課時(shí)評價(jià)作業(yè)(九)熱力學(xué)第一定律A級基礎(chǔ)鞏固1．(多選)氣體內(nèi)能是所有氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和勢能的總和，其大小與氣體的狀態(tài)有關(guān)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子間勢能分別取決于氣體的哪些因素，下列說法不正確的是()A．溫度和體積 B．體積和壓強(qiáng)C．溫度和分子間距離 D．溫度和壓強(qiáng)解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．溫度高，分子平均動(dòng)能大．分子間勢能與分子間距離r有關(guān)，分子間距離r變化，分子間勢能就發(fā)生變化，所以A、C正確．答案：BD2．下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是()解析：當(dāng)分子間距離r等于平衡距離r0時(shí)，分子間作用力f為零，分子勢能Ep最小，故選項(xiàng)B正確．答案：B3.(2023·廣東汕頭統(tǒng)考模擬)(多選)隨著近年疫情影響，越來越多的人開始注意呼吸道的清潔衛(wèi)生．如圖為一款瓶罐式鼻腔噴霧器，它通常借用瓶內(nèi)氣壓將生理鹽水送入鼻孔，借助于生理鹽水自身的殺菌作用及水流的沖擊力，將鼻腔內(nèi)污垢排出，從而使鼻腔恢復(fù)正常的生理環(huán)境，達(dá)到保護(hù)鼻腔的目的．瓶內(nèi)氣囊中的氣體可看作理想氣體，以下說法正確的是()A．向外噴霧時(shí)，因?yàn)闅怏w對外做功，罐身溫度略降B．向外噴霧時(shí)，因?yàn)闅怏w向外散熱，罐身溫度略降C．使用后放置一小段時(shí)間，罐內(nèi)氣體內(nèi)能較使用前減少D．使用后放置一小段時(shí)間，罐內(nèi)氣體內(nèi)能與使用前相同解析：向外噴霧時(shí)，瓶內(nèi)液體減少，瓶內(nèi)氣體體積增大，氣體對外做功，氣體內(nèi)能減少，故而氣體吸熱，罐身溫度略降，A正確，B錯(cuò)誤；使用后放置一小段時(shí)間，罐內(nèi)外溫度相同，平均動(dòng)能不變，但質(zhì)量減小，相同體積內(nèi)的分子數(shù)減小，導(dǎo)致罐內(nèi)氣體內(nèi)能與使用前減小，D錯(cuò)誤，C正確．答案：AC4.如圖所示，用細(xì)繩將一個(gè)導(dǎo)熱良好且開口向下的氣缸懸掛在天花板上，氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的氣體(不計(jì)氣體分子之間的相互作用力)，氣缸內(nèi)活塞可以自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛個(gè)沙桶，當(dāng)沙桶裝滿細(xì)沙時(shí)，活塞恰好靜止，外部環(huán)境溫度恒定．給沙桶底部開一小孔，細(xì)沙緩慢漏出，則在此過程中()A．氣缸內(nèi)氣體體積減小，溫度降低B．氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能不變C．外界對氣體做功，氣體溫度升高D．氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能減少解析：以活塞為研究對象，根據(jù)平衡條件有pS＋mg＝p0S，解得p＝p0－eq\f(mg,S)，細(xì)沙漏出，mg減小，可知p增大；氣缸導(dǎo)熱良好，則溫度不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝c，則V減小；體積減小，外界對氣體做功，不計(jì)氣體分子之間的相互作用力則忽略分子勢能，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變則氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w放熱，故B正確．答案：B5．(2023·河北唐山開灤第二中學(xué)高三期末)加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．壓強(qiáng)減小，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大C．吸收熱量，內(nèi)能增大D．對外做功，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小解析：質(zhì)量一定的氣體，體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，由eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)可知，溫度升高，內(nèi)能增加，分子平均動(dòng)能增加，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，A、B錯(cuò)誤；溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，又因?yàn)闅怏w的體積不變，故對外不做功，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，氣體從外界吸收熱量，C正確，D錯(cuò)誤．