高中物理热力学第一定律试题

如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm。已知大气压强为P0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l1’=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。

高压锅加热到一定程度，高压水汽会冲开气阀喷出，高压水汽喷出的过程      。（填选项前的字母）

A．喷出的水汽体积增大，温度降低，压强减小

B．喷出的水汽气压减小，大气对水汽做正功，内能增大

C．水汽刚喷出的短暂时间里，水汽对外做正功，吸热，内能增加

D．水汽刚喷出的短暂时间里，水汽对外做负功，放热，内能减小

（9 分）如图所示，将一个绝热的汽缸竖直放在水平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭一定质量的气体．在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为m，活塞的横截面积为S．已知外界的大气压为P₀，不计活塞和汽缸之间摩擦．在汽缸内部有一阻值为R的电阻丝，电源的电压为U，在接通电源t时间后，发现活塞缓慢上升h高度．已知重力加速度为g，求
①外界对气体做多少功；②在这一过程中气体的内能改变了多少？

如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时

A．气体内能一定增加          B．气体压强变大    
C．气体对外界做功        D．气体对外界放热

（1）下列关于热现象的描述正确的是（     ）
a.根据热力学定律，热机的效率可以达到100%
b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
c.温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
d.物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
（2）我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米，再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水温度的变化，如图所示，导热性良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T_o=300K，压强P₀="1" atm，封闭气体的体积V_o=3m²。如果将该气缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体。

①求990m深处封闭气体的体积（1 atm相当于10m深的海水产生的压强）。
②下潜过程中封闭气体___________(填“吸热”或“放热”)，传递的热量__________（填“大于”或“小于”）外界对气体所做的功。

(1)(4分)我国已开展空气中PM 2.5浓度的监测工作。PM 2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进人血液对人体形成危害，矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM 2.5的主要原因。下列关于PM 2.5的说法中正确的                    (填写选项前的字母)

A．PM 2.5在空气中的运动属于分子热运动

B．温度越高，PM 2.5的无规则运动越剧烈

C．PM 2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈

D．由于周围大量空气分子对PM 2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动

（2）(8分)如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S0 。初始时气体的温度为T0，活塞与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时活塞下降了h，已知大气压强为p0，重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦。求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量。（题中各物理量单位均为国际单位制单位）

如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的p-V图像。已知A→B过程中，理想气体内能变化量为25J，吸收的热量为50J，则该过程气体对外界做功为     J，A→C过程气体吸收热量为     J。

下列说法正确的是

A．液体中悬浮的无规则运动称为布朗运动

B．液体分子的无规则运动称为布朗运动

C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加

D．物体对外界做功，其内能一定减少

[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？