2024版新教材高中物理第三章热力学定律专项2热力学第一定律与气体状态图像的综合应用课时作业新人教版选择性必修第三册

eq\a\vs4\al(专)eq\a\vs4\al(项)2热力学第确定律与气体状态图像的综合应用1.确定质量的志向气体p­V变更图像如图所示，气体从1→2→3的过程对外做的功为W1，从外界吸取的热量为Q1，气体内能的变更量为ΔU1；气体从1→4→3的过程对外做的功为W2，从外界吸取的热量为Q2，气体内能的变更量为ΔU2，则它们之间的关系正确的是()A．W1<W2，Q1<Q2，ΔU1>ΔU2B．W1<W2，Q1>Q2，ΔU1<ΔU2C．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1＝ΔU2D．W1>W2，Q1<Q2，ΔU1＝ΔU22.如图所示，确定质量的志向气体从状态a起先，沿图示路径先后到达状态b和c.下列说法正确的是()A．从a到b，气体温度保持不变B．从a到b，气体对外界做功C．从b到c，气体内能减小D．从b到c，气体从外界吸热3.确定质量的志向气体，从状态a起先，阅历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V­T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则()A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变更过程中气体的内能先减小后增加4.(多选)确定质量的志向气体状态变更的p­T图像如图所示，由图像可知()A．气体在a、b、c三个状态的密度ρa<ρc<ρbB．在a→b的过程中，气体的内能增加C．在b→c的过程中，气体分子的平均动能增大D．在c→a的过程中，气体对外界放热5.如图所示为确定质量的志向气体的压强随温度变更的图像，其中c→a的延长线通过坐标原点，b→c和a→b分别与T轴和p轴平行，下列说法正确的是()A．a→b过程气体单位体积内的分子数削减B．b→c过程气体分子平均动能减小C．c→a过程气体向外界放热D．全过程状态b的体积最大6.(多选)某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透亮容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢上升环境温度，测出气球气体的压强随温度变更的规律如图所示，容器内气体视为志向气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是()A．A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态B．A状态下气体压强等于环境压强C．由状态A到状态B的过程中，气体吸取的热量大于气体内能的增量D．使环境降温，容器中的气体分子动能都减小7.(多选)确定质量的志向气体阅历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态可视为平衡态．下列说法正确的是()A．状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能大B．状态C到状态D，气体的内能保持不变C．状态B到状态C，气体将放出热量D．状态D到状态A，气体没有对外做功8.(多选)确定质量的志向气体，从状态A变更到状态B，再变更到状态C，其状态变更过程的p­V图像如图所示．已知状态A时的温度为27℃，热力学温度与摄氏温度间的关系为T＝t＋273K，则下列推断正确的是()A．气体处于状态B时的温度是900KB．气体处于状态C时的温度是300KC．从状态A变更到状态C过程志向气体内能增大D．从状态A变更到状态B过程志向气体放热9.(多选)如图，确定质量的志向气体从状态a(p0，V0，T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a.对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是()A．ab过程中，容器壁单位面积、单位时间内受到气体分子撞击的次数可能不变B．ab过程中，气体内能的增量等于从外界吸取的热量C．bc过程中，气体对外界做的功大于气体从外界吸取的热量D．ca过程中，外界对气体做功p0V010.(多选)如图所示，足够深的导热容器用导热活塞封闭确定质量的志向气体，活塞下方设有两个卡口，且初态时活塞与卡口只接触不挤压，之后环境温度上升至某一恒定值，活塞再次达到稳定后在活塞上面缓慢地倾倒细沙，直到活塞重新回到卡口处．不计活塞与容器间的摩擦，则整个过程中，关于气体的图像及说法正确的是()A．图甲为该过程气体的p­T图像，气体先吸取热量后放出热量B．