章末素养测评(三)
1.B [解析] 做功与传热是改变物体内能的两种方式,一定质量的气体吸收热量,如果气体同时对外做功,气体内能不一定增大,故A错误,B正确;不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体,但在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体,故C错误;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D错误.
2.A [解析] 机械能可以全部转化为内能,内能不能全部转化为机械能,故A不能发生,符合题意;空调可以把热量从低温物体传到高温物体,需要消耗电能,故B能发生,不符合题意;电水壶可以把电能全部转化为内能,故C能发生,不符合题意;两种气体混合时自发形成均匀气体,故D能发生,不符合题意.
3.D [解析] 形状记忆合金进入水中后受热,形状发生改变而搅动热水,由能量守恒定律知,能量来源于热水,热水温度会降低,叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能,一部分释放于空气中,故选D.
4.A [解析] 对于气垫内的理想气体,温度不变,所以气体内能不变,气垫船被压缩,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体会向外放热,故A正确.气垫内的气体被压缩,对外界做负功,故B错误.气垫内的气体温度不变,所以气体分子平均动能不变,故C错误.气垫内的气体温度不变,气体热运动的平均速率不变,气体被压缩,单位体积内的气体分子数增多,所以气垫壁单位时间、单位面积受到气垫内的气体分子撞击次数增大,气体压强增大,故D错误.
5.B [解析] 图A中从1到2为等温变化,内能不变,体积变大,气体对外做功,根据热力学第一定律可知气体不可能放热,选项A错误;图B中从1到2过程中,p、V乘积减小,则温度降低,内能减小,体积变小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知气体放热,选项B正确;图C中从1到2为等压变化,温度升高,内能变大,体积变大,对外做功,根据热力学第一定律可知气体吸热,选项C错误;图D中从1到2为等容变化,则W=0,温度升高,则内能增加,根据热力学第一定律可知气体吸热,选项 D错误.
6.A [解析] 气体在向真空膨胀的过程中,气体由左侧扩散到整个容器,所以体积变大,但右侧为真空,气体扩散过程没有做功,所以W=0,另外,绝热过程,Q=0,所以ΔU=0,内能不变,温度不变,分子平均动能不变, A错误,B、C正确;根据热力学第二定律,若无外界的干预,气体分子不可能自发地退回到左边,使右边重新成为真空,D正确.
7.C [解析] 水慢慢漏出,轻绳对活塞的拉力减小,则活塞受到的合力向下,活塞向下移动,汽缸内气体体积减小,外界对气体做功;理想气体温度不变,所以内能不变,体积减小,压强增大.故C正确.
8.B [解析] 由于温度不变,所以气体在状态A的内能一定等于在状态B的内能, A错误;由理想气体状态方程=C,可得PV=CT,由于C是常量,温度T保持不变,则pV为定值,则图中△OAC和△OBD的面积相等,B正确;从状态A变化到状态B的过程中,气体的体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律得气体从外界吸收热量,又由于ΔU=Q+W=0,则气体吸收的热量等于气体对外界所做的功, C错误;从状态A变化到状态B,气体的温度不变,压强减小,则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少, D错误.
9.AD [解析] 物体从外界吸热,若同时对外做功,则其内能不一定增大,故A正确;当分子间距离等于r0时分子势能最小,从距离小于r0处增大分子之间的距离,则分子势能先减小后增大,故B错误;蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是晶体中的多晶体,故C错误;根据理想气体状态方程,一定质量的理想气体压强不变时,温度升高,体积增大,密度减小,单位体积内气体的分子个数减少,所以气体分子单位间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少,故D正确.
10.AD [解析] 锁扣扳下后,锁扣对盘盖施加压力,致使盘盖以很大的压力压住吸盘,正压力增大,根据Ffmax=μFN可知最大静摩擦力增大,但吸盘的质量不变,由二力平衡得吸盘与墙壁间的摩擦力不变,A正确;锁扣扳下后,由于温度不变,所以吸盘内气体分子平均动能不变, B错误;锁扣扳下过程中,由于气体的体积增大,所以气体要对外界做功,但由于吸盘内气体的温度不变,所以气体内能不变, C错误;锁扣扳下后,吸盘内气体分子数不变,而气体体积变大,则吸盘内气体分子数密度减小,由玻意耳定律pV=C可得,气体压强减小,D正确.
