1、2012版高三物理一轮复习 热力学定律 气体1.对一定量的气体,下列说法正确的是( )A.气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少解析:气体的体积指气体分子能到达的空间,气体的体积远大于气体分子的体积之和,故A错;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子运动越剧烈,分子的无规则运动又叫热运动,故B正确;大量分子对器壁的碰撞是形成气体压强的原因,故C正确;气体膨胀时,考虑分子间的作用力是引力且减小,所以分子势能是增大的,而且内能的变化还与温度有
2、关,故D错.答案:BC2.地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( )A.体积减小,温度降低 B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低 D.体积增大,温度不变解析:由于大气压强随高度增加而降低,则该气团上升过程中气体要膨胀对外做功;又因气团与外界没有热交换(属绝热膨胀),所以气团的体积增大,内能减小(不计分子势能)温度降低.故C正确,ABD错误.答案:C3.下列说法正确的是( )A.物体吸收热量,其温度一定升高B.热量只能从高温物体向低温物体传递C.遵守热力学第一定律的过程一定能实现D.做功和热
3、传递是改变物体内能的两种方式解析:物体吸收热量,如果对外做功,温度可能降低,故A错;热量可以从低温物体向高温物体传递,但要引起其他变化,故B错;根据热力学第二定律,凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性,故C错;改变内能的方式有做功与热传递,两者效果相同,但本质不同,故D正确.答案:D4.如图所示,一绝热的内壁光滑的厚壁容器内装有一个大气压的空气,它的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根打气针;另一端有一可移动的胶塞(用卡子卡住).用打气筒慢慢向容器内打气,当容器内空气的压强增大到一定程度时停止打气,读出灵敏温度计的示数,则下列说法中可能正确的是( )A.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强减小,
4、温度计示数不变B.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强不变,温度计示数减小C.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强减小,温度计示数减小D.打开卡子,胶塞向右移动,气体压强不变,温度计示数增大解析:打气后,容器内气体压强大于外界大气压强,打开卡子后,胶塞向右移动,移动过程容器内压强减小,直到与外界大气压强相等为止,因为绝热,没有热传递.气体对外做功,内能减少,因此温度下降.答案:C5.如图所示,一带活塞的汽缸内盛有气体,缸外为恒温环境,汽缸是导热的.现将活塞向外移动一段距离,在此过程中气体吸热,对外做功,此功用W1表示.然后设法将汽缸及活塞绝热,推动活塞压缩气体,此过程中外界对气体做功用W2表示,则(
5、)A.有可能使气体回到原来状态,且W1W2D.上面ABC三种说法都不可能实现解析:由于汽缸及活塞绝热,所以外界对于气体做功,气体内能必然增大,温度升高,即不可能回到原来状态.D正确.答案:D6.如图所示,质量不计的活塞把一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸中,活塞上堆放细砂,活塞处于静止状态.现在对气体缓慢加热,同时不断取走细砂,使活塞缓慢上升,直到细砂全部取走,则在此过程中( )A.气体压强增大,内能可能不变B.气体温度可能不变,气体对外做功C.气体的体积增大,压强减小,对外不做功D.气体对外做功,内能一定增加解析:对气体缓慢加热,使活塞缓慢上升过程中,由于不断取走细砂,气体压强
6、减小,气体对外做功,气体吸收热量.若吸收热量大于气体对外做功则内能增加,气体温度升高,若吸收热量小于气体对外做功则内能减小,气体温度降低.B正确.答案:B7.如图所示,一气缸竖直倒放,气缸内有一质量不可忽略的活塞,将一定质量的理想气体封在气缸内,活塞与气缸壁无摩擦,气体处于平衡状态,现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点,在达到平衡后与原来相比,则( )A.气体的压强变大B.气体的压强变小C.气体的体积变大D.气体的体积变小解析:以活塞为研究对象,设其质量为M,横截面积为S.达到平衡时,活塞受力平衡,当气缸竖直倒放时,缸内气体压强p1可由下式求得:p1S+Mg=p0S.式中p0为外界大气压强,由此可
