【创新设计】2017年高考物理江苏专用一轮复习 习题 选修3-3热学 基础课时3.doc

基础课时3 热力学第一定律与能量守恒定律1.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。

对筒内封闭的气体，在此压缩过程中。

图1A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少答案 B2．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的。

A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大D．温度升高，密度减小解析理想气体从外界吸热大于对外界做功，所以内能增大，温度是理想气体内能的标志，内能增大，温度一定升高；气体对外做功，体积膨胀，质量不变，所以密度要减小。

D正确。

答案 D3．木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能E k分别是。

A．U＝200 J，E k＝600 JB．U＝600 J，E k＝200 JC．U＝600 J，E k＝800 JD．U＝800 J，E k＝200 J解析由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为系统的内能增量，即U ＝60×10 J＝600 J，由能量守恒定律可得E k＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J。

故选项B正确。

答案 B4.已知理想气体的内能与温度成正比，如图2所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能 。

图2A ．先增大后减小B ．先减小后增大C ．单调变化D ．保持不变解析 题图中虚线是等温线，由理想气体状态方程pV T ＝C 知，在V 一定时p ∝1T ，所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先减小后增大，即理想气体的内能先减小后增大，B 正确。

答案 B5. (2016·广东汕头一模)如图3所示，一定质量的理想气体从状态a 变化到状态b ，在这一过程中，下列表述正确的是 。

图3A ．气体从外界吸收热量B ．气体分子的平均动能减小C ．外界对气体做正功D ．气体分子撞击器壁的作用力增大解析 a →b 气体体积增大，对外做功，W ＜0，C 错误；pV 增大，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力增大，故B 错误，D 正确；根据ΔU ＝W ＋Q ，Q ＞0，气体吸热，A 正确。

答案 AD6. (2014·广东理综，17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图4所示，充气袋四周被挤压时， 假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体 。

图4A ．体积减小，内能增大B ．体积减小，压强减小C ．对外界做负功，内能增大D ．对外界做正功，压强减小解析 充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做正功，由于袋内气体与外界无热交换，据热力学第一定律判知气体内能增加，故A 、C 正确；袋内气体温度升高，体积减小，由方程pVT ＝C 判知气体压强变大，故B 、D 错误。

答案 AC7．如图5所示，绝热隔板K 把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K 与汽缸壁的接触是光滑的。

两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a 和b 。

气体分子之间相互作用势能可忽略。

现通过电热丝对气体a 加热一段时间后，a 、b 各自达到新的平衡 。

图5A ．a 的体积增大了，压强变小了B ．b 的温度升高了C ．加热后a 的分子热运动比b 的分子热运动更剧烈D ．a 增加的内能小于b 增加的内能解析 a 气体吸收热量，体积增大，使隔板K 压缩b 气体，由热力学第一定律可知，b 气体内能增加，即温度升高，B 正确；对a 、b 两部分气体来说，加热前p 、V 、T 皆相等，加热后，p a ＝p b ，V a >V b ，由pVT ＝常数可知，T a >T b ，所以C 正确，D 错误。

答案 BC8．在一个标准大气压下，1 g 水在沸腾时吸收了2 260 J 的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170 J 的功。

已知阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1，水的摩尔质量M ＝18 g/mol 。

下列说法中正确的是 。

A ．分子间的平均距离增大 B ．水分子的热运动变得更剧烈了 C ．水分子总势能的变化量为2 090 J D ．在整个过程中能量是不守恒的解析 液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A 正确；温度是分子热运动剧烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的剧烈程度是相同的，选项B 错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，可得水的内能的变化量ΔU ＝2 260 J －170 J ＝2 090 J ，即水的内能增大2 090 J ，则水分子的总势能增大了2 090 J ，选项C 正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D 错误。

答案 AC9.如图6所示，为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U 形管连接，最初竖直放置的U 形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL ；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL 的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm ，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。

求图6(1)大气压强p 0(用“cmHg”做压强单位)(2)此过程中外界对烧瓶内的气体 (填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将 (填“吸热”或“放热”)。

解析 (1)设大气压强为p 0 初状态：p 1＝p 0，V 1＝800 mL 注入水后：p 2＝p 0＋p ，V 2＝600 mL由玻意耳定律得：p 1V 1＝p 2V 2 解得：p 0＝75 cmHg 。

(2)气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律知，应对外放热。

答案 (1)75 cmHg (2)做正功 放热10.一定质量的理想气体，从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到A ，体积V 与温度T 的关系如图7所示。

图中T A 、V A 和T D 为已知量。

图7(1)从状态A 到B ，气体经历的是 过程(填“等温”、“等容”或“等压”)。

(2)从B 到C 的过程中，气体的内能 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)从C 到D 的过程中，气体对外 (填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时 (填“吸热”或“放热”)。

(4)气体在状态D 时的体积V D ＝ 。

解析 (1)由题图可知，从状态A 到B ，气体体积不变，故是等容变化； (2)从B 到C 温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变；(3)从C 到D 气体体积减小，外界对气体做正功，W ＞0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知气体放热； (4)从D 到A 是等压变化，由V A T A ＝V D T D 得V D ＝T DT AV A 。

答案 (1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)T DT AV A 11．一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J ，并对外做功120 J ，试问：(1)这些气体的内能怎样发生变化？变化了多少？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J 热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析 (1)由热力学第一定律可得ΔU ＝W ＋Q ＝－120 J ＋280 J ＝160 J ，气体的内能增加了160 J 。

(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能应减少，其减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，则从状态2到状态1的内能应减少160 J ，即ΔU ′＝－160 J ，又Q ′＝－240 J ，根据热力学第一定律得：ΔU ′＝W ′＋Q ′，所以W ′＝ΔU ′－Q ′＝－160 J －(－240 J)＝80 J ，即外界对气体做功80 J 。

答案 (1)增加 160 J (2)外界对气体做功 80 J12．(2016·山西忻州一中等四校联考)一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B 再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图象如图8所示。

已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃。

图8(1)求该气体在状态B 、C 时的温度；(2)该气体从状态A 到状态C 的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？解析 (1)气体从状态A 到状态B 做等容变化，由查理定律有p A T A ＝p BT B ，解得T B ＝200 K ，即t B＝－73 ℃；气体从状态B 到状态C 做等压变化，由盖－吕萨克定律有V B T B ＝V CT C ，解得T C ＝300 K ，即t C＝27 ℃。

(2)因为状态A 和状态C 温度相等，且理想气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中ΔU ＝0， 由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 得Q ＝－W 。

在整个过程中，气体在B 到C 过程对外做功，故 W ＝－p B ΔV ＝－200 J 。

即Q ＝－W ＝200 J ，是正值，所以气体从状态A 到状态C 过程中是吸热，吸收的热量Q ＝200 J 。

答案 (1)－73 ℃ 27 ℃ (2)吸收热量 200 J。