新教材同步辅导2023年高中物理课时评价作业九热力学第一定律粤教版选择性必修第三册

课时评价作业(九)热力学第一定律A级基础巩固1．(多选)气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的哪些因素，下列说法不正确的是()A．温度和体积 B．体积和压强C．温度和分子间距离 D．温度和压强解析：温度是分子平均动能的标志．温度高，分子平均动能大．分子间势能与分子间距离r有关，分子间距离r变化，分子间势能就发生变化，所以A、C正确．答案：BD2．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()解析：当分子间距离r等于平衡距离r0时，分子间作用力f为零，分子势能Ep最小，故选项B正确．答案：B3.(2023·广东汕头统考模拟)(多选)随着近年疫情影响，越来越多的人开始注意呼吸道的清洁卫生．如图为一款瓶罐式鼻腔喷雾器，它通常借用瓶内气压将生理盐水送入鼻孔，借助于生理盐水自身的杀菌作用及水流的冲击力，将鼻腔内污垢排出，从而使鼻腔恢复正常的生理环境，达到保护鼻腔的目的．瓶内气囊中的气体可看作理想气体，以下说法正确的是()A．向外喷雾时，因为气体对外做功，罐身温度略降B．向外喷雾时，因为气体向外散热，罐身温度略降C．使用后放置一小段时间，罐内气体内能较使用前减少D．使用后放置一小段时间，罐内气体内能与使用前相同解析：向外喷雾时，瓶内液体减少，瓶内气体体积增大，气体对外做功，气体内能减少，故而气体吸热，罐身温度略降，A正确，B错误；使用后放置一小段时间，罐内外温度相同，平均动能不变，但质量减小，相同体积内的分子数减小，导致罐内气体内能与使用前减小，D错误，C正确．答案：AC4.如图所示，用细绳将一个导热良好且开口向下的气缸悬挂在天花板上，气缸内有一定质量的气体(不计气体分子之间的相互作用力)，气缸内活塞可以自由滑动且不漏气，活塞下挂个沙桶，当沙桶装满细沙时，活塞恰好静止，外部环境温度恒定．给沙桶底部开一小孔，细沙缓慢漏出，则在此过程中()A．气缸内气体体积减小，温度降低B．气缸内气体压强增大，内能不变C．外界对气体做功，气体温度升高D．气体向外界放热，气体内能减少解析：以活塞为研究对象，根据平衡条件有pS＋mg＝p0S，解得p＝p0－eq\f(mg,S)，细沙漏出，mg减小，可知p增大；气缸导热良好，则温度不变，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝c，则V减小；体积减小，外界对气体做功，不计气体分子之间的相互作用力则忽略分子势能，气体内能只与温度有关，温度不变则气体内能不变，根据热力学第一定律知气体放热，故B正确．答案：B5．(2023·河北唐山开滦第二中学高三期末)加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()A．压强增大，内能减小B．压强减小，分子热运动的平均动能增大C．吸收热量，内能增大D．对外做功，分子热运动的平均动能减小解析：质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)可知，温度升高，内能增加，分子平均动能增加，罐内气体的压强增大，A、B错误；温度升高，气体的内能增加，又因为气体的体积不变，故对外不做功，根据ΔU＝W＋Q可知，气体从外界吸收热量，C正确，D错误．答案：C6.(2023·全国高三专题练习)如图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．外界对气体做功，内能增加解析：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由于容器绝热，则内能不变，故A、D错误，B正确；稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1＝p2V2，又V1<V2，知p1>p2.即气体压强变小，故C错误．答案：BB级能力提升7．(2023·湖北高三统考期末)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p-V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点．下列说法正确的是()A．a、c两点的温度不相同B．a、b两点的温度之比为3∶4C．a→c过程中外界对气体做功D．a→c过程中气体向外界放热解析：根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，气体的温度与pV值成正比，由于a、c两点pV值相等，故a、c两点温度相等，A错误；由eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)，得Ta∶Tb＝3∶4，B正确；由a到c气体体积变大，气体对外做功，内能不变，气体从外界吸热，C、D错误．答案：B8．(2023·高三课时练习)(多选)如图所示，电路与一绝热密闭气缸相连，R为电阻丝，气缸内有一定质量的理想气体，外界大气压恒定．闭合电键后，绝热活塞K缓慢且无摩擦地向右移动，则下列说法正确的是()A．气体的内能增加B．气体分子平均动能不变C．电阻丝放出的热量等于气体对外所做的功D．气体的压强不变E．