余幼时即嗜学。家贫,无从致书以观,每假借于藏书之家,手自笔录,计日以还。天大寒,砚冰坚,手指不可屈伸,弗之怠。录毕,走送之,不敢稍逾约。以是人多以书假余,余因得遍观群书。既加冠,益慕圣贤之道。又患无硕师名人与游,尝趋百里外,从乡之先达执经叩问。先达德隆望尊,门人弟子填其室,未尝稍降辞色。课时作业十五
1.(2017·昆明摸底)(1)下列说法中正确的是________.(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.-2 ℃时水已经结为冰,水分子停止了热运动 B.物体温度越高,物体内部分子热运动的平均动能越大 C.内能不同的物体,物体内部分子热运动的平均动能可能相同 D.一定质量的气体分子的平均速率增大,气体的压强可能减小 E.热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态 (2)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化.
(ⅰ)已知从A到B的过程中,气体对外放出600 J的热量,则从A到B,气体的内能变化了多少?
(ⅱ)试判断气体在状态B、C的温度是否相同.如果知道气体在状态C时的温度TC=300 K,则气体在状态A时的温度为多少?
解析 (1)分子做永不停息的无规则热运动,A错误;物体温度越高,分子的平均动能就越大,物体的内能不同,但温度可能相同则物体分子热运动的平均动能相同,选项B、C正确;一定质量的气体分子的平均速率增大,气体分子温度升高,但压强与温度和体积均有关,若气体的体积也增大,则压强不一定增大,也可能减小,选项D正确;处于热平衡的系统温度保持不变,但是压强和体积等物理量可以改变,故E错误.
(2)(ⅰ)从A到B,外界对气体做功,有
W=pΔV=15×104×(8-2)×10-3 J=900 J
根据热力学第一定律,内能的变化量 ΔU=W+Q=900 J-600 J=300 J (ⅱ)根据理想气体状态方程有代入数据可得TB=TC 根据理想气体状态方程有
pBVBpCVC= TBTCpAVApCVC= TATC代入数据可得TA=1 200 K
答案 (1)BCD (2)(ⅰ)300 J (ⅱ)1 200 K
2.(2017·广东华南三校联考)(1)下列说法正确的是__________.(填正确答案标号.选对1
余幼时即嗜学。家贫,无从致书以观,每假借于藏书之家,手自笔录,计日以还。天大寒,砚冰坚,手指不可屈伸,弗之怠。录毕,走送之,不敢稍逾约。以是人多以书假余,余因得遍观群书。既加冠,益慕圣贤之道。又患无硕师名人与游,尝趋百里外,从乡之先达执经叩问。先达德隆望尊,门人弟子填其室,未尝稍降辞色。个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.第二类永动机违反了热力学第二定律,也违反了能量守恒定律
B.布朗运动的规律反映出分子热运动的规律,即小颗粒的运动是液体分子无规则运动 C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果 D.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
E.从微观上看,气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关
(2)如图所示,汽缸内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡,已知活塞距缸口h=50 cm,活塞面积S=10 cm,封闭气体的体积为V1=1 500 cm,温度为0 ℃,大气压强p0=1.0×10 Pa,物体重力G=50 N,活塞重力及一切摩擦不计.缓慢升高环境温度,封闭气体吸收了Q=60 J的热量,使活塞刚好升到缸口.求:
5
2
3
(ⅰ)活塞刚好升到缸口时,气体的温度是多少? (ⅱ)汽缸内气体对外界做多少功? (ⅲ)气体内能的变化量为多少?
解析 (1)第二类永动机违反了热力学第二定律,但没有违反能量守恒定律,A项错误.布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动,反映的是液体分子热运动的规律,B项错误.
(2)(ⅰ)封闭气体初态:V1=1 500 cm,T1=273 K 末态:V2=1 500 cm+50×10 cm=2 000 cm 缓慢升高环境温度,封闭气体做等压变化 则有= 解得T2=364 K
(ⅱ)设封闭气体做等压变化的压强为p 对活塞:p0S=pS+G
汽缸内气体对外界做功W=pSh 解得W=25 J
(ⅲ)由热力学第一定律得,汽缸内气体内能的变化量 ΔU=Q-W 得ΔU=35 J
故汽缸内的气体内能增加了35 J
3
3
3
3
V1V2T1T2
余幼时即嗜学。家贫,无从致书以观,每假借于藏书之家,手自笔录,计日以还。天大寒,砚冰坚,手指不可屈伸,弗之怠。录毕,走送之,不敢稍逾约。以是人多以书假余,余因得遍观群书。既加冠,益慕圣贤之道。又患无硕师名人与游,尝趋百里外,从乡之先达执经叩问。先达德隆望尊,门人弟子填其室,未尝稍降辞色。答案 (1)CDE (2)(ⅰ)364 K (ⅱ)25 J (ⅲ)35 J
3. (2017·石家庄高三调研)(1)下列说法正确的是______.(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.布朗运动反映了组成固体小颗粒的分子的无规则运动 B.热量可以从低温物体传递到高温物体
C.一定质量的理想气体,体积减小、温度不变时,气体的内能不变 D.温度降低,物体内分子运动的速率不一定都变小
E.随着科学技术的发展,人类终会制造出效率为100%的热机
(2)在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内,有一段长为l=16 cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体.当玻璃管水平放置达到平衡时如图甲所示,被封闭气柱的长度l1=23 cm;当管口向上竖直放置时,如图乙所示,被封闭气柱的长度l2=19 cm.已知重力加速度g=10 m/s,不计温度的变化.求:
2
(ⅰ)大气压强p0(用cmHg表示);
(ⅱ)当玻璃管开口向上以a=5 m/s的加速度匀加速上升时,水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度.
解析 (2)(ⅰ)由玻意耳定律可得:p0l1S=(p0+ρgl)l2S 解得:p0=76 cmHg
(ⅱ)当玻璃管加速上升时,设封闭气体的压强为p,气柱的长度为l2,液柱质量为m,对液柱,由牛顿第二定律可得:pS-p0S-mg=ma
解得:p=p0+
2
mg+ma=100 cmHg S由玻意耳定律可得:p0l1S=pl3S 解得:l3=17.48 cm
答案 (1)BCD (2)(ⅰ)76 cmHg (ⅱ)17.48 cm
4.(1)下列说法中正确的是________.(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.物体中分子热运动动能的总和等于物体的内能 B.橡胶无固定熔点,是非晶体