图乙为该过程气体的p­V图像，气体先吸取热量后放出热量C．图丙为该过程气体的V­T图像，气体先放出热量后吸取热量D．图丁为该过程气体的T­V图像，气体先吸取热量后放出热量11.确定质量的志向气体从状态A经状态B变更到状态C，其p­eq\f(1,V)图像如图所示，求该过程中气体吸取的热量Q.12．确定质量的志向气体缓慢地经过一个逆时针循环过程，在p­V图中这一循环过程是一个椭圆，O′点为该椭圆中心，如图所示．试求：(1)此气体若处在与椭圆中心O′点所对应的状态时，其温度为T0＝300K，那么，该气体经过循环过程中椭圆上的A点时，其温度TA是多少？(2)这一循环过程是吸热过程还是放热过程？吸取或放出的热量是多少？(提示：椭圆面积公式S＝πab，其中a、b分别是椭圆的半长轴和半短轴，π取3.14)13．如图所示，确定质量的志向气体从A状态经过一系列的变更，最终回到A状态，已知A状态的温度为27℃(0℃时热力学温度T＝273K)，求C状态的温度以及全过程中气体吸取(放出)的热量．

专项2热力学第确定律与气体状态图像的综合应用1．答案：C解析：初态和末态温度变更相同，因此两个热力学过程内能变更相同；在p­V图像中，图线与横轴所围面积表示气体对外界做功的多少，故W1>W2，依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q可得Q1>Q2，C正确．故选C.2．答案：D解析：确定质量的志向气体从状态a起先，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变更，压强减小，依据查理定律eq\f(p,T)＝C，可知气体温度降低，再依据热力学第确定律ΔU＝Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；确定质量的志向气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变更，体积增大，依据eq\f(pV,T)＝C，可知气体温度上升，内能增大，再依据热力学第确定律ΔU＝Q＋W，可知b到c过程从外界吸热，C错误，D正确．故选D.3．答案：A解析：由题图中图线ab的反向延长线过坐标原点O，可知a到b过程中，气体压强不变，体积变大，气体对外做功；温度上升，内能增加，依据热力学第确定律可知，气体从外界吸热，故A正确．b到c过程中气体体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，温度降低，内能减小，依据热力学第确定律可知，气体放热，故B错误．c到a过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，依据热力学第确定律可知，气体放热，故C错误．整个变更过程温度先上升，后降低，最终不变，所以气体的内能先增加，后减小，最终不变，故D错误．4．答案：BD解析：依据p＝eq\f(C,V)T可知气体在a、b、c三个状态的体积关系Va<Vc<Vb，则密度ρa>ρc>ρb，选项A错误；在a→b的过程中，气体的温度上升，则内能增加，选项B正确；在b→c的过程中，气体分子的温度降低，则分子的平均动能减小，选项C错误；在c→a的过程中，气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，则气体对外界放热，选项D正确．故选BD.5．答案：C解析：a→b过程，气体温度T不变，该过程为等温过程，气体压强p增大，所以体积V减小，单位体积内的分子数增多，A错误；b→c过程气体温度T上升，气体分子平均动能增大，B错误；c→a过程，由于延长线通过坐标原点，依据志向气体状态方程可知，该过程为等容变更，温度T减小，气体内能减小，体积不变，做功为零，依据热力学第确定律，可知气体向外界放热，C正确；依据上述，c→a过程，气体体积不变，a→b过程，气体体积减小，可知全过程状态b的体积最小，D错误．故选C.6．答案：AC解析：依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知eq\f(p,T)＝eq\f(1,V)C，结合图像可知图像的斜率越大，体积越小，即VA<VB故A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态，故A正确；由于气球会收缩，因此气球内压强大于环境压强，故B错误；由于气球膨胀，故气体对外做功，所以气体吸取的热量大于气体内能的增量，故C正确；温度降低，气体分子平均动能削减，故D错误．故选AC.7．