11.ABD [解析] 从a到b等容升压,根据=C可知温度升高,则内能增加,故A正确;在过程ca中压强不变,体积减小,所以外界对气体做功,故B正确;在过程ab中气体体积不变,可知气体对外界做功为零,故C错误;在过程bc中,温度不变,则内能不变,气体膨胀对外做功,W<0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体从外界吸收热量,故D正确.
12.AD [解析] 气体发生等压变化,则有=,解得T=T0,故活塞上升时理想气体的温度为T0,A正确;活塞上升过程中,气体的压强为p=p0+,此过程外界对气体做功为W=-pS·,根据热力学第一定律有ΔU=W+Q,解得Q=ΔU++,即此过程气体吸收的热量为ΔU++,D正确,B、C错误.
13.(1) (2)Q-(p0+ρgh)Sl0
[解析] (1)以封闭气体为研究对象,根据盖-吕萨克定律有
=
解得lx=
(2)以水银柱为研究对象,根据平衡条件有pS=mg+p0S
可得p=ρgh+p0
水银柱缓慢上升过程中外界对气体做负功,有W=-pSl0
根据热力学第一定律可得ΔU=Q+W=Q-(p0+ρgh)Sl0
14.(1)NA (2)1.5p0 (3)Q-p0V0
[解析] (1)汽缸内气体分子的总个数N=NA
(2)活塞到达缸口固定卡环之前压强不变,由盖-吕萨克定律得
=
活塞到达缸口被卡住后气体体积不变,由查理定律得=
联立可得p=1.5p0
(3)在该气体温度升高到3T0过程中,外界对气体做功为W=-p0V0
由热力学第一定律可得,此过程中气体内能的变化量为
ΔU=Q+W=Q-p0V0
15.(1)1.1×105 Pa (2)41.25 cm (3)吸热 100 J
[解析] (1)对活塞受力分析,可得
p0S+mg=p1S
解得p1=1.1×105 Pa
(2)由题意可知,该过程温度保持不变,根据玻意耳定律,有
p1h1S=p2h2S
对汽缸受力分析,可得p0S=Mg+p2S
联立解得h2=41.25 cm
(3)由题意可知,该过程温度不变,封闭气体内能不变,根据热力学第一定律,可得ΔU=Q+W
由h2>h1
可知封闭气体体积变大,外界对气体做负功,所以气体是吸热的,有
W=ΔU-Q=-100 J
即气体对外做功为100 J
16.(1)2p0 V0 (2)W-Q
[解析] (1)由题意,可知AC线为等容线,根据查理定律,有=
解得pC=2pA=2p0
根据理想气体状态方程,有=
解得VB=V0
(2)由图像可知从状态A到状态C,气体发生等容变化,外界做功为零,根据热力学第一定律可得ΔUAC=Q
从状态C到状态B,气体等温变化,内能不变,则有UB=UC=UA+Q
所以从状态B到状态A,有ΔUBA=UA-UB=-Q
设从状态B到状态A,气体与外界交换的热量为Q',根据热力学第一定律可知ΔUBA=-W+Q'
解得气体与外界交换的热量为Q'=W-Q章末素养测评(三)
第三章 热力学定律
一、单项选择题
1.[2024·江苏淮安一中月考] 关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.一定质量的气体吸收热量,其内能一定增大
B.一定质量的气体吸收热量,其内能不一定增大
C.不可能使热量由低温物体传递到高温物体
D.第二类永动机不仅违反了热力学第二定律,也违反了能量守恒定律
2.下列现象不能够发生的是 ( )
A.蒸汽机把内能全部转化成机械能
B.空调把热量从低温物体传到高温物体
C.电水壶把电能全部转化为内能
D.两种气体混合时自发形成均匀气体
3.如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动.离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能转动较长时间,下列说法正确的是 ( )
A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量
B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
4.如图所示,救援人员将受灾群众拉上气垫船,气垫船被压缩.将气垫内的气体视为理想气体,温度不变,气垫不漏气,则在该过程 ( )
A.气垫内的气体向外放热
B.气垫内的气体对外界做正功
C.气垫内的气体分子平均动能增加
D.气垫壁单位时间、单位面积受到气垫内的气体分子撞击次数减少
5.[2024·黑龙江哈尔滨一中月考] 如图所示,一定质量的理想气体沿箭头方向由状态1变化到状态2,其中放出热量的是 ( )
A B C D
