1、1第 2讲 热力学定律与能量守恒基础巩固1.(2017北京东城一模,13)能直接反映分子平均动能大小的宏观物理量是( )A.物体的温度 B.物体的体积C.物体的压强 D.物体所含分子数2.(2015北京理综,13,6 分)下列说法正确的是( )A.物体放出热量,其内能一定减小B.物体对外做功,其内能一定减小C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变3.(2017北京西城一模,13)下列说法正确的是( )A.液体分子的无规则运动称为布朗运动B.两分子间距离减小,分子间的引力和斥力都减小C.热力学温度 T与摄氏温度 t的关系是 T=t+273.15
2、 KD.物体对外做功,其内能一定减小4.(2013北京理综,13,6 分)下列说法正确的是( )A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少5.(2017北京丰台二模,13)下列说法中不正确的是( )2A.布朗运动不是分子的热运动B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大C.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都增大D.气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁持续频繁地撞击6.(2017北京石景山一模,14)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示。假设袋内气
3、体与外界没有热交换,当充气袋四周被挤压时,袋内气体( )A.对外界做负功,内能增大B.对外界做负功,内能减小C.对外界做正功,内能增大D.对外界做正功,内能减小7.如图是密闭的汽缸,外力推动活塞 P压缩气体,对缸内气体做功 800 J,同时气体向外界放热 200 J,缸内气体的( )A.温度升高,内能增加 600 JB.温度升高,内能减少 200 JC.温度降低,内能增加 600 JD.温度降低,内能减少 200 J综合提能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
4、回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是( )3A.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.景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体,在此压缩过程中( )A.气体温度升高,压强不变B.气体温度升高,压强变大C.气体对外界做正功,气体内能增加D.外界对气体做正功,气体内能减少3.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N 两筒间密闭了一定质量的气体,M 可沿 N的内壁上
5、下滑动。设筒内气体不与外界发生热交换,在 M向下滑动的过程中( )A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小4.(2017北京朝阳二模,24,20 分)科学精神的核心是对未知的好奇与探究。小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据。她以氦气为研究对象进行了一番探究。经查阅资料得知:第一,理想气体的模型为气体分子可视为质点,分子间除了相互碰撞外,分子间无相互作用力;第二,一定质量的理想气体,其压强 p与热力学温度 T的关系式为 p=nkT,式中 n为单位体积内气体的分子数,k为常数。她猜想
6、氦气分子的平均动能可能跟其压强有关。她尝试从理论上推导氦气的压强,于是建立如下模型:如图所示,正方体容器静止在水平面上,其内密封着理想气体氦气,假设每个氦气分子的质量为 m,氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,分子的速度方向都与器壁垂直,且速率不变。4请根据上述信息帮助小君完成下列问题:(1)设单位体积内氦气的分子数为 n,且其热运动的平均速率为 v。a.求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小 I;b.求该正方体容器内氦气的压强 p;c.请以本题中的氦气为例推导说明:温度是分子平均动能(即 mv2)的标志。12(2)小君还想继续探究机械能的变化对氦气温度的影响,于是进行了
7、大胆设想:如果该正方体容器以水平速度 u匀速运动,某时刻突然停下来,若氦气与外界不发生热传递,请你推断该容器中氦气的温度将怎样变化?并求出其温度变化量 T。5答案精解精析基础巩固1.A 温度是分子平均动能大小的标志。2.C 根据热力学第一定律 U=Q+W 判断,只有 C项正确。3.C 悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动,A 错。两分子间距离减小,分子间的引力和斥力都增大,B 错。由热力学第一定律 U=W+Q 可知,物体对外做功,内能不一定减小,D 错。4.A 布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的无规则运动,而不是液体分子的运动,故 A选项正确,B 选项错误;由热力学第一定律 U=W+Q
8、 知,若物体从外界吸收热量同时对外做功,其内能可能不变,也可能减少,还可能增加,C 选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能可能增加,也可能不变,还可能减少,D 选项错误。5.C 当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,C 错。6.A 无热交换 Q=0,被挤压 W0,即外界对气体做功。由热力学第一定律 U=W+Q,可知 U0,内能增加。7.A 根据热力学第一定律,气体内能增量 U=W+Q=800 J-200 J=600 J,对于一定质量的理想气体,内能增加温度必然升高,故 A选项正确。综合提能1.ABD 气体自发扩散时不对外做功,W=0,汽缸绝热,Q=0,由热力学第一定律得 U=W+
9、Q=0,故气体内能不变,选项 A正确,C 错误;气体被压缩的过程中体积缩小,外界对气体做功,W0,Q=0,故 U0,气体内能增大,故理想气体的温度升高,则分子平均动能增大,选项 B、D 正确,选项 E错误。2.B 对封闭气体,猛推推杆压缩气体的过程中,外界对气体做正功,时间极短,热传递不计,即 Q=0,由U=W+Q 可知内能增大,温度升高,压强变大,故只有 B正确。3.A 在 M向下滑动的过程中,M、N 内被封闭气体体积减小,所以外界对气体做功。由热力学第一定律及M、N 内气体与外界没有热交换可知外界对气体做功,气体内能一定增加。故 A正确,B、C、D 错误。4. 答案 见解析解析 (1)a.
10、对与器壁碰撞的一个氦气分子,由动量定理可得:I=2mv(3 分)b.设正方体容器某一侧壁面积为 S,则 t 时间内碰壁的氦气分子数为:N= nSvt16由动量定理得:Ft=NI6由牛顿第三定律可得:器壁受到的压力 F=F由压强的定义式得:p= 联立式得:p= nmv2(7 分)13c.由于压强 p和热力学温度 T的关系式为 p=nkT联立式得 Ek= mv2= kT12 32由式可得:分子的平均动能 Ek与热力学温度 T成正比,故温度是分子平均动能的标志。(4 分)(2)设正方体容器中有 N个氦气分子,当氦气随容器匀速运动时,整个气体机械运动的动能为 (Nm)12u2,设此时氦气的温度为 T1,容器内氦气的内能等于分子热运动的动能之和即 N kT1。32当氦气随容器突然停止时,气体机械运动的动能为零,设此时氦气温度为 T2,则该容器内氦气的内能为 N kT2。32根据能量转化与守恒定律有:(Nm)u2+ NkT1= NkT212 32 32解得:T=T 2-T1= 23所以氦气温度升高,升高的温度为T= (6分)23
