第三章 2、3
基础巩固练
25分钟·满分60分
一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分) 1．第一类永动机是不可能制成的，这是因为( C ) A．不符合机械能守恒定律 C．违背了热力学第一定律
B．做功产生的热量不符合热功当量 D．找不到合适的材料和合理的设计方案
解析：第一类永动机违背了热力学第一定律，所以是不可能制成的。故选项C正确。 2．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( B )
A．降低 C．不变
B．升高 D．无法确定
解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加。
3．(2021·浙江金华三校高二下学期检测)如图所示，给旱区送水的消防车停于水平地面。在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( A )
A．从外界吸热 C．分子平均动能减小
B．对外界做负功 D．内能增加
解析：缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q＞0，气体从外界吸热，选项A正确。
4．(多选)(2021·甘肃省民勤县校级期中)下面关于能量转化的说法中，正确的是( BD )
A．在炉子上放一壶水，将水加热到50 ℃是机械能转化为内能的过程
B．将一杯热水倒入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程
C．冬日，人们在太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为机械能的过程
D．节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起，是化学能转化为内能又转化为机械能的过程 解析：在炉子上放一壶水，将水加热到50 ℃是化学能转化为内能的过程，故A错误；将一杯热水倒入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程，故B正确；冬日，人们在太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为内能的过程，故C错误；节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起，是化学能转化为内能又转化为机械能的过程，故D正确。
5．(多选)据××报报道：一小男孩睡觉时，将压在臀部下面的打火机焐炸，丁烷气体外泄，致使屁股局部速冻成伤。请你运用学过的热学知识判断下列说法正确的是( ABD )
A．焐炸是因为打火机内丁烷液体变热汽化，体积增加，压强增大而爆炸 B．焐炸的过程符合热力学第一定律
C．××报关于局部速冻成伤的报道不符合科学道理
D．爆炸后，丁烷外泄并迅速汽化吸热，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤 解析：丁烷液体变热汽化，体积增加，压强增大而爆炸，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤。
6．(多选)(2021·河北省衡水中学高三下学期第二次调研)一定质量的理想气体从状态
a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V—T图像如图所示，pa、pb、pc分别表
示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是( AB )
A．过程a到b中气体一定吸热 B．pc＝pb＞pa
C．过程b到c气体吸收热量
D．过程b到c中每一个分子的速率都减小
解析：过程ab中气体的体积不变，没有做功，温度升高，内能增大，所以气体一定吸热，故A正确；设a状态的压强为pa，则由理想气体的状态方程可知所以pb＝3pa，同理
pa·3V0pb·3V0
＝ T03T0
pa·3V0pC·V0
＝，解得pc＝3pa，所以pc＝pb＞pa ，故B正确；过程bT0T0
到c，温度降低，内能减小；体积减小，外界对气体做功，则气体放出热量，故C错误；温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程bc中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误。
二、非选择题(共24分)
7．(10分)如图所示为一定质量理想气体的p－V图像，气体状态由A经B到C的变化
过程中，气体吸收了420 J热量，对外做功400 J。已知状态A的温度为300 K。求气体：
(1)内能改变的数值； (2)状态C的温度TC。
答案：(1)增加20 J (2)240 K 解析：(1)由热力学第一定律 ΔU＝Q＋W＝420 J－400 J 解得ΔU＝20 J
ΔU为正，则气体内能增加。 (2)由理想气体状态方程：
pAVApCVC＝ TATC解得状态C的温度：TC＝240 K。
8．(14分)(2020·驻马店期末)封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经B变到状态C，其体积与热力学温度T关系如图所示。该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0、温度为T0。已知O、A、C三点在同一直线上，阿伏伽德罗常数为NA，求：
(1)若在A→C过程中，气体对外做功为5 J，内能增加9 J，则气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
(2)在状态C，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态C的温度为多少？该气体的分子数为多少？
答案：(1)吸热；14 J 2ρV0
(2)2T0；NA
M解析：(1)由热力学第一定律可知，ΔU＝W＋Q，解得
Q＝14 J，气体吸热14 J。
(2)气体在状态A、C压强相等，根据盖－吕萨克定律可知，＝。解得TC＝2T0。 在状态C，气体质量为m＝ρ×2V0，则分子数为
V0VCT0TCm2ρV0N＝NA＝NA。 MM 能力提升练
15分钟·满分40分
一、选择题(本题共2小题，每题7分，共14分)
1．如图所示，有一导热性良好的气缸放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计，气缸内用一定质量的活塞封闭了一定质量的气体，忽略气体分子间的相互作用(即分子势能视为零)，忽略环境温度的变化，现缓慢推倒气缸，在此过程中( A )
A．气体吸收热量，内能不变 B．气缸内分子的平均动能增大
C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多 D．气缸内分子撞击气缸壁的平均作用力增大
解析：由题图可知，该过程气体对外做功，由于忽略环境温度变化，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，内能不变。A正确。
2．(多选)(2021·河北省邢台市一中高二下学期检测)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( AB )
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，气体分子的平均动能不变
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，D项错误。
二、非选择题(共26分)
3．(12分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开
容器盖后，“砰”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。试分析：
(1)将容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。
(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
答案：(1)927 ℃ (2)减少 35 kJ 解析：(1)根据查理定律：＝
p1p2
T1T2
p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0。
解得：T2＝1 200 K，则t2＝927 ℃。 (2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W
得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ。
4．(14分)绝热气缸倒扣在水平地面上，缸内装有一电热丝，缸内有一光滑的绝热活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞下吊着一重为G的重物，活塞重为G0，活塞的截面积为S，开始时封闭气柱的高为h，气体的温度为T1，大气压强为p0。现给电热丝缓慢加热，若气体吸收热量Q时，活塞下降了h，求：
(1)气体的温度升高多少； (2)气体的内能增加多少？
答案：(1)T1 (2)Q＋(G＋G0)h－p0Sh
解析：(1)气体初状态的参量为：V1＝hS，T1；气体末状态参量为：V2＝2hS，T2 气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律得：＝ 解得：T2＝2T1，故气体的温度升高ΔT＝T2－T1＝T1。 (2)封闭气体的压强为：p＝p0－
V1V2
T1T2
G＋G0
S加热过程气体对外做功为：
W＝FS＝pSh＝(p0S－G－G0)h
由热力学第一定律得：
ΔU＝－W＋Q＝Q＋(G＋G0)h－p0Sh。