6.如图所示,绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分,活塞质量不计,活塞用销钉锁住,活塞与汽缸之间没有摩擦,汽缸左边装有一定质量的理想气体,右边为真空,现在拔去销钉,抽去活塞,让气体向右边的真空做绝热自由膨胀,下列说法不正确的是 ( )
A.气体在向真空膨胀的过程中对外做功,气体内能减少
B.气体在向真空膨胀的过程中不对外做功,分子平均动能不变
C.气体在向真空膨胀的过程中,气体体积增大,内能不变
D.若无外界的干预,气体分子不可能自发地退回到左边,使右边重新成为真空
7.如图所示,导热的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,活塞可自由滑动且不漏气,轻绳一端连接活塞,另一端通过定滑轮挂一桶水,活塞恰好静止.现在桶底部钻一小孔,让水慢慢漏出,设汽缸外部温度恒定不变,一切摩擦均不计, 则 ( )
A.汽缸内气体压强减小,内能减小
B.汽缸内气体压强增大,内能减小
C.汽缸内气体压强增大,内能不变
D.外界对气体做功,汽缸内气体的内能增大
8.[2024·安徽合肥一中月考] 某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示.储气室内气体可视为理想气体,在喷液过程中储气室内温度保持不变,喷液全过程储气室内气体的p-V图像如图乙所示,A、B是同一双曲线上的两点.下列说法正确的是 ( )
A.气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B.图中△OAC和△OBD的面积一定相等
C.气体从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收的热量大于气体做的功
D.气体从状态A变化到状态B的过程中,气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
二、多项选择题
9.下列说法正确的是 ( )
A.物体从外界吸热时,内能不一定增大
B.当分子间距增大时,分子势能一定增大
C.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,所以它是非晶体
D.一定质量的理想气体压强不变时,气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少
10.[2024·山东青岛一中月考] 如图是一种导热材料做成的“强力吸盘挂钩”,图甲、乙是它的工作原理图.使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲所示),吸盘中的空气(可视为理想气体)被挤出一部分.然后把锁扣缓慢扳下(如图乙所示),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出.在拉起吸盘的同时,锁扣对盘盖施加压力,致使盘盖以很大的压力压住吸盘,保持吸盘内气体密闭,环境温度保持不变.下列说法正确的是 ( )
A.锁扣扳下后,吸盘与墙壁间的摩擦力不变
B.锁扣扳下后,吸盘内气体分子平均动能增大
C.锁扣扳下过程中,锁扣对吸盘中的气体做正功,气体内能增加
D.锁扣扳下后吸盘内气体分子数密度减小,气体压强减小
11.如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是 ( )
A.在过程ab中气体的内能增加
B.在过程ca中外界对气体做功
C.在过程ab中气体对外界做功
D.在过程bc中气体从外界吸收热量
12.如图所示,竖直放置、上端开口的绝热汽缸底部固定一电热丝(图中未画出),质量不计、面积为S的绝热活塞位于汽缸内,活塞与汽缸之间封闭一定质量的某种理想气体.活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡,此时汽缸内理想气体的温度为T0,活塞距汽缸底部的高度为h.现用电热丝缓慢给汽缸内的理想气体加热,使活塞上升了,封闭理想气体的内能增加了ΔU.已知大气压强为p0,重力加速度为g.下列说法正确的是 ( )
A.活塞上升时理想气体的温度为T0
B.理想气体吸收的热量为ΔU
C.理想气体吸收的热量为ΔU+
D.理想气体吸收的热量为ΔU++
三、计算题
13.如图所示,一根一端封闭粗细均匀的导热玻璃细管AB开口向上竖直放置(横截面积为S),管内用高为h的水银柱封闭了一段空气柱.水银柱液面与管口的距离为l0,此时该地的大气压强为p0,环境温度为T1.然后再把该容器竖直浸入温度为T2的热水中,水银柱缓慢上升,最终恰好与容器口相平,容器中封闭的气体可视为理想气体,重力加速度为g.
