高中物理热力学第一定律试题

某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示。已知该装置密封气体的体积为480cm³，玻璃管内部横截面积为0. 4 cm²，玻璃管在瓶口外的有效长度为48 cm。当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置。

（1）求该气温计能测量的最高气温。
（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收3J热量，则在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？（已知大气压为1 × 10⁵ Pa）

如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距气缸底高度h₁ =" 0.50" m。给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底h₂ =" 0.80" m处，同时缸内气体吸收Q =" 450" J的热量。已知活塞横截面积S = 5.0×10^-3 m²，大气压强p₀ = 1.0×10⁵ Pa。求：

①缸内气体对活塞所做的功W；
②此过程中缸内气体增加的内能ΔU。

如图所示，一个绝热的气缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体 A 和 B。活塞的质量为m，横截面积为S，与隔板相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时，活塞上升了h，此时气体的温度为T₁。已知大气压强为P₀，重力加速度为g。

①加热过程中，若A气体内能增加了₁，求B气体内能增加量₂
②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T₂。求此时添加砂粒的总质量。

地面上的固定汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现用一水平力F将活塞缓慢地向右拉动．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是．

A．温度不变，所以气体每个分子动能都不变；

B．气体将吸收的热量全用来对外作功，但此过程不违反热力学第二定律；

C．压强变大，所以单位时间单位面积气体分子对气缸壁的碰撞次数变多；

D．因为外力F做了功，所以气体的内能变大。

一定质量的理想气体从状态 $A$经状态 $B$变化到状态 $C$，其 $p-\frac{1}{V}$图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量 $Q$。

湖水深10m，上下水温可认为相同，在湖底形成体积为1cm³的气泡，当气泡上升到湖面时的体积是多大（大气压强取1×10⁵Pa，湖水密度取1×10³kg/m³）？气泡在上升的过程中是吸热还是放热？简要说明你判断的理由。

下列说法正确的是（   ）

A．物体从外界吸收热量，其内能一定增加

B．物体对外界做功，其内能一定减少

C．气体温度升高时，每个分子运动速率都会增大

D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递

一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，T_A="300" K，气体从C→A的过程中做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与热力学温度成正比．求：

①气体处于C状态时的温度T_C；
②气体处于C状态时内能E_C．

[物理--选修3-3]

（1）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（最多选3个）。

A．	气体自发扩散前后内能相同
B．	气体在被压缩的过程中内能增大
C．	在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．	气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．	气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

（2）一热气球体积为 $V$ ，内部充有温度为 $T_a$ 的热空气，气球外冷空气的温度为 $T_b$ 。已知空气在1个大气压、温度 $T_0$ 时的密度为 ${\rho }_0$ ，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为 $g$ 。

（i）求该热气球所受浮力的大小；

（ii）求该热气球内空气所受的重力；

（iii）设充气前热气球的质量为 $m_0$ ，求充气后它还能托起的最大质量。

（1）如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b ， 其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中（ ）。

A.气体温度一直降低

B.气体内能一直增加

C.气体一直对外做功

D.气体一直从外界吸热

E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功

（2）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为 l ₁=18.0 cm和 l ₂=12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

[物理-选修3-3]

（1）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填"高于""低于"或"等于"）外界温度，容器中空气的密度__________（填"大于""小于"或"等于"）外界空气的密度。

（2）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 $0.13m^3$ ，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 $3.2\times {10}^{-2}{m}^3$ ，使用前瓶中气体压强为 $1.5\times {10}^7\mathit{Pa}$ ，使用后瓶中剩余气体压强为 $2.0\times {10}^6\mathit{Pa}$ ；室温温度为 $27℃$ 。氩气可视为理想气体。

（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（ii）将压入氩气后的炉腔加热到 $1227℃$ ，求此时炉腔中气体的压强。

如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的过程中，它对外界做功为W，外界向它传递的热量为Q。此过程中气体分子平均动能 (选增“增大”、“不变”或“减小”) ，W与Q满足的关系是 。

【改编】一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，T_A="300" K，气体从C→A的过程中做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与热力学温度成正比．求：

①气体处于C状态时的温度T_C；
②气体从C状态到B状态过程中放出的热量．

如图所示，A、B气缸的长度均为60 cm，截面积均为40 cm²，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．原来阀门关闭，A内有压强p_A = 2.4×10⁵ Pa的氧气．B内有压强p_B = 1.2×10⁵ Pa的氢气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．（假定氧气和氢气均视为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略，环境温度不变）求：

①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
②活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热（简要说明理由）.

一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图像如图所示，气体在状态A时的体积V₀＝2 m³，线段AB与p轴平行．
①求气体在状态B时的体积；
②气体从状态A变化到状态B过程中，对外界做功30 J，问该过程中气体吸热还是放热？传递的热量为多少？