高中物理热力学第一定律综合题

[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。

[物理--选修3-3]

（1）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a。下列说法正确的是________（填正确答案标号．最多选3个）。

A．	在过程ab中气体的内能增加
B．	在过程ca中外界对气体做功
C．	在过程ab中气体对外界做功
D．	在过程bc中气体从外界吸收热量
E．	在过程ca中气体从外界吸收热量

（2）一种测量稀薄气体压强的仪器如图（左）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 $K_1$ 和 $K_2$ 。 $K_1$ 长为 $l$ ，顶端封闭， $K_2$ 上端与待测气体连通； $M$ 下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时， $M$ 与 $K_2$ 相通；逐渐提升R，直到 $K_2$ 中水银面与 $K_1$ 顶端等高，此时水银已进入 $K_1$ ，且 $K_1$ 中水银面比顶端低 h，如图（右）所示。设测量过程中温度、与 $K_2$ 相通的待测气体的压强均保持不变，已知 $K_1$ 和 $K_2$ 的内径均为 d， $M$ 的容积为 $V_0$ ，水银的密度为 $\rho$ ，重力加速度大小为g。求：

（i）待测气体的压强；

（ii）该仪器能够测量的最大压强。

（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—物理3—3]
如图所示，用横截面积为S的活塞在气缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为m。在活塞上施加恒力F推动活塞，使气体体积减小。
（1）设上述过程中气体温度保持不变，则气缸内的气体压强       （选填“增大”、“减小”或“不变”），按照分子动理论从微观上解释，这是因为           。
（2）设上述过程中活塞下降的最大高度为△h，气体放出找热量为Q₀，外界大气压强为p₀，试求此过程中被封闭气体内能的变化△U。
 

子弹以200 m／s的速度射入固定的木板，穿出时速度为100 m／s.若子弹减少的机械能完全转化为内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少?已知子弹的比热容为130 J／(kg·℃).

一定量的气体从外界吸收热量2.66×10⁵ J，内能增加4.25×10⁵ J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？

一定质量的气体从外界吸收了4.2×10⁵ J的热量,同时气体对外做了6×10⁵ J的功.问:
(1)物体的内能增加还是减少?变化量是多少?
(2)分子势能是增加还是减少?
(3)分子的平均动能是增加还是减少?

在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水蒸气，其体积由1.043 cm³变为1 676 cm³,已知水的汽化热为2 263.8 J/g.求：
（1）体积膨胀时气体对外界做的功W；
（2）气体吸收的热量Q；
（3）气体增加的内能ΔU.

一定质量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:
(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?
(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?

水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6 000 m³，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率.（g取10 m/s²）

如图所示的传动装置中,皮带始终保持v="3" m/s的速度水平匀速前进.m="1" kg的物体无初速地放到皮带上A处,若物体与皮带的动摩擦因数μ=0.15,A、B相距s="4.5" m,问:

(1)物体从A运动到B需多少时间?(取g="10" m/s²)
(2)物体从A运动到B的过程中,由于摩擦产生的热量为多少?

如图所示,一颗质量为m="10" g的子弹以水平速度v₀="200" m/s击穿一个静止的沙袋后,速度减小为v="100" m/s.沙袋击穿后,上升的最大高度为h="0.2" m.取g="10" m/s²,求:

(1)沙袋的质量.
(2)这一过程中系统的内能增加了多少?

如图11-5-4所示，一个质量m="100" g的金属块恰能从一个长L="4" m、倾角θ=30°的斜面的顶端匀速下滑到底端，损失的机械能有20%被金属块吸收，求在下滑过程中产生的内能及金属块升高的温度.〔金属块的比热容c="98" J/(kg·℃)〕J

图11-5-4

太阳与地球的距离为1.5×10¹¹ m，地球半径为6.37×10⁶ m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×10²⁴ J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×10⁶ J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.
（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以mm表示，球面积为4πR²）;
（2）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明三个理由.

在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g水由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm³变成1 676 cm³，已知水的汽化热为2 263.8 J/g，试求：
（1）体积膨胀时气体对外界做的功W；
（2）气体吸收的热量；
（3）气体增加的内能ΔU.