2024届一轮复习人教版 微点基础108　热力学定律和气体实验定律的综合应用 作业

微点基础练108热力学定律和气体实验定律的综合应用1.[生活现象分析](2022·重庆模拟)夏天,从湖底形成的一个气泡,在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂,如图所示。若越接近水面,湖内水的温度越高,大气压强没有变化,将气泡内气体看作理想气体。则气泡上升过程中,下列说法正确的是(C)A.气泡内气体不对外界做功B.气泡内每个气体分子的动能都变大C.气泡内气体从外界吸收热量D.气泡内气体的压强可能不变解析:气泡内气体压强p=p0+ρgh,气泡上升过程中,其压强减小,越接近水面,湖内水的温度越高,气泡内气体的温度升高,内能增大,根据pVT2.[汽缸活塞模型中的综合应用]如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞通过定滑轮与一重物相连并处于静止状态,此时活塞到缸口的距离h=0.2m,活塞面积S=10cm2,封闭气体的压强p=5×104Pa,现通过电热丝对缸内气体加热,使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸收了Q=60J的热量,假设汽缸壁和活塞都是绝热的,活塞质量及一切摩擦力不计,则在此过程中气体内能的增加量为(C)A.70J B.60J C.50J D.10J解析:活塞移动过程中,汽缸内气体对外界做功,W=p·ΔV=pSh=5×104×10×10-4×0.2J=10J,由热力学第一定律得,汽缸内气体内能的变化量ΔU=Q+(-W)=60J-10J=50J,汽缸内的气体内能增加了50J,故C正确,A、B、D错误。3.[玻璃管液封模型中的综合应用]如图所示,一粗细均匀的直角导热细玻璃管右端封闭,上端开口,水平部分长为2L,竖直部分长为3L,玻璃管内的横截面积为S,管内用一段水银柱封闭了一定质量的理想气体,外界的大气压强为p0,当环境温度为T0时,水平和竖直管中的水银柱长均为L。设高度为L的水银柱产生的压强为np0,理想气体的内能U与温度T的关系为U=kT,n、k均为已知常数,现缓慢加热管内封闭气体,求:(1)水银柱刚好全部进入竖直管中时封闭气体的温度;(2)从水银柱刚好全部进入竖直管中到水银柱上表面刚好与管的开口处平齐的过程中,封闭气体从外界吸收的热量。解析:(1)温度为T0时,封闭气体的压强为p1=p0+np0,体积为V1=LS。设水银刚好全部进入竖直管中时封闭气体的温度为T1,此时封闭气体的压强为p2=p0+2np0,体积为V2=2LS,对封闭气体温度从T0变至T1的过程,根据理想气体状态方程有p1V1T0=p(2)设管内水银柱与管的开口处平齐时,封闭气体的温度为T2,此时封闭气体的体积为V3=3LS,封闭气体温度从T1变至T2的过程压强不变,根据盖-吕萨克定律有V2T1解得T2=3T在封闭气体温度从T1变至T2的过程中,水银柱上移的距离为L,则该过程中气体对外做功为W=p2SL。由题意可知此过程气体内能的增加量为ΔU=k(T2-T1),根据热力学第一定律有ΔU=Q-W,解得封闭气体从外界吸收的热量为Q=(1+2n)(kT01+n+p答案:(1)2(2)(1+2n)(kT01+n4.[关联气体问题中的综合应用](2022·广东清远模拟)如图所示,A、B两个相同且内壁光滑的导热汽缸固定在水平地面上,汽缸内的两活塞(重力忽略不计)用轻杆连接,一个移动时另一个也会同时移动,总保持两汽缸内封闭的气体体积相同。当环境温度为T0时,两汽缸内封闭气体的体积均为V0,压强均为p0。现对A汽缸缓慢加热,使其温度升高至T,而B汽缸仍保持原来的温度T0。则:(1)两汽缸中的压强将分别为多少?(2)若此过程中A汽缸内气体的内能增加了ΔE,则两汽缸需从外界吸收多少热量?解析:(1)A汽缸内气体初态状态参量为p0、V0、T0,末态状态参量为pA、V、T,根据气体状态方程得p0V0B汽缸内气体初态状态参量为p0、V0、T0,末态状态参量为pB、V、T0,根据玻意耳定律得p0V0=pBV。由活塞的平衡可知2p0=pA+pB,解得pA=2p0TT+T0,pB(2)设活塞横截面积为S,缓慢加热过程中汽缸内气体作用于活塞的力为(pA+pB)S=2p0S,对活塞做的