖所示,在A→B和D→A的過(guò)程中,氣體放出的熱量分別為4 J和20

10、J.在B→C和C→D的過(guò)程中,氣體吸收的熱量分別為20 J和 12 J.求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功. 解析:(1)B→C過(guò)程為等容過(guò)程,單位體積中的氣體分子數(shù)目不變. (2)完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變,ΔU=0,吸收的熱量Q=(20+12-4- 20) J=8 J,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W得,W=-8 J,氣體對(duì)外界所做的功為8 J. 答案:(1)不變　(2)8 J [教師備用1] 在如圖所示的坐標(biāo)系中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過(guò)程:第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對(duì)該氣體做功為6 J;第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,該氣體從外界吸收的熱量為9 J.圖

11、線AC的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,B,C兩狀態(tài)的溫度相同,理想氣體的分子勢(shì)能為零.求: (1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程,該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1; (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程,該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2. 解析:(1)由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程,氣體發(fā)生等容變化 該氣體對(duì)外界做的功W1=0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU1=W1+Q1 內(nèi)能的增量ΔU1=Q1=9 J. (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程,體積減小,溫度升高 該氣體內(nèi)能的增量ΔU2=ΔU1=9 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU2=W2+Q2 從外界吸收的熱量Q2=ΔU2-W2=3

12、J. 答案:(1)0　9 J　(2)9 J　3 J [教師備用2] 如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置,開(kāi)始時(shí)封閉的空氣柱長(zhǎng)度為22 cm,現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體,使封閉的空氣柱長(zhǎng)度為2 cm,人對(duì)活塞做功100 J,大氣壓強(qiáng)為p0=1×105 Pa,不計(jì)活塞的重力.問(wèn): (1)若用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮,求壓縮后氣體的壓強(qiáng)多大? (2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體,向外散失的熱量為20 J,則氣體的內(nèi)能增加多少?(活塞的橫截面積S=1 cm2) 解析:(1)設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p,活塞的橫截面積為S,l0=22 cm, l=2 cm,V0=l0S,V=lS,緩慢壓縮,氣體溫度不變,由玻意耳定律得p0V0= pV 得p=1.1×106 Pa. (2)大氣壓力對(duì)活塞做功W1=p0S(l0-l)=2 J 人做功W2=100 J 由熱力學(xué)第一定律得ΔU=W1+W2+Q Q=-20 J 解得ΔU=82 J. 答案:(1)1.1×106 Pa　(2)82 J - 5 -