(1)求初始状态时,被封闭气体的长度lx;
(2)若水银密度为ρ,密闭气体温度由T1升高到T2的过程中吸收的热量为Q,求封闭气体增加的内能.
14.[2024·山东烟台一中月考] 如图所示,内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上,容积为2V0,一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的理想气体,在缸口处有固定卡环,使活塞不会从汽缸中顶出.现活塞位于汽缸中央,此时该气体温度为T0、密度为ρ,已知该气体的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,大气压强为p0,汽缸密封良好.
(1)求汽缸内气体分子的总个数N;
(2)现利用电阻丝对气体缓慢加热,使活塞缓慢上升,求气体温度升高到3T0时的压强p;
(3)该气体温度升高到3T0过程中,吸收的热量为Q,求此过程中气体内能的变化量ΔU.
15.图甲为某工厂实验室使用的圆柱形导热良好的汽缸,汽缸静止在水平地面上,乙图为其简化剖面图,内有一质量 m=10 kg、截面积 S=0.01 m2、厚度不计的活塞,封闭有高度为h1=30 cm、温度为t=27 ℃ 的理想气体,已知汽缸质量为 M=20 kg,其深度足够大,活塞不漏气且与缸壁无摩擦,外界大气压强为p0=1.0×105 Pa,重力加速度 g取10 m/s2.
(1)求开始时汽缸内封闭气体的压强 p1;
(2)保持温度不变,用竖直向上的拉力缓慢提拉活塞,当汽缸恰好离开地面时,求缸内气体的高度h2;
(3)在(2)的过程中,汽缸内封闭气体与外界发生的热交换为100 J,请判断气体是吸热还是放热 气体对外做功为多少
16.如图所示,一定质量的某种理想气体在状态A时的体积为V0.从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为Q,在p-T图像中图线AC反向延长线通过坐标原点O,从状态C到状态B温度不变,从状态B到状态A,该气体对外界做的功为W.求:
(1)气体在状态C时的压强和在状态B时的体积;
(2)从状态B到状态A,气体与外界交换的热量Q'.(共50张PPT)
章末素养测评(三)
第三章 热力学定律
一、单项选择题
二、多项选择题
三、计算题
一、单项选择题
1.[2024·江苏淮安一中月考] 关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A.一定质量的气体吸收热量，其内能一定增大
B.一定质量的气体吸收热量，其内能不一定增大
C.不可能使热量由低温物体传递到高温物体
D.第二类永动机不仅违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律
√
[解析] 做功与传热是改变物体内能的两种方式，一定质量的气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，故A错误，B正确；
不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体，但在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，故C错误；
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D错误．
2.下列现象不能够发生的是( )
A.蒸汽机把内能全部转化成机械能
B.空调把热量从低温物体传到高温物体
C.电水壶把电能全部转化为内能
D.两种气体混合时自发形成均匀气体
√
[解析] 机械能可以全部转化为内能,内能不能全部转化为机械能,故A不能发生,符合题意;
空调可以把热量从低温物体传到高温物体,需要消耗电能,故B能发生,不符合题意;
电水壶可以把电能全部转化为内能,故C能发生,不符合题意;
两种气体混合时自发形成均匀气体,故D能发生,不符合题意.
3.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展
A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是( )
√
[解析] 形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒定律知，能量来源于热水，热水温度会降低，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故选D.
4.如图所示，救援人员将受灾群众拉上气垫船，气垫船被压缩.将气垫内的气体视为理想气体，温度不变，气垫不漏气，则在该过程( )
A.气垫内的气体向外放热
B.气垫内的气体对外界做正功
C.气垫内的气体分子平均动能增加
D.气垫壁单位时间、单位面积受到气垫内的气体分子撞击次数减少
√
[解析] 对于气垫内的理想气体，温度不变，所以气体内
能不变，气垫船被压缩，外界对气体做功，根据热力学
第一定律可知，气体会向外放热，故A正确.
气垫内的气体被压缩，对外界做负功，故B错误.
气垫内的气体温度不变，所以气体分子平均动能不变，故C错误.
