1、课时作业(四十一)热力学定律与能量守恒授课提示：对应学生用书第345页一、选择题(每小题有多个选项符合题目要求)1下列说法正确的有()A1 g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多B气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的C物体内能增加，温度不一定升高D一定质量的密闭气体从外界吸收热量，内能不一定增加E能量在转化过程中守恒，所以我们可以将失去的能量全部转化回我们可以利用的能量，以解决能源需求问题解析：1 g水物质的量为 mol，含分子数目为6.021023个，远多于地球上总人口数，所以A错误；气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的，选项B正确；当物体内能增加
2、时，温度可能不变，比如晶体的熔化过程温度没有升高，选项C正确；一定质量的密闭气体从外界吸收热量，若同时气体对外界做功，其内能不一定增加，选项D正确；根据能量耗散原理可知，有的能量不可回收，选项E错误答案：BCD2某一容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力关于容器中的实际气体，下列说法中正确的是()A在完全失重的情况下，密封容器内的气体对容器壁的顶部没有作用力B若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C若气体被压缩，外界对气体做功，则气体的内能一定增加D若气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，则气体分子的平均动能一定减小E气体的内能不变时，其状态也可能变化解
3、析：气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁进行持续的、无规则的撞击，在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对容器壁的顶部有作用力，选项A错误；若气体膨胀对外界做功，则分子之间的距离增大，要克服气体分子之间的引力做功，故分子势能一定增大，选项B正确；若气体被压缩，外界对气体做功，但气体同时向外界放出热量，则气体的内能不一定增加，选项C错误；若气体从外界吸收的热量等于气体膨胀对外界做的功，则气体的内能不变，但分子势能一定增大，故气体分子的平均动能一定减小，选项D正确；实际气体的内能不变，不能说明温度不变，如果温度改变，则气体的状态发生变化，选项E正确答案：BDE3关于物体的内能，以下说法中正确的是
4、()A物体吸收热量，内能一定增大B物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少C物体体积改变，内能可能不变D不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功E质量相同的0 的水的内能比0 的冰的内能大解析：物体吸收热量，若同时对外做功，其内能可能减少，选项A错误；根据热力学第一定律，物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，选项B正确；物体体积改变，例如理想气体体积改变，只要温度不变，其内能不变，选项C正确；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他变化，选项D错误；0 的水变成0 的冰需要放出热量，故质量相同的0 的水的内能比0 的冰的内能大，选项E正确答案：BCE4下列说法正确的是()A气
5、体从外界吸收热量，其内能不一定增加B液体的表面层的分子距离比液体内部要大些，分子力表现为引力C当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能为零D第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的E空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越远离饱和汽压，水蒸发越慢解析：根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变内能，所以气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，选项A正确；液体的表面层的分子间距较大，分子间距离比液体内部要大些，分子力表现为引力，选项B正确；当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小但不为零，选项C错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，也是制造不出来的，选项D正确
6、；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，选项E错误答案：ABD5下列有关热现象和内能的说法中正确的是()A把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变B盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大C电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的D分子间引力和斥力相等时，分子势能不是最小E分子间引力和斥力相等时，分子势能最小解析：把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A对；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B错；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C对；根据分子间作用
7、力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项D错，E对. 答案：ACE6以下说法中正确的是()A熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性D由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势E若封闭气体从外界吸热，则气体的内能一定增加解析：熵增加说明分子运动的无序性增加，熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性
8、增加的方向进行，选项A错误；在绝热条件下压缩气体，外界对气体做功，气体的内能增加，选项B正确；液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，选项C正确；表面张力实质是液体表面分子间的引力，有使液体表面收缩的趋势，选项D正确；封闭气体从外界吸热，如果膨胀对外做功，且对外做的功大于从外界吸收的热量，则气体的内能减少选项E错误答案：BCD二、非选择题7在一个密闭的汽缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A变化到状态B的VT图象，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A点的压强为p1.0105 Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q7.0102 J，则此过程中气体内能的增量
9、U为_解析：由VT图象的变化图线的延长线经过坐标原点可以判断，理想气体经历一个等压变化由盖吕萨克定律得，解得VB8.0103m3，气体对外做的功Wp(VBVA)1.0105(8.01036.0103) J2102 J，根据热力学第一定律UQW，解得U7.0102 J2.0102 J5.0102 J.答案：5.0102 J8一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27 .求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量解析：(1)对于理想气体：AB过程，由查理定律有，得TB100 K
10、，所以tBTB273 173 (2)BC过程，由盖吕萨克定律有 得TC300 K所以tCTC273 27 由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而AB过程是等容变化，气体对外不做功，BC过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量QpV1105(31031103)J200 J.答案：(1)173 (2)吸收热量200 J9如图所示，一根两端开口、横截面积为S2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L21 cm的气柱，气体的温度为t17 ，外界大气压取p01.0105 Pa(相
11、当于75 cm高的汞柱的压强)(1)若在活塞上放一个质量为m0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(g10 m/s2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t277 ，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J，则气体的内能增加多少？解析：(1)被封闭气体的初状态为p1p01.0105 PaV1LS42 cm3，T1280 K末状态压强p2p01.05105 PaV2L2S，T2T1280 K根据玻意耳定律，有p1V1p2V2，即p1Lp2L2得L2L20 cm.(2)对气体加热后，气体的压强不变，p3p2，V3L3S，T3350
12、 K根据盖吕萨克定律，有，即得L3L225 cm.(3)气体对外做的功Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J根据热力学第一定律得UWQ1.05 J10 J8.95 J即气体的内能增加8.95 J.答案：(1)20 cm(2)25 cm(3)8.95 J10如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B，活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度为g.(1)加热过程中，若A气体内能增加了U1，求B气体内能增加量U2.(2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2.求此时添加砂粒的总质量m.解析：(1)B气体对外做的功：WpSh(p0Smg)h由热力学第一定律得U1U2QW解得U2Q(mgp0S)hU1(2)B气体的初状态：p1p0，V12hS，T1B气体的末状态：p2p0，V2hS，T2由理想气体状态方程解得m(1)(m)答案：(1)Q(mgp0S)hU1(2)(1)(m)