答案：CD解析：由题图可知状态A气体的压强、体积都比状态B的小，由志向气体状态方程eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pBVB,TB)得TA<TB，温度是分子平均动能的标记，故状态B气体分子的平均动能比状态A气体分子的平均动能大，故A错误；由题图可知状态D气体的压强、体积都比状态C的小，同理可得TD<TC，因为确定量的志向气体内能由温度确定，温度越高气体内能越大，故B错误；由题图可知状态C气体的压强比状态B的小，两状态的体积相同，由查理定律eq\f(p,T)＝C知TB>TC所以气体从状态B到状态C内能减小，ΔU<0，又W＝0，由热力学第确定律ΔU＝W＋Q可知Q<0，故气体将放出热量，故C正确；状态D到状态A，气体体积不变，气体没有对外做功，故D正确．故选CD.8．答案：AB解析：由图示图像可知，A→B过程为等压变更，有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)已知TA＝(27＋273)K＝300K，代入数据解得TB＝900K，选项A正确；B→C过程为等容变更，有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)代入数据解得TC＝300K，选项B正确；A→C过程，TA＝300K，TC＝300K，所以A、C两状态温度相同，内能相同，则内能变更ΔU＝0，选项C错误；从状态A变更到状态B过程，志向气体温度上升内能增大，体积变大，气体对外做功，由热力学第确定律ΔU＝Q＋W得，确定要吸热，选项D错误．9．答案：BD解析：ab过程中，气体体积不变，由查理定律eq\f(pa,Ta)＝eq\f(pb,Tb)得，温度上升，压强变大，所以容器壁单位面积、单位时间内受到气体分子撞击的次数增大；气体内能增大，又因为W＝0，由热力学第确定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能的增量等于气体从外界吸取的热量，A错误，B正确；bc过程中，温度不变，由玻意耳定律pbVb＝pcVc可知，压强减小，体积增大，由热力学第确定律ΔU＝Q＋W，气体内能不变，气体对外界做的功等于气体从外界吸取的热量，C错误；由题图可得，ca过程由盖­吕萨克定律eq\f(Vc,Tc)＝eq\f(Va,Ta)解得Vc＝2V0所以ca过程中，压强不变，体积减小，外界对气体做功为W＝p0ΔV＝p0·(Vc－Va)＝p0V0，D正确．故选BD.10．答案：AD解析：初态时活塞与卡口只接触不挤压，之后环境温度上升至某一恒定值，气体发生等压变更，气体温度上升，内能增大，体积增大，对外做功，依据热力学第确定律可知，气体吸取热量，之后在活塞上面缓慢地倾倒细沙，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，依据热力学第确定律可知，气体放出热量，故气体先吸取热量后放出热量，故C错误；依据以上分析，第一阶段气体发生等压变更，温度上升，其次阶段发生等温变更，压强增大，初末状态的体积相同，依据p＝eq\f(C,V)T，即在p­T图像，初末状态在同一条过原点的倾斜直线上，故A正确；依据以上分析，第一阶段气体发生等压变更，体积增大，其次阶段发生等温变更，压强增大，体积减小，初末状态体积相同，其次阶段依据pV＝TC，p­V图像应是曲线，故B错误；第一阶段气体发生等压变更，温度上升，依据T＝eq\f(p,C)V，T­V图像应是过原点的倾斜直线，其次阶段发生等温变更，压强不变，体积减小，故D正确．11．答案：2×105J解析：依据p­eq\f(1,V)图像可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体吸取的热量等于气体对外所做的功．依据图像可知状态A到状态B为等压过程，气体对外做功为W1＝pΔV＝2×105×(2－1)J＝2×105J状态B到状态C为等容变更，气体不做功；故A经B到C过程中气体吸取的热量为Q＝W1＝2×105J12．答案：(1)450K(2)见解析解析：(1)气体处在O′点所对应的状态与处在A点所对应的状态的体积相等，依据志向气体定律可得eq\f(p0,T0)＝eq\f(pA,TA)，解得TA＝eq\f(pA,p0)T0＝eq\f(1.5×105,1.0×105)×300K＝450K(2)该循环过程假设从A循环到A，初、末状态温度相同，即内能相同，由热力学第确定律可得ΔU＝W＋Q依据p­V图像与横轴围成的面积表示功的大小，由于气体经过一个逆时针循环过程，由图像可知在气体体积减小过程外界对气体做的功大于气体体积增大过程气体对外界做的功，故整个过程外界对气体做功为W＝πab＝3.14×11.2×10－3×0.5×105J＝1758.4J，则Q＝－W＝1758.4J，此循环过程是放热过程，放出1758.4J热量．13．答案：2127℃气体放出热量为1.5×103J解析：对气体由A到B过程进行分析初状态：pA＝1×105Pa，