气垫内的气体温度不变，气体热运动的平均速率不变，气体被压缩，单位体积内的气体分子数增多，所以气垫壁单位时间、单位面积受到气垫内的气体分子撞击次数增大，气体压强增大，故D错误.
5.[2024·黑龙江哈尔滨一中月考] 如图所示,一定质量的理想气体沿箭头方向由状态1变化到状态2,其中放出热量的是( )
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
√
[解析] 图A中从1到2为等温变化,内能不变,体积变大,气体对外做功,根据热力学第一定律可知气体不可能放热,选项A错误;
图B中从1到2过程中,、乘积减小,则温度降低,内能减小,体积变小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知气体放热,选项B正确;
图C中从1到2为等压变化,温度升高,内能变大,体积变大,对外做功,根据热力学第一定律可知气体吸热,选项C错误;
图D中从1到2为等容变化,则,温度升高,则内能增加,根据热力学第一定律可知气体吸热,选项 D错误.
6.如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法不正确的是( )
A.气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少
B.气体在向真空膨胀的过程中不对外做功，分子平均动能不变
C.气体在向真空膨胀的过程中，气体体积增大，内能不变
D.若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空
√
[解析] 气体在向真空膨胀的过程中，气体由左侧扩散到整个容器，所以体积变大，但右侧为真空，气体扩散过程没有做功，所以，另外，绝热过程，，所
以，内能不变，温度不变，分子平均动能不变，错误，B、C正确；
根据热力学第二定律，若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，D正确．
7.如图所示,导热的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,活塞可自由滑动且不漏气,轻绳一端连接活塞,另一端通过定滑轮挂一桶水,活塞恰好静止.现在桶底部钻一小孔,让水慢慢漏出,设汽缸外部温度恒定不变,一切摩擦均不计,则( )
A.汽缸内气体压强减小,内能减小
B.汽缸内气体压强增大,内能减小
C.汽缸内气体压强增大,内能不变
D.外界对气体做功,汽缸内气体的内能增大
√
[解析] 水慢慢漏出,轻绳对活塞的拉力减小,则活塞受到的合力向下,活塞向下移动,汽缸内气体体积减小,外界对气体做功;理想气体温度不变,所以内能不变,体积减小,压强增大.故C正确.
8.[2024·安徽合肥一中月考] 某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示.储气室内气体可视为理想气体,在喷液过程中储气室内温度保持不变,喷液全过程储气室内气体的图像如图乙所示,、是同一双曲线上的两点.下列说法正确的是( )
甲
乙
A.气体在状态的内能一定大于在状态的内能
B.图中和的面积一定相等
C.气体从状态变化到状态的过程中,气体吸收的热量大于气体做的功
D.气体从状态变化到状态的过程中,气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
√
[解析] 由于温度不变,所以气体在状态A的内能一定等于在状态B的内能,A错误;
由理想气体状态方程,可得,由于C是常量,温度保持不变,则为定值,则图中和的面积相等,B正确;
从状态A变化到状态B的过程中,气体的体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律得气体从外界吸收热量,又由于,则气体吸收的热量等于气体对外界所做的功,C错误;
从状态A变化到状态B,气体的温度不变,压强减小,则气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少,D错误.
二、多项选择题
9.下列说法正确的是( )
A.物体从外界吸热时，内能不一定增大
B.当分子间距增大时，分子势能一定增大
C.蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，所以它是非晶体
D.一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少
√
√
[解析] 物体从外界吸热，若同时对外做功，则其内能不一定增大，故A正确；
当分子间距离等于时分子势能最小，从距离小于处增大分子之间的距离，则分子势能先减小后增大，故B错误；
蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是晶体中的多晶体，故
C错误；
根据理想气体状态方程，一定质量的理想气体压强不变时，温度升高，体积增大，密度减小，单位体积内气体的分子个数减少，所以气体分子单位间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少，故D正确.