气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少解析：活塞可无摩擦滑动，外界大气压强不变，故气体为等压变化，活塞缓慢向右移动过程中，气体体积增大，故温度一定升高，气体内能增加，故A正确，D正确；电阻丝向气体放热，气体温度升高，而理想气体内能只取决于分子动能，气体温度升高，分子平均动能增大，故B错误；气体内能增大，由热力学第一定律可知，电阻丝向气体放出的热量一定大于对外做功，故C错误；气体体积变大，故气体单位体积内的分子数减小，单位时间内气体分子对器壁单位面积的撞击次数减小，故E正确．答案：ADE9．(2023·山东淄博统考模拟)如图所示为针对新冠疫情设计的消杀喷药装置，内部装有2L药液，上部密封压强为1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L．假设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，外部大气压强为1atm，下列说法正确的是()A．充气后，密封气体压强变为1.1atmB．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，密封气体向外界放热解析：把充入的气体和原气体作为整体，气体做等温变化，根据玻意耳定律可得p0(V1＋V2)＝p1V1，解得p1＝1.2atm，故A错误；温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B错误；充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；打开阀门后，密封气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体从外界吸热，故D错误．答案：C10．(2023·江苏南通海安高级中学高三开学考试)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，这就是热机的“卡诺循环”，则()A．B→C过程气体压强减小仅是因为气体分子的数密度减小B．B→C过程速率大的分子比例在增加C．B→C过程气体对外做功大于D→A过程外界对气体做功D．C→D过程放出的热量小于A→B过程吸收的热量解析：由于B→C过程为绝热过程(Q＝0)，由图知气体体积增大，气体对外做功(W<0)，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能减小，则温度降低，气体分子平均动能减小，根据气体压强的微观解释可知，气体压强减小不仅是因为气体分子的数密度减小，还因为气体分子平均动能也减小了所共同引起的，故A错误．由选项A分析可知，B→C过程中气体的温度降低，气体分子平均动能减小，则速率大的分子比例在减小，故B错误．由于A→B为等温过程，所以气体在状态A的内能等于状态B的内能，由于B→C和D→A为绝热过程，根据热力学第一定律可知，B→C过程气体对外做功等于D→A过程外界对气体做功，故C错误．由图知气体在C→D过程等温压缩，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放热；气体A→B过程等温膨胀，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸热；由于p-V图像与坐标轴围成的面积表示气体做的功，由图像可知，一个“卡诺循环”中，气体对外做的功大于外界对气体所做的功，即W<0，由于一个“卡诺循环”气体的内能不变，即ΔU＝0，根据热力学第一定律可知，则一个“卡诺循环”中气体吸收的热量Q>0，即C→D过程放出的热量小于A→B过程吸收的热量，故D正确．答案：DC级拓展创新11．(2023·四川成都石室中学模拟)如图所示，柱形绝热气缸固定在倾角为37°的斜面上，气缸深度为H＝4cm，气缸口有固定卡槽．气缸内用质量为m＝1kg、横截面积为S＝0.5cm2的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞距气缸底部的距离为eq\f(H,2)，气缸内气体温度为T0.现通过气缸底部的电热丝(体积可忽略)缓慢对气体加热，一直到气体温度升高到3T0.加热过程中通过电热丝的电流恒为I＝0.2A，电热丝电阻为R＝1Ω，加热时间为t＝1min，若电热丝产生的热量全部被气体吸收．大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，不计活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)气体温度升高到3T0时的压强；(2)气体温度从T0升高到3T0的过程中增加的内能．解析：(1)初始时活塞受力平衡，有p1S＝p0S＋mgsin37°，解得p1＝2.2×105Pa.活塞达到卡槽前压强恒为p1，由盖吕萨克定律有eq\f(S·\f(H,2),T0)＝eq\f(SH,T1)，解得T1＝2T0.活塞达到卡槽后体积不变，由查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,3T0)，解得p2＝3.3×105Pa.(2)电热丝产生的热量Q＝I2Rt＝2.4J，气体对外做功W＝p1S·eq\f(H,2)＝0.22J.由热力学第一定律知气体增加的内能ΔU＝Q－W，解得ΔU＝2.18J.答案：(1)3.3×105Pa(2)2.18J12．(2023·山西高三校联考阶段练习)2022年11月1日，“梦天”实验舱与空间站组合体在轨完成交会对接．空间站中供航天员进入太空或从太空返回时用的气密性装置——气闸舱的示意图如图所示，座舱M和气闸舱N的容积相同，M中充满压强为p的空气(视为理想气体)，N内为真空．当航天员打开阀门K后，空气从M向N扩散，最终达到