7、得p1=p0-Mg/S;同理可知,当气缸倾斜一点,缸壁与水平方向夹角为时,缸内气体压强p2可由下式求得:p2S+Mgsin=p0S,由此可得p2=p0-Mgsin/S,必有p1p2.根据气体压强与体积的关系可知,气缸稍微倾斜一点后,由于缸内气体压强变大,所以缸内气体体积变小.正确选项为AD.答案:AD8.如图所示,柱形容器内封有一定质量的空气,光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成的.另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由 下落到活塞上,并随活塞一起到达最低点B而静止.在这一过程中,空气内能的改变量U外界对空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系是( )A.Mgh+mgh=U+
8、W B.U=W,W=Mgh+mghC.U=W,WMgh+mghD.UW,W=Mgh+mgh解析:因活塞和容器用良好的隔热材料制成,容器内的空气与外界无热交换,Q=0,所以U=W;但由于物体和活塞做完全非弹性碰撞 (即碰后不分开)时损失一部分机械能,因此有:WMgh+mgh,故本题选C.这里,虽然WMgh+mgh,但仍遵守能的转化和守恒定律,只不过减少的机械能不是全部转化为空气的内能,而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了,能的总量并未减少.答案:C9.(1)注意观察的同学会发现,用来制冷的空调室内机通常持在高处,而用来取暖的暖气片却装在较低处,这是由于利用热空气密度较小而冷空气密度较大来
9、形成对流的缘故.请你解释,为什么热空气密度小而冷空气密度大?(2)将一氢气球放飞,随着气球高度的不断增大,若高空气压不断降低,气球的体积也不断增大,而温度基本不变,请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的?解析:(1)根据盖吕萨克定律可知,对于质量一定的气体,在压强一定的情况下,温度越高,体积越大,故密度越小.(2)气体要不断从外界吸热,将吸取的能量用来不断对外做功.10.如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再从状态B变化到状态C.已知状态A的温度为480 K.求:(1)气体在状态C时的温度;(2)试分析从状态A变化到状态B的整个过程中,气体是从外界吸收热量还是放出热量.解析:(1
10、)AC两状态体积相等,则有得TC=TA= K=160 K.(2)由理想气体状态方程得得TB=TA=K=480 K由此可知AB两状态温度相同,故AB两状态内能相等.答案:(1)160 K (2)既不能吸收也不放出11.如图所示,在竖直放置圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞与容器壁间能无摩擦滑动,容器的横截面积为S,开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,当气体从外界吸收热量Q后,活塞缓慢上升d后再次平衡,问:(1)外界空气的温度是多少?(2)在此过程中密闭气体的内能增加了多少?解析:(1)取密闭气体为研究对象,活塞上升过程中等压变化
11、,由盖吕萨克定律得外界温度T0=T0.(2)取活塞为研究对象,设活塞对密闭气体做功为W,由动能定理得-W-mgd-p0Sd=0根据热力学第一定律W+Q=U联立上面两式得密闭气体增加的内能U=Q-mgd-p0Sd.答案:(1) T0 (2)Q-mgd-p0Sd12.物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间有一排气孔,上面再套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,这时蒸气就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大,温度高,食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为0.3 cm,外界大气压为1.0105 Pa,温度为20 ,要使高压锅内的温度达到120 ,则限压阀的质量应为多少?(g取10 m/s2)解析:选锅内气体为研究对象,则初状态:T1=293 K,p1=1.0105 Pa末状态:T2=393 K由查理定律得p2=Pa=1.34105 Pa对限压阀受力分析可得mg=p2S-p1S=(p2-p1)S=(p2-p1)=(1.34105-1.0105)3.14N=0.24 N 所以m=0.024 kg.答案:0.024 kg