10.[2024·山东青岛一中月考] 如图是一种导热材料做成的“强力吸盘挂钩”,图甲、乙是它的工作原理图.使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲所示),吸盘中的空气(可视为理想气体)被挤出一部分.然后把锁扣缓慢扳下(如图乙所示),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出.在拉起吸盘的同时,锁扣对盘盖施加压力,致使盘盖以很大的压力压住吸盘,保持吸盘内气体密闭,环境温度保持不变.下列说法正确的是( )
甲
乙
甲
乙
A.锁扣扳下后,吸盘与墙壁间的摩擦力不变
B.锁扣扳下后,吸盘内气体分子平均动能增大
C.锁扣扳下过程中,锁扣对吸盘中的气体做正功,气体内能增加
D.锁扣扳下后吸盘内气体分子数密度减小,气体压强减小
√
√
[解析] 锁扣扳下后,锁扣对盘盖施加压力,致使盘盖以很大的压力压住吸盘,正压力增大,根据可知最大静摩擦力增大,但吸盘的质量不变,由二力平衡得吸盘与墙壁间的摩擦力不变,A正确;
锁扣扳下后,由于温度不变,所以吸盘内气体分子平均动能不变,B错误;
锁扣扳下过程中,由于气体的体积增大,所以气体要对外界做功,但由于吸盘内气体的温度不变,所以气体内能不变,C错误;
锁扣扳下后,吸盘内气体分子数不变,而气体体积变大,则吸盘内气体分子数密度减小,由玻意耳定律可得,气体压强减小,D正确.
11.如图，一定质量的理想气体从状态出发，经过等容过程到达状态，再经过等温过程到达状态，最后经等压过程回到状态.下列说法正确的是( )
A.在过程中气体的内能增加
B.在过程中外界对气体做功
C.在过程中气体对外界做功
D.在过程中气体从外界吸收热量
√
√
√
[解析] 从到等容升压，根据可知温度升高，则
内能增加，故A正确；
在过程中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，
故B正确；
在过程中气体体积不变，可知气体对外界做功为零，故C错误；
在过程中，温度不变，则内能不变，气体膨胀对外做功，，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确．
12.如图所示，竖直放置、上端开口的绝热汽缸底部固定一电热丝(图中未画出)，质量不计、面积为的绝热活塞位于汽缸内，活塞与汽缸之间封闭一定质量的某种理想气体.活塞上放置一质量为的重物并保持平衡，此时汽缸内理想气体的温度为，活塞距汽缸底部的高度为.现用电热丝缓慢给汽缸内的理想气体加热，使活塞上升了，封闭理想气体的内能增加了.已知大气压强为，重力加
速度为.下列说法正确的是( )
A.活塞上升时理想气体的温度为
B.理想气体吸收的热量为
C.理想气体吸收的热量为
D.理想气体吸收的热量为
√
√
[解析] 气体发生等压变化，则有，解得，故活塞上升时理想气体的温度为，A正确；
活塞上升过程中，气体的压强为，此过程外界对气体做功为，根据热力学第一定律有，解得，即此过程气体吸收的热量为，D正确，B、C错误.
三、计算题
13.如图所示，一根一端封闭粗细均匀的导热玻璃细管开口向上竖直放置(横截面积为，管内用高为的水银柱封闭了一段空气柱.水银柱液面与管口的距离为，此时该地的大气压强为，环境温度为.然后再把该容器竖直浸入温度为的热水中，水银柱缓慢上升，最终恰好与容器口相平，容器中封闭的气体可视为理想气体，重力加速度为.
(1) 求初始状态时，被封闭气体的长度；
[答案]
[解析] 以封闭气体为研究对象，根据盖-吕萨克定律有
解得
13.如图所示，一根一端封闭粗细均匀的导热玻璃细管开口向上竖直放置(横截面积为，管内用高为的水银柱封闭了一段空气柱.水银柱液面与管口的距离为，此时该地的大气压强为，环境温度为.然后再把该容器竖直浸入温度为的热水中，水银柱缓慢上升，最终恰好与容器口相平，容器中封闭的气体可视为理想气体，重力加速度为.
(2) 若水银密度为 ，密闭气体温度由升高到的过程中吸收的热量为，求封闭气体增加的内能.
