高考物理 热力学定律 能量守恒定律练习

2011年高考物理热力学定律能量守恒定律练习一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1．关于气体的压强，下列说法正确的是()气体的压强是由气体分子的重力产生的气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力气体分子的平均动能越大，气体的密度越大，气体的压强就越大【解析】据气体压强的产生原因和意义知B、C正确，A错，又由决定气体压强大小因素知D正确，故正确选项为B、C、D.【答案】BCD2．氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用，在该漏气过程中瓶内氧气()分子总数减少，分子总动能不变密度降低，分子平均动能不变吸收热量，膨胀做功压强降低，不对外做功【解析】漏气过程中瓶内氧气质量减少，密度降低，分子总数减少，但因氧气温度不变，则分子平均动能不变，瓶内氧气分子总动能减少，故A错B对•以瓶内剩余气体为研究对象，比较该部分气体前后两个状态，等效认为该部分气体膨胀后填补了漏出去那部分气体原来所占据的空间，体积膨胀，故氧气对外做功．当忽略了气体分子间相互作用时，氧气可看成理想气体，其内能等于所有分子总动能，则这部分气体内能不变，由AU=W+Q可知，必然吸收热量，由V二C,可知V增大，p应降低，故C正确，D错误.【答案】BC3.(2008・重庆卷)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)()体积减小，温度降低体积减小，温度不变体积增大，温度降低体积增大，温度不变【解析】由题意，该气团在上升过程中，压强变小，故体积增大，对外做功．又它与外界的热交换忽略不计，由热力学第一定律知其内能减少，因不计气团内分子间的势能，故分子的平均动能变小，因此温度降低．【答案】C4•如图所示，活塞将气缸分成两个气室，气缸壁、活塞、拉杆是绝热的，且都不漏气，UA和UB分别表示A、—BIB气室中气体的内能•则将拉杆向外拉动的过程中UA不变，UB变小ABUa增大，Ub不变UA增大，UB变小ABUa不变，匕增大【解析】该题中的气缸壁、活塞、拉杆是绝热的，说明气缸中的气体与外界不发生热交换．对A气室中的气体，若以AU表示其内能的增量，则由热力学第一定律有AU二Q+AAA

W注意至I」Q二0,得4U二WAAAA在题述过程中，因A气室中气体的体积减小夕卜界（活塞）对气体做功，W>0,所以AU>0,A即U增大．A同理，B气室中气体的体积增大，气体对外界（活塞）做功，W<0，所以AU<0，即UBB减小．所以,该题只有C答案正确．【答案】C5．装有半杯热水的茶杯旋紧盖子放冷后，再打开盖时比较费力，其主要原因是（）因温度降低而导致茶杯内空气分子与盖子分子间的引力增大杯内气体因温度降低而压强减小放冷后盖子与茶杯间的最大静摩擦力增大开盖时需要用力做功来补充因温度降低而使茶杯减少的内能【解析】此题考查的知识点为质量恒定的气体在温度降低时其压强减小,故选项B正确；由于压强增大导致压力增大，故其最大静摩擦力增大，所以选项C正确；选项A、D均错．【答案】BC（2010.南京质检）一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为（）气体分子每次碰撞器壁的平均冲量增大单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多气体分子的总数增加气体分子的密度增大【解析】理想气体经等温压缩,压强增大,体积减小,分子密度增大,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，故B、D正确.【答案】BD（2010.黄冈中学月考）如图所示，一个与外界绝热的气缸有一A////////?///////////个绝热的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B,活塞处于静止平衡状态，现通过电热丝对A气体加热一段时间，后来活塞达到新的静止平衡状态，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁的摩擦，大气压强保持不变，则（A////////?///////////气体A吸热，内能增大气体B吸热，对外做功，内能不变气体A分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数增多气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数不变【解析】B气体的压强PB二+G活塞和A气体的压强p=Pb+*板均不变，对A气体加热时，A气体温度T升高内能增大，由pV二常数得：A的体积增大，对外做功，由热力学第一定律得A选项对；同理B气体温度升高内能增大,B选项错；由气体压强的微观定义知，选项C对D错.【答案】AC（2009・南通四县市联考）如图所示，带有活塞的汽缸中封闭着一定质量的理想气体，汽缸与活塞均具有良好的绝热性能.将一个热敏电阻置于汽缸中（热敏电阻的阻值随温度的升高而减小），热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气，活塞下挂一沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止.现将沙桶底部开一小孔使沙子缓慢漏出，下列说法正确的是（）

A.气体体积减小，压强增大B•气体对外界做正功，气体内能减小C•外界对气体做正功，气体内能增大D.欧姆表指针逐渐向右偏转【解析】气体压强p二p0-働了"，当沙子的质量M减小时，外界对气体做功，气体体积减小，内能增大，A、C正确；由于内能增大使气体温度升高，热敏电阻的阻值减小，欧姆表指针向右偏转，D正确.【答案】ACD（2009・华中师大附中模拟）如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸的接触是光滑的但不漏气，现缓慢地向右拉动活塞，不计气体分子间的相互作用力，则下列说法正确的是（）A.汽缸做等温膨胀，分子的平均速率不变，因此分子每次碰撞汽缸壁的平均冲量不变，气体的压强不变B•气体膨胀后，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变少气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，因而违反了热力学第二定律气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程并未违反热力学第二定律【答案】BD如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气,气柱长L=20cm.活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平.现使活塞B缓慢上移，直到水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强.则此时气体的压强为（）A.100cmHgB.85cmHgC.95cmHgD.75cmHg解析】当有一半的水银被推入细筒中时，由于粗筒截面积是细筒截面积的3倍，因15cm+2=20cm，此，细筒中水银高度为2X3二15cm15cm+2=20cm，因活塞A的重力不计，所以，气体的压强P二P+h=95cmHg,C正确.0【答案】C二、论述、计算题（本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位）医疗室用的电热高压灭菌锅的锅盖密封良好，盖上有一个排气孔，上面排扣一个限压阀，利用其重力将排气孔压住.排气孔和限压阀的示意图如图所示.加热过程中当锅内气压达到一定程度时，气体就会把压阀顶起来，使高压气体排出，这样就使锅内能保持较高而锅内高压又安全稳定压强.若限压阀的质量m=0.1kg，横截面直径D=2cm，排气孔直径d=0.3cm，大气压为标准值（取p°=1X105Pa），则锅内气压最大可达多少？锅内高压【解析】当锅内气压达到最大时，限压阀被顶起，此时限压阀处于受力平衡状态，设此时锅内气压为p，则由平衡条件可得p0s+mg二ps,s=n4

所以P=P+专二2.4X105Pa.n2【答案】2.4X105Pa(2008・山东卷改编)如图所示，喷雾器内有部分水，上部圭寸闭有latm的空气.关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入空气的过程中(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体).当水面上方气体温度与外界温度相等时从微观上解释气体压强变化的原因.打开喷雾阀门，喷雾过程中寸闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由.【解析】(1)微观解释：温度不变，则分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．(2)吸热．气体对外做功而内能不变．根据热力学第一定律可知气体吸热．【答案】见解析如图所示，固定在地面上的一根足够长的内壁光滑的水平圆管内，有两个可左右自由滑动的活塞A和B,两活塞之间封闭着一定质量的气体.现有一块粘土C,以Ek0的初动k0能水平飞行撞到A上，并与之粘在一起.已知A、B、C三者质量相等，封闭的气体质量太少，与活塞比较可忽略不计，且与外界没有热传递，求封闭的气体的内能增加的最大值.』i1【解析】设C的初速度为勺，则：气二訥2故v二