四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-3：4.3宏观过程的方向性 课时作业（含解析）

4.3宏观过程的方向性
课时作业（含解析)
1．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。已知a部分气体为1mol氧气，b部分气体为2
mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb。下列说法正确的是
A．Va＞Vb，
Ta＞Tb
B．Va＞Vb，
Ta＜Tb
C．Va＜Vb，
Ta＜Tb
D．Va＜Vb，
Ta＞Tb
2．如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行。由图线可知
A．A→B过程压强不变，气体对外做功
B．B→C过程压强增大，外界对气体做功
C．C→A过程压强不变，气体对外做功
D．C→A过程压强减小，外界对气体做功
3．下列说法正确的是（
）
A．一个热力学系统吸收热量后，其内能一定增加
B．一个热力学系统对外做功后，其内能一定减少
C．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定增大
D．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定减小
4．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体(　　)
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
5．一定质量的理想气体经过如图所示的一系列过程，下列说法正确的是（　　）
A．由a→b过程，气体内能增加
B．由a→b过程，气体对外做功，吸热
C．由c→a过程，外界对气体做功，内能增加
D．当分子平均动能增大时，气体体积可以保持不变
6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体对外界做功，吸热
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化
7．一定质量的理想气体经历下列过程后，说法正确的是（　　）
A．保持体积不变，增大压强，气体内能增大
B．降低温度，减小体积，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大
C．保持体积不变，降低温度，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数减小
D．压强减小，降低温度，气体分子间的平均距离一定减小
E.保持温度不变，体积增大，气体一定从外界吸收热量
8．一定质量的理想气体，其状态变化的p-V图像如图所示，其中a→b过程中气体与外界不发生热交换，b→c过程图线与纵轴平行，对此下列说法正确的是_________。
A．从a→b过程中，外界对气体不做功
B．从a→b过程中，气体分子的平均动能增大
C．从b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多
D．从b→c过程中，气体从外界吸收热量
E.从c→a过程中，气体温度升高
9．如p-T图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法正确的是____。
A．过程①中，气体体积不断增大
B．过程②中，气体向外界吸收热量
C．过程②为绝热过程
D．状态a的体积大于状态d的体积
E.过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加
10．如图所示，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，
再经过等压过程bc到达状态c；也可以直接从状态a经过与外界无热量交换的到达状态c。
下列说法正确的是（
）
A．状态
a
和状态
c
温度可能相等
B．状态
a
直接到达状态
c
内能降低
C．状态
a
到状态
b
气体对外放热
D．状态
b
到状态
c
气体对外放热
E.气体经历
ab、bc
到达状态
c
与直接从状态
a
到状态
c
内能改变量相同
11．如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计．开始时活塞距气缸底的高度为h=0.50m?，气体温度为t1=27℃．给气缸加热，活塞缓慢上升到距气缸底的高度为h2=0.80m处时，缸内气体吸收Q=450J的热量．已知活塞横截面积S=5.0×10-3m2，大气压强P0=1.0×105Pa．求：
①加热后缸内气体的温度；
②此过程中缸内气体增加的内能．
12．如图甲所示，一圆柱形绝热气缸开口向上坚直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内，活塞质量m=1kg、横截面积S=5×10-4m，原来活塞处于A位置．现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的V-T图象如图乙所示．已知大气压强P0=1.0×105Pa，忽略活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g=10m/s?.
①求缸内气体的压强和活塞到达位置B时缸内气体的体积；
②若缸内气体原来的内能U0=72J，且气体内能与热力学温度成正比．求缸内气体变化过程从电热丝吸收的总热量．
13．如图所示，一定质量的理想气体从A状态经过一系列的变化，最终回到A状态，求C状态的温度以及全过程中气体吸（放）热量，已知A状态的温度为27oC．
参考答案
1．D
【解析】
AB．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由可知质量大的部分压强大，即b部分压强大，故活塞左移，平衡时，故A、B错误；
CD．活塞左移过程中，气体被压缩内能增大，温度增大，b气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时，故C错误，D正确；
故选D。
2．B
【解析】
由题图可知，A→B过程，气体体积与热力学温度成正比，则气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，故A错误；如图作过C点的等容线，则体积相等的情况下，C的温度高，所以C的压强一定比AB的压强大，由图可知B→C过程体积减小，温度升高，压强增大，外界对气体做功故B正确；由上面分析知，C→A过程温度不变，气体的体积增大，压强减小，气体对外界做功，故CD错误。