[答案]
[解析] 以水银柱为研究对象，根据平衡条件有
可得
水银柱缓慢上升过程中外界对气体做负功，有
根据热力学第一定律可得
14.[2024·山东烟台一中月考] 如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上，容积为，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从汽缸中顶出．现活塞位于汽缸
(1) 求汽缸内气体分子的总个数；
[答案]
[解析] 汽缸内气体分子的总个数
中央，此时该气体温度为、密度为 ，已知该气体的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，大气压强为，汽缸密封良好．
14.[2024·山东烟台一中月考] 如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上，容积为，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从汽缸中顶出．现活塞位于汽缸
(2) 现利用电阻丝对气体缓慢加热，使活塞缓慢上升，求气体温度升高到时的压强；
中央，此时该气体温度为、密度为 ，已知该气体的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，大气压强为，汽缸密封良好．
[答案]
[解析] 活塞到达缸口固定卡环之前压强不变，由盖-吕萨
克定律得
活塞到达缸口被卡住后气体体积不变，由查理定律得
联立可得
14.[2024·山东烟台一中月考] 如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上，容积为，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从汽缸中顶出．现活塞位于汽缸
(3) 该气体温度升高到过程中，吸收的热量为，求此过程中气体内能的变化量.
中央，此时该气体温度为、密度为 ，已知该气体的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，大气压强为，汽缸密封良好．
[答案]
[解析] 在该气体温度升高到过程中，外界对气体做功
为
由热力学第一定律可得，此过程中气体内能的变化量为
15.图甲为某工厂实验室使用的圆柱形导热良好的汽缸,汽缸静止在水平地面上,乙图为其简化剖面图,内有一质量、截面积、厚度不计的活塞,封闭有高度为、温度为 的理想气体,已知汽缸质量为,其深度足够大,活塞不漏气且与缸壁无摩擦,外界大气压强为,重力加速度取.
(1) 求开始时汽缸内封闭气体的压强;
[答案]
甲
乙
[解析] 对活塞受力分析,可得
解得
甲
乙
15.图甲为某工厂实验室使用的圆柱形导热良好的汽缸,汽缸静止在水平地面上,乙图为其简化剖面图,内有一质量、截面积、厚度不计的活塞,封闭有高度为、温度为 的理想气体,已知汽缸质量为,其深度足够大,活塞不漏气且与缸壁无摩擦,外界大气压强为,重力加速度取.
(2) 保持温度不变,用竖直向上的拉力缓慢提拉活塞,当汽缸恰好离开地面时,求缸内气体的高度;
[答案]
甲
乙
[解析] 由题意可知,该过程温度保持不变,根据玻意耳定律,有
对汽缸受力分析,可得
联立解得
甲
乙
15.图甲为某工厂实验室使用的圆柱形导热良好的汽缸,汽缸静止在水平地面上,乙图为其简化剖面图,内有一质量、截面积、厚度不计的活塞,封闭有高度为、温度为 的理想气体,已知汽缸质量为,其深度足够大,活塞不漏气且与缸壁无摩擦,外界大气压强为,重力加速度取.
(3) 在(2)的过程中,汽缸内封闭气体与外界发生的热交换为,请判断气体是吸热还是放热 气体对外做功为多少
甲
乙
[答案] 吸热;
[解析] 由题意可知,该过程温度不变,封闭气体内能不变,根据热力学第一定律,可得
由
可知封闭气体体积变大,外界对气体做负功,所以气体是吸热的,有
即气体对外做功为
甲
乙
16.如图所示，一定质量的某种理想气体在状态时的体积为.从状态到状态，该气体从外界吸收的热量为，在图像中图线反向延长线通过坐标原点，从状态到状态温度不变，从状态到状态，该气体对外界做的功为.求：
(1) 气体在状态时的压强和在状态时的体积；
[答案] ;
[解析] 由题意，可知线为等容线，根据查理定律，有
解得
根据理想气体状态方程，有
解得
16.如图所示，一定质量的某种理想气体在状态时的体积为.从状态到状态，该气体从外界吸收的热量为，在图像中图线反向延长线通过坐标原点，从状态到状态温度不变，从状态到状态，该气体对外界做的功为.求：
(2) 从状态到状态，气体与外界交换的热量.
[答案]
[解析] 由图像可知从状态到状态，气体发生等容变化，外界做功为零，根据热力学第一定律可得
从状态到状态，气体等温变化，内能不变，则
有
所以从状态到状态，有
设从状态到状态，气体与外界交换的热量为，根据热力学第一定律可知解得气体与外界交换的热量为
