新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第15单元11气体实验定律与热力学第一定律(人教版)

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A.活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B.活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C.活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D.活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
2.(多选)(2023浙江湖州二中模拟)某汽车机舱盖的支撑杆由汽缸和活塞组成。打开机舱盖时,汽缸内密闭气体膨胀,将机舱盖顶起。在此过程中,汽缸内气体可视为理想气体,忽略缸内气体与外界的热交换。对于汽缸内的气体,下列说法正确的是( )
A.压强减小
B.内能减小
C.分子势能减小
D.分子平均动能减小
3.(多选)(2023浙江嘉兴一模)一定量理想气体经历状态a→b→c,其过程如T-V图上的两条线段所示,则气体( )
A.a→b对外做功值小于吸收的热量
B.在状态b时的压强小于状态c时的压强
C.a→b→c过程气体分子的数密度一直变小
D.b→c过程每一个气体分子的动能都减小
4.(多选)一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A的循环过程。下列说法正确的是( )
A.A→B→C过程中,气体压强先减小后增大
B.C→D→A过程中,单位体积内分子数先不变后增加
C.整个循环过程中,气体对外界做的功小于外界对气体做的功
D.整个循环过程中,气体从外界吸热,内能不变
5.(2023浙江金丽衢十二校模拟)如图所示,一绝热汽缸竖直放置,汽缸内横截面积S=100 cm2的光滑绝热活塞封闭着一定质量的理想气体,在活塞上面放置一个物体,活塞和物体的总质量m=20 kg,在汽缸内部有一个阻值R=4 Ω的电阻丝,电阻丝两端的电压U=10 V,接通电源对缸内气体加热,经时间t=10 s将电源断开,接通电源的过程中活塞缓慢上升的高度h=15 cm。已知接通电源前缸内气体的热力学温度T0=300 K,体积V=3×10-3 m3,大气压强恒为p0=1×105 Pa,重力加速度大小g取10 m/s2,电阻丝产生的热量全部被气体吸收。求:
(1)加热后电源断开时缸内气体的热力学温度T;
(2)接通电源的过程中缸内气体增加的内能ΔE。
6.某工厂使用的圆柱形导热良好的汽缸静止在水平地面上,其简化剖面图如图所示,内有一质量m=10 kg、截面积S=0.01 m2、厚度不计的活塞,封闭有高度为h1=30 cm、温度为t=27 ℃的理想气体,已知汽缸质量为m0=20 kg,其深度足够,活塞不漏气且与缸壁无摩擦,外界大气压强为p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求开始时汽缸内封闭气体的压强p1。
(2)保持温度不变,用竖直向上的拉力缓慢提拉活塞,当汽缸恰好离开地面时,求缸内气体的高度h2。
(3)在(2)的过程中,汽缸内封闭气体与外界发生热交换为100 J,请判断气体是吸热还是放热,气体对外做功为多少?
7.(2023浙江温州二模)图甲为汽车中使用的氮气减振器,汽缸中充入氮气后,能有效减少车轮遇到冲击时产生的高频振动。它的结构简图如图乙所示,汽缸活塞横截面积S=40 cm2,活塞及支架质量m=1 kg,汽缸缸体导热性良好。现为了测量减震器的性能参数,将减震器竖直放置,充入氮气后密闭,活塞被卡环卡住,缸体内氮气处于气柱长度L=20 cm、压强pA=4.0×105 Pa的状态A,此时弹簧恰好处于原长。现用外力F向下压活塞,使其缓慢下降h=4 cm,气体达到状态B。从状态A到状态B过程气体放出热量Q=71.4 J。汽缸内的氮气可视为理想气体,不计摩擦和外界温度变化,大气压强取p0=1.0×105 Pa,弹簧劲度系数k=1.0×104 N/m,重力加速度取10 m/s2。求:
(1)状态B气体的压强pB;
(2)气体处于状态B时外力大小F;
(3)状态A到状态B过程外界对气体做的功W。
参考答案
热点练(十一) 气体实验定律与热力学第一定律
的综合应用
1.A 解析 根据题意可知,活塞迅速下压时外界对气体做功且来不及热交换,根据热力学第一定律,汽缸内气体的内能增大,温度升高,气体的体积减小,则气体压强增大。故选A。
2.ABD 解析 根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体将机舱盖顶起,即气体对外做功,Wh1
可知封闭气体体积变大,对外做功,所以气体是吸热的,有W=|Q|=100J
即气体对外做功为100J。
7.答案 (1)5×105Pa (2)1 990 N (3)71.4 J
解析 (1)汽缸缸体导热性良好,可知从状态A到状态B,气体发生等温变化,则有
pASL=pBS(L-h)
解得状态B气体的压强为
pB==5×105Pa。
(2)活塞和支架处于平衡状态,则有
F+p0S+mg=pBS+kh
代入数据解得
F=1990N。
(3)汽缸缸体导热性良好,可知从状态A到状态B,气体发生等温变化,气体内能不变,根据热力学第一定律可得
ΔU=W-Q=0
解得外界对气体做的功为
W=Q=71.4J。