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3-3】 如图所示，质量为m=10kg的活塞将一定质量的理想气体密封在气缸中，开始时活塞距气缸底高度 =40cm．此时气体的温度=300K．现缓慢给气体加热，气体吸收的热量Q=420J，活塞上升到距气缸底=60cm．已知活塞面积,大气压强=1.O10⁵Pa，不计活塞与气缸之间的摩擦，g取lOm／．求
(1)当活塞上升到距气缸底时，气体的温度T₂
(2)给气体加热的过程中，气体增加的内能△U

（1）重新平衡时空气柱的长度为多少？
（2）若在压缩气体的过程中，向外散失的热量为18J，则气体的内能增加多少？

如图所示为一简易火灾报警装置。其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27℃时，空气柱长度L₁为20cm，水银上表面与导线下端的距离L₂为10cm，管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cm水银柱高。
（1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
（2）若水银柱上升过程中，被封闭气体吸收热量9×10^-2J，对外做功6×10^-2J，求封闭气体内能的变化量。
（3）如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的变化？

[物理3—3]
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S，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，活塞上升上h，此时气体的温为T₁。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：
（1）气体的压强。
（2）加热过程中气体的内能增加量。
（3）现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m₀时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度。

(选修模块3-3)(15分)


（1）下列说法中正确的是          

A．扩散运动向着更为无序的方向进行，是可逆过程

B．物体的内能取决于温度、体积和物质的量

C．分子间作用力随分子间距离的增大而减小

D．液晶对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化

（2）一定质量的理想气体从状态(p₁、V₁)开始做等温膨胀，状
态变化如图中实线所示．若该部分气体从状态(p₁、V₁)开始
做绝热膨胀至体积V₂，则对应的状态变化图线可能是图中虚
线（选填图中虚线代号）．（　　　）                                             
（3）如图所示，一定质量的理想气体用不导热的活塞封闭在内壁
光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞
质量m，横截面积S，外界大气压强p₀，重力加速度g．开始
时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电
热丝两端电压为U，通过的电流为I．经过时间t，活塞缓慢向
上移动距离L₀．
求：①气体对外所做的功；
②气体内能的增量．        

（物理选修模块3-3）
为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1 atm，气体体积为2 L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4 L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。
（1）求此时航天服内的气体压强。
（2）由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热，为什么?

（选修3—3模块）
（1）在以下各种说法中，正确的是                  

A．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动

B．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力

C．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征

D．自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性

E．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的压强增大
（2）有一气缸放在地面上，其截面积为S. 用一不计重力的活塞将一定质量的理想气体密封在缸内，被封的气柱长H₀，气体此时的温度为T₀，外界大气压强为P₀。现将一质量为m的小物块轻轻放在活塞上,结果活塞下降了ΔH后静止.不计活塞与缸壁间的摩擦,气缸绝热.
① 气体的内能增加了多少？
② 求气体末态的温度为多少?

(1)求教室内的温度；
(2)若气体从状态n变化到状态b的过程中，内能增加了
560J，求此过程中气体吸收的热量．

（1）要估算气体分子间的平均距离，需选用             组物理量。
A．阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和质量
B．阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和密度
C．河伏伽德罗常数，气体的质量和体积
D．气体的密度、体积和摩尔质量
（2）如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由B变化到C。已知状态A的温度为300K。
①求气体在状态B的温度；
②由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热?简要说明理由。