3．C
【解析】
AB．一个热力学系统内能增量等于气体从外界吸收的热量与外界对它所做的功的和，所以AB错误；
CD．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时，根据可知，压强一定增大，故C正确，D错误。
故选C。
4．A
【解析】
根据热力学第一定律公式△U=W+Q，公式中△U表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负功，故W＜0，气体与外界无热交换，故Q=0，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子的平均动能的变化情况．
【详解】
密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换说明Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和．根据热力学第一定律△U=W+Q，可知内能增加量△U＜0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低．所以只有A正确；
故选A．
点评：热力学第一定律的公式△U=W+Q中，△U表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，当系统对外界做功时，W取负值，Q表示系统吸收的热量，当系统放出热量时，Q取负值．
5．BD
【解析】
A．由a→b过程，温度不变，故一定质量的理想气体的内能不变，故A错误；
B．由a→b过程，温度不变，压强减小，体积变大，则气体对外做功，内能不变，吸收热量，选项B正确；
C．在c→a过程中，温度升高，内能增大，因为c→a过程的p-T图象过原点，所以由c→a过程为等容过程，故气体体积保持不变，外界对气体不做功，故C错误；
D．当分子平均动能增大时，温度升高，若压强变大，则气体体积可以保持不变，选项D正确。
故选BD。
6．AD
【解析】
A．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，根据ΔU＝Q＋W可知气体吸热，故A项正确；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B项错误；
C．C→D过程中，温度不变，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C项错误；
D．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D项正确。
故选AD。
7．ABC
【解析】
A．保持体积不变，增大压强，则温度升高，气体内能增大，选项A正确；
B．降低温度，减小体积，则气体的压强可能变大，因气体分子数密度变大，分子平均速率减小，则气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的平均冲力减小，则碰撞次数可能增大，选项B正确；
C．保持体积不变，气体分子数密度不变，降低温度，则气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的碰撞次数一定减小，选项C正确；
D．压强减小，降低温度，气体的体积不一定减小，气体分子间的平均距离不一定减小，选项D错误；
E．?真空等温膨胀?，不一定吸热，选项E错误。
故选ABC。
8．BCD
【解析】
AB．从过程中，气体体积减小，则外界对气体做功，根据题意可知该过程中为绝热压缩过程，根据热力学第一定律得可知气体内能增大，气体分子的平均动能一定增大，故A错误，B正确；
CD．从过程中，气体体积不变，压强增大，体积不变则单位体积内与器壁单位面积碰撞的分子数不变，压强增大则气体温度一定升高，气体分子的热运动更加剧烈，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多；根据可知气体温度一定升高，内能增加，气体体积不变时则外界对气体不做功，根据热力学第一定律得可知气体从外界吸收热量，故C、D正确；
E．根据可知在图象中，图线与坐标轴包围的面积与温度成正比，从过程中，根据图线可知气体温度先升高后降低，故E错误；
故选BCD。
9．ADE
【解析】
A.
过程①中，气体温度不变，压强减小，则气体体积不断增大，选项A正确；
BC.
过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，则气体向外界放出热量，此过程不是绝热过程，选项BC错误；
D.
根据可知在a、d两个状态，可知状态a的体积大于状态d的体积，选项D正确；
E.
过程③中，气体压强不变，体积减小，分子数密度增加，温度降低，分子平均速率减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加，选项E正确。
故选ADE。
10．BCE
【解析】
AB．a到c没有热交换，体积膨胀对外做功，温度降低，内能减少，A错误，B正确；
C．根据，状态
a
到状态
b压强降低，体积不变，温度降低，所以对外放热，C正确：
D．状态
b
到状态
c，压强没变，体积增大，温度升高，所以b到c吸热，对外做功，D错误：
E．无论是经过什么过程，初、末状态相同，故内能改变量相同，E正确；
故选BCE。
11．(1)
（2）
【解析】
气体做等压变化，找出初末状态的状态参量列等压变化方程求解，加热的过程中内能的变化可由热力学第一定律求解
【详解】
①设加热后缸内气体的温度为．活塞缓慢上升为等压过程，
根据盖一吕萨克定律得：
其中：
，
，
联立以上各式，解得：，即
②设气体对活塞做功为，则：
根据热力学第一定律得：
联立以上各式，解得：
【点睛】
本题考查理想气体的状态方程及热力学第一定律；审题时注意分清气体的变化过程，在利用热力学第一定律时，注意做功和热量的正负问题．
12．（1）
（2）
【解析】
（1）活塞从A位置缓慢到B位置，活塞受力平衡，气体为等压变化；
以活塞为研究对象：，得：，
根据盖-吕萨克定律，可得：；
（2）由气体内能与热力学温度成正比：，得：；
外界对气体做功：；
根据热力学第一定律：；
可得气体变化过程吸收的总热量：
13．2400K
，气体放出热量为1.5×103J
【解析】
气体由A到B过程：
初状态：
末状态：
由理想气体状态方程得
可得
TB=1200K
B到C过程为等容变化
可得
TC=2400K
整个过程中A温度不变
因为外界对气体做功
则
Q=-1.5×103J
即气体放出热量为1.5×103J。