高中物理-功和内能

高中物理-功和内能

在绝热气缸中封闭着两部分同种类的气体A和B,中间用绝热活塞隔开,活塞用销钉固定着。开始时两部分气体的体积和温度都相同,气体A的质量大于气体B的质量。撤去销钉后活塞可以自由移动,最后达到平衡。关于B部分气体的内能和压强的大小

A．内能增加,压强不变B．内能不变,压强不变

C．内能增加,压强增大D．内能不变,压强增大

【参考答案】C

【试题解析】因为气体A的质量大于气体B的质量,故开始时气体A的压强大于气体B的压强,撤去销钉后,A气体膨胀对B气体做功,故B气体内能增加,压强增大,选C。

【知识补给】

功和内能

（1）气体做功的特征是气体体积的变化,若气体只有压强的变化而无体积的变化,气体不做功。

（2）做功的对象是实物,故气体向真空膨胀不做功。

（3）理想气体被绝热压缩,则内能增加,温度升高,体积减小,压强一定增大；理想气体绝热膨胀,则内能减少,温度降低,压强一定增大。

如图所示,内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上,绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸中,活塞静止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上,活塞最终静止在B位置。则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较

A．气体的内能可能相同

B．气体的温度一定不同

C．单位体积内的气体分子数不变

D．单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多

如图所示,绝热气缸固定在水平地面上,气缸内用绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。开始时活塞静止在图示位置现用力使活塞缓慢向右移动一段距离,则在此过程中

A．外界对缸内气体做正功

B．缸内气体的内能不变

C．缸内气体在单位时间内作用于活塞单位面积的冲量增大

D．在单位时间内缸内气体分子与活塞碰撞的次数减少

如图所示,用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时

A．氢气的温度不变B．氢气的压强减小

C．氢气的体积减小D．氧气的温度升高

绝热气缸的质量为M,绝热活塞的质量为m,活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气,气缸中密封一部分理想气体,最初气缸被销钉固定在足够长的光滑固定斜面上。如图所示,现拔去销钉,让气缸在斜面上自由下滑,当活塞与气缸相对静止时,被封气体与原来气缸静止在斜面上时相比较,下列说法中正确的是

A．气体的压强不变B．气体的内能减小

C．气体的温度升高D．气体的体积增大

如图是一个绝热容器,挡板A上方为理想气体,挡板A下方为真空。现在把挡板A突然抽走,使气体充满整个容器,再用绝热活塞B把气体压回到初始位置。已知B与容器接触良好,不漏气。则在第一个过程中,气体的温度________,第二个过程中气体的温度________。（填“不变”、“升高”或“降低”）

【参考答案】

BD 由于气体被绝热压缩,所以气体的内能增大,温度升高,分子平均功能增大,又因单位体积内分子数增多,所以单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多,AC错误,BD正确。

D 用力使绝热活塞缓慢向右移动一段距离,对气体对外做功,内能减小,AB错误；由于内能减小,分子平均速率减小,同时体积变大,单位体积内的平均分子数减少,则缸内气体在单位时间内作用于活塞单位面积的冲量减小,在单位时间内缸内气体分子与活塞碰撞的次数减少,C错误,D错误。

BD 理想气体氢气和氧气的质量虽然相同,但由于氢气的摩尔质量小,故氢气物质的量多,又体积和温度相同,所以氢气的压强大,当拔掉销子后,会推动活塞向氧气一边移动,即氢气绝热膨胀,对外做功,内能减少,温度降低；氧气被绝热压缩,外界对它做功,内能增加,温度升高；氢气的压强减小,氧气的压强增大,AC错误,BD正确。

BD 设被封闭气体压强为p,大气压强为p0,开始时活塞静止,有mg sin θ+p0S=pS,后来气缸在斜面上自由下滑,当活塞与气缸相对静止时p=p0,故被封闭气体压强减小,A错误；拔去销钉到活塞与气缸相对静止过程,随着气体压强减小,气缸的加速度减小,活塞的加速度增大,气缸的加速度始终大于活塞的加速度,则气体体积增大,对外做功,内能减小,温度降低,C错误,BD正确。

不变升高

第一个过程中因挡板A下面是真空,故气体绝热膨胀时并不做功,气体内能不变,温度不变；第

二个过程中活塞B对气体做功,气体被绝热压缩,故气体内能增加,温度升高。