高中一轮复习物理课时检测（六十八）气体实验定律和热力学定律（重点突破课）

课时检测(六十八)气体实验定律和热力学定律(重点突破课)一、选择题1．(2018·淄博、莱芜模拟)健身球是一个充满气体的大皮球，现把健身球放在水平地面上。若在人压向健身球的过程中球内气体温度保持不变，则()A．气体分子的平均动能增大B．气体的密度增大C．气体的内能增大D．外界对气体做功解析：选BD在人压向健身球的过程中，外界对球做功，气体所占的体积减小，故气体的密度增大；气体温度不变，故气体分子的平均动能不变；由于外界对气体做功，但气体温度不变，故内能不变，由热力学第一定律可知，气体对外放热；故A、C项错误，B、D项正确。2．(2015·北京高考)下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q＋W<0，内能减小，选项D错误。3．(2018·福州质检)如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则()A．充气过程中，储气室内气体内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C．喷水过程中，储气室内气体放热D．喷水过程中，储气室内气体压强增大解析：选A充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，选项A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，气体压强减小，选项C、D错误。4．(2014·福建高考)图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()A．TA＜TB，TB＜TC B．TA＞TB，TB＝TCC．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC解析：选C由状态A到状态B过程中，气体体积不变，由查理定律可知，随压强减小，温度降低，故TA＞TB，A、D项错；由状态B到状态C过程中，气体压强不变，由盖—吕萨克定律可知，随体积增大，温度升高，即TB＜TC，B项错，C项对。5．(2018·广东模拟)如图所示为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。设A、B、C状态对应的压强分别为pA、pB、pC，则下列关系式中正确的是()A．pA＜pB，pB＜pC B．pA＞pB，pB＝pCC．pA＞pB，pB＜pC D．pA＝pB，pB＞pC解析：选A由eq\f(pV,T)＝常量得：A到B过程，T不变，体积减小，所以pA＜pB，B到C过程，V不变，温度升高，则pB＜pC，所以A正确。6．如图所示，U形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则选项图中能正确反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的是()解析：选B当缓慢升高汽缸内气体温度时，气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p与汽缸内气体的热力学温度T成正比，在pT图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强p等于外界的大气压p0，气体发生等压膨胀，在pT图像中，图线是平行于T轴的直线，B项正确。二、非选择题7．(2018·淮海中学模拟)如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一容器中，活塞与容器壁间无摩擦。当气体的温度升高时，气体体积________(选填“增大”“减小”或“不变”)，从微观角度看，产生这种现象的原因是_______________。解析：由题意知，气体等压变化，气体压强大小一定，当气体温度升高时，气体分子的平均动能增大，从而引起单位体积内分子数减小，气体的体积增大。答案：增大见解析8．(2018·盐城一模)带有活塞的汽缸中封有一定质量的理想气体，缸内气体从状态A变化到状态B，如图所示。此过程中，汽缸单位面积上所受气体分子撞击的作用力________(选填“变大”“不变”或“减小”)，缸内气体________(选填“吸收”或“放出”)热量。解析：由题图可知，缸内气体从状态A变化到状态B，为等压变化，故汽缸单位面积上所受气体分子撞击的作用力不变，理想气体对外做功的同时，温度升高，分子的平均动能增大，即内能增大，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知：ΔU＞0，W<0，所以Q＞0，即气体吸收热量。答案：不变吸收9．“拔火罐”是一种中医疗法，为了探究“火罐”的“吸力”，某人设计了如图所示实验。圆柱状汽缸(横截面积为S)被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸底的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时(设此时缸内温度为t℃)密闭开关K，此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L。由于汽缸传热良好，重物被吸起，最后重物稳定在距地面eq\f(L,10)处。已知环境温度为27℃不变，eq\f(mg,S)与eq\f(1,6)大气压强相当，汽缸内的气体可视为理想气体，求t值。解析：对汽缸内封闭气体，初状态：p1＝p0V1＝LS，T1＝(273＋t)K末状态：p2＝p0－eq\f(mg,S)＝eq\f(5,6)p0V2＝eq\f(9,10)LS，T2＝300K由理想气体状态方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得t＝127℃。答案：127℃10．(2018·淮海中学模拟)某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热。(1)在压力阀被顶起前，停止加热。若此时锅内气体的体积为V、摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，计算锅内气体的分子数。(2)在压力阀被顶起后，停止加热。假设放气过程中气体对外界做功为W0，并向外界释放了Q0的热量。求该过程锅内原有气体内能的变化量。解析：(1)物质的量等于气体体积除以摩尔体积，分子数等于物质的量与阿伏加德罗常数的积，设分子数为n，故有：n＝eq\f(V,V0)NA。(2)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得：ΔU＝－W0－Q0，即原有气体内能的变化量为W0＋Q0。答案：(1)eq\f(V,V0)NA(2)W0＋Q011．一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示的pT和VT图像各记录了其部分变化过程，求：(1)温度为600K时气体的压强；(2)在pT图像上将温度从400K升高到600K的变化过程补充完整。解析：(1)由pT图像可知，气体由200K→400K的过程中做等容变化，由VT图像可知，气体由400K→500K仍做等容变化，对应pT图像可得出：T＝500K时，气体的压强为1.25×105Pa，由VT图像可知，气体由500K→600K做等压变化，故T＝600K时，气体的压强仍为1.25×105Pa。(2)根据(1)中所述气体状态变化过程，在pT图像上补充画出400K→600K的气体状态变化图像，如图所示。答案：(1)1.25×105Pa(2)见解析图12．如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，用不漏气的轻质活塞封闭一定质量的理想气体，固定导热隔板上有一小孔，将A、B两部分气体连通。已知活塞的横截面积为S，初始时A、B两部分体积相同，温度为T0，大气压强为p0。(1)若缓慢加热气体，使A、B两部分体积之比达到2∶1，求此时的温度T1；(2)保持气体温度T0不变，在活塞上施加一竖直向下的推力，缓慢推动活塞，当A、B两部分体积之比为1∶2时，求气体的压强p和所加推力大小F。解析：(1)设B的体积为V，则初状态A、B总体积为2V，末状态A、B总体积为3V由盖—吕萨克定律有eq\f(2V,T0)＝eq\f(