答案：C6.(2023·全國高三專題練習(xí))如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)．在此過程中()A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少B．氣體不做功，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D．外界對氣體做功，內(nèi)能增加解析：因b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體對外界不做功，由于容器絕熱，則內(nèi)能不變，故A、D錯(cuò)誤，B正確；稀薄氣體可看作理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的內(nèi)能不變，溫度也不變，由p1V1＝p2V2，又V1<V2，知p1>p2.即氣體壓強(qiáng)變小，故C錯(cuò)誤．答案：BB級能力提升7．(2023·湖北高三統(tǒng)考期末)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p-V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點(diǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的溫度不相同B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的溫度之比為3∶4C．a(chǎn)→c過程中外界對氣體做功D．a(chǎn)→c過程中氣體向外界放熱解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，氣體的溫度與pV值成正比，由于a、c兩點(diǎn)pV值相等，故a、c兩點(diǎn)溫度相等，A錯(cuò)誤；由eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)，得Ta∶Tb＝3∶4，B正確；由a到c氣體體積變大，氣體對外做功，內(nèi)能不變，氣體從外界吸熱，C、D錯(cuò)誤．答案：B8．(2023·高三課時(shí)練習(xí))(多選)如圖所示，電路與一絕熱密閉氣缸相連，R為電阻絲，氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，外界大氣壓恒定．閉合電鍵后，絕熱活塞K緩慢且無摩擦地向右移動(dòng)，則下列說法正確的是()A．氣體的內(nèi)能增加B．氣體分子平均動(dòng)能不變C．電阻絲放出的熱量等于氣體對外所做的功D．氣體的壓強(qiáng)不變E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對器壁單位面積的撞擊次數(shù)減少解析：活塞可無摩擦滑動(dòng)，外界大氣壓強(qiáng)不變，故氣體為等壓變化，活塞緩慢向右移動(dòng)過程中，氣體體積增大，故溫度一定升高，氣體內(nèi)能增加，故A正確，D正確；電阻絲向氣體放熱，氣體溫度升高，而理想氣體內(nèi)能只取決于分子動(dòng)能，氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，故B錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，電阻絲向氣體放出的熱量一定大于對外做功，故C錯(cuò)誤；氣體體積變大，故氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的撞擊次數(shù)減小，故E正確．答案：ADE9．(2023·山東淄博統(tǒng)考模擬)如圖所示為針對新冠疫情設(shè)計(jì)的消殺噴藥裝置，內(nèi)部裝有2L藥液，上部密封壓強(qiáng)為1atm的空氣0.5L，保持閥門關(guān)閉，再充入1atm的空氣0.1L．假設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變，外部大氣壓強(qiáng)為1atm，下列說法正確的是()A．充氣后，密封氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.1atmB．充氣后，密封氣體的分子平均動(dòng)能增加C．打開閥門后，密封氣體對外界做正功D．打開閥門后，密封氣體向外界放熱解析：把充入的氣體和原氣體作為整體，氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得p0(V1＋V2)＝p1V1，解得p1＝1.2atm，故A錯(cuò)誤；溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度不變，所以分子的平均動(dòng)能不變，故B錯(cuò)誤；充氣后封閉氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.2atm，大于大氣壓強(qiáng)，所以打開閥門后，氣體膨脹，對外界做功，故C正確；打開閥門后，密封氣體對外做功，溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體從外界吸熱，故D錯(cuò)誤．答案：C10．