第八章.第二单元热力学定律及能量守恒定气体课时作业

第八章第二单元热力学定律及能量守恒气体[课时作业]命题设计难度题号目标较易中等稍难单一目标热力学定律3、4、69、10气体的状态参量1、2、57、8综合目标综合应用1112一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1．(2009·上海高考)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()A．温度和体积B．体积和压强C．温度和压强D．压强和温度解析：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正确．答案：A2．下面的表格是北京地区1～7月份气温与气压的对照表：月份1234567单位平均最高气温1.43.910.719.626.730.230.8℃平均大气压1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.9960105Pa7月份与1月份相比较()A．空气分子无规则热运动的情况几乎不变B．空气分子无规则热运动增强了C．单位时间内对地面的撞击次数增多了D．单位时间内对地面的撞击次数减少了解析：气体分子无规则热运动情况只与温度有关．由表可知，7月份温度高于1月份，故空气分子无规则热运动增强了，选项B正确；因为气体压强是由于气体分子对器壁的频繁撞击而产生的，由表可知，7月份单位时间内气体分子对地面撞击次数减少，D项正确．答案：BD3．(2009·四川高考)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．在一定条件下物体的温度可以降到0KB．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C．吸收了热量的物体，其内能一定增加D．压缩气体总能使气体的温度升高解析：0K是低温的极限，任何物体的温度只能接近而不能达到，所以A项错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他影响，但在“产生其他影响的情况”下，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B项正确；内能的改变与热传递和做功同时有关，所以C、D错误．答案：B4．下列说法正确的是()A．物体吸收热量，其温度一定升高B．热量只能从高温物体向低温物体传递C．遵守热力学第一定律的过程不一定能实现D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式解析：做功和热传递都能改变物体的内能，因此物体吸热温度不一定升高，A错，D对．由热力学第二定律可知，B错C对．答案：CD5．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多解析：体积不变，则单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，每个分子对器壁的撞击力增大，同时每秒撞击单位面积器壁的分子数也增多，压强将增大，因此本题选B、D.答案：BD6．(2009·重庆高考)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功解析：不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低其内能减小．塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功．再由热力学第一定律知此过程中瓶内空气要放出热量，故只有D正确．答案：D7．如图1所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强．则此时气体的压强为()A．100cmHgB．85cmHgC．95cmHgD．75cmHg解析：当有一半的水银推入细筒中时，由于粗筒截面积是细筒截面积的3倍，因此，细筒中水银高度为H2×3＝15cm，活塞A上方水银柱的总高度为h＝15cm＋H2＝20cm，因活塞A的重力不计，所以气体的压强p＝p0＋h＝95cmHg，C正确．答案：C8．(2008·重庆高考)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)()A．体积减小，温度降低B．体积减小，温度不变C．体积增大，温度降低D．体积增大，温度不变解析：随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，则其温度会降低．所以空气团的体积增大、温度降低、压强减小．答案：C9．(2008·宁夏高考)如图2所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体．将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出．在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变．关于这一过程，下列说法正确的是()A．气体分子的平均动能逐渐增大B．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多C．单位时间内气体分子对活塞的冲量保持不变D．气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量解析：由于气缸和活塞由导热材料制成，所以理想气体的状态变化过程为等温变化(始终与外界环境温度相同)．理想气体的分子的平均动能由其温度决定，因此其平均动能不变，A选项错误；随着活塞上方液体的逐渐流出，气缸内理想气体的压强逐渐减小，体积逐渐增大，单位时间内气体分子对活塞撞击的次数减少，对活塞的冲量减小，故选项B、C错误；气体体积增大，对外界做功；温度保持不变，理想气体的内能不变，必须从外界吸收热量，并且气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量，选项D正确．答案：D10．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图3甲所示)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图3乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是()A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强变小C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分解析：抽去隔板后，自由膨胀过程中，气体的体积增大，但因向真空中膨胀，气体不对外做功，又是绝热容器，由热力学第一定律可知，气体内能不变，温度不变，但压强变小，B、C正确；自由膨胀过程，气体分子宏观上向右，但都在不停地热运动，A错误；由热力学第二定律知，宏观热现象的变化过程具有方向性，不会自动返回到A容器，D错误．答案：BC二、非选择题(本大题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)在常温下，氧气分子的平均速率约为500m/s.如果一个氧气分子以这个速率垂直地打在容器壁上，并以相同的速率反弹回来，则氧气分子对容器壁的冲量是多少？如果常温下某容器内氧气的压强为1atm.试估算1s内打在1cm2面积上的氧气分子个数．(假定每个氧气分子都以平均速率垂直于容器壁的方向撞击器壁，一个氧气分子的质量为m＝5.3×10－26kg)解析：对氧气分子由动量定理有I＝Δp即I＝2mv＝2×5.3×10－26×500N·s＝5.3×10－23N·s设面积为S的容器壁受n个氧气分子碰撞，平均作用力为F，则由动量定理Ft＝Δp得：p0St＝2nmv所以n＝p0St2mv＝1×105×10－4×12×5.3×10－26×500个≈1.9×1023个．答案：5.3×10－23N·s1.9×1023个12．(15分)如图4所示，固定在地面上的一根足够长的内壁光滑的水平圆管内，有两个可左右自由滑动的活塞A和B，两活塞之间封闭着一定质量的气体．现有一块粘土C，以Ek0的初动能水平飞行撞到A上，并与之粘在一起．已知A、B、C三者质量相等，封闭的气体质量太少，与活塞比较可忽略不计，且与外界没有热传递，求封闭的气体的内能增加的最大值．解析：设C的初速度为v0，则：Ek0＝12mv02故v0＝2Ek0mC、A碰撞后的瞬间，两者有共同速度，设为v1.根据动量守恒定律有：mv0＝2mv1所以v1＝v02当A、B速度相等时，两活塞之间的气体的压缩量最大，气体的内能增至最大，设此时它们的速度为v2.则：mv0＝3mv2所以v2＝v03气体增加的内能等于C、A、B三者在气体压缩前、后动能的差值，即ΔE＝12×2mv12－12×3mv22＝12m(24v02－39v02)＝16Ek0≈0.17Ek0.答案：0.17Ek0