(2023·江蘇南通海安高級中學(xué)高三開學(xué)考試)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，其中A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程，這就是熱機(jī)的“卡諾循環(huán)”，則()A．B→C過程氣體壓強(qiáng)減小僅是因?yàn)闅怏w分子的數(shù)密度減小B．B→C過程速率大的分子比例在增加C．B→C過程氣體對外做功大于D→A過程外界對氣體做功D．C→D過程放出的熱量小于A→B過程吸收的熱量解析：由于B→C過程為絕熱過程(Q＝0)，由圖知?dú)怏w體積增大，氣體對外做功(W<0)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體內(nèi)能減小，則溫度降低，氣體分子平均動(dòng)能減小，根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知，氣體壓強(qiáng)減小不僅是因?yàn)闅怏w分子的數(shù)密度減小，還因?yàn)闅怏w分子平均動(dòng)能也減小了所共同引起的，故A錯(cuò)誤．由選項(xiàng)A分析可知，B→C過程中氣體的溫度降低，氣體分子平均動(dòng)能減小，則速率大的分子比例在減小，故B錯(cuò)誤．由于A→B為等溫過程，所以氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能等于狀態(tài)B的內(nèi)能，由于B→C和D→A為絕熱過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，B→C過程氣體對外做功等于D→A過程外界對氣體做功，故C錯(cuò)誤．由圖知?dú)怏w在C→D過程等溫壓縮，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放熱；氣體A→B過程等溫膨脹，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱；由于p-V圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示氣體做的功，由圖像可知，一個(gè)“卡諾循環(huán)”中，氣體對外做的功大于外界對氣體所做的功，即W<0，由于一個(gè)“卡諾循環(huán)”氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，則一個(gè)“卡諾循環(huán)”中氣體吸收的熱量Q>0，即C→D過程放出的熱量小于A→B過程吸收的熱量，故D正確．答案：DC級拓展創(chuàng)新11．(2023·四川成都石室中學(xué)模擬)如圖所示，柱形絕熱氣缸固定在傾角為37°的斜面上，氣缸深度為H＝4cm，氣缸口有固定卡槽．氣缸內(nèi)用質(zhì)量為m＝1kg、橫截面積為S＝0.5cm2的絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)活塞距氣缸底部的距離為eq\f(H,2)，氣缸內(nèi)氣體溫度為T0.現(xiàn)通過氣缸底部的電熱絲(體積可忽略)緩慢對氣體加熱，一直到氣體溫度升高到3T0.加熱過程中通過電熱絲的電流恒為I＝0.2A，電熱絲電阻為R＝1Ω，加熱時(shí)間為t＝1min，若電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收．大氣壓強(qiáng)恒為p0＝1.0×105Pa，不計(jì)活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿氣缸壁無摩擦滑動(dòng)且不漏氣．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)氣體溫度升高到3T0時(shí)的壓強(qiáng)；(2)氣體溫度從T0升高到3T0的過程中增加的內(nèi)能．解析：(1)初始時(shí)活塞受力平衡，有p1S＝p0S＋mgsin37°，解得p1＝2.2×105Pa.活塞達(dá)到卡槽前壓強(qiáng)恒為p1，由蓋呂薩克定律有eq\f(S·\f(H,2),T0)＝eq\f(SH,T1)，解得T1＝2T0.活塞達(dá)到卡槽后體積不變，由查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,3T0)，解得p2＝3.3×105Pa.(2)電熱絲產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝2.4J，氣體對外做功W＝p1S·eq\f(H,2)＝0.22J.由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w增加的內(nèi)能ΔU＝Q－W，解得ΔU＝2.18J.答案：(1)3.3×105Pa(2)2.18J12．(2023·山西高三校聯(lián)考階段練習(xí))2022年11月1日，“夢天”實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體在軌完成交會(huì)對接．空間站中供航天員進(jìn)入太空或從太空返回時(shí)用的氣密性裝置——?dú)忾l艙的示意圖如圖所示，座艙M和氣閘艙N的容積相同，M中充滿壓強(qiáng)為p的空氣(視為理想氣體)，N內(nèi)為真空．當(dāng)航天員打開閥門K后，空氣從M向N擴(kuò)散，最終達(dá)到