（2）升温前有pB＝pA＋ph（ph为汞柱压强）
升温后同样有p′B＝p′A＋ph
两式相减可得ΔpA＝ΔpB.
H3内能热力学定律
33．[2016·全国卷Ⅰ][物理——选修3 3]
H3
（1）关于热力学定律，下列说法正确的是________．
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
33.
（1）BDE[解析]气体吸热，若同时对外做功，则温度一可能降低，故A错误；改变气体的内能的方式有两种：
做功和热传递，故B正确；理想气体等压膨胀过程是吸热过程，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故D正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也一定达到热平衡，否则就不会与第三个系统达到热平衡，故E正确．
33．H2 H3[2016·全国卷Ⅱ][物理——选修3 3]
H2、H3
（1）一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是________．
图1
A．气体在a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
33.
（1）ABE [解析]由＝C得p＝·T（C为常量），因对角线ac的延长线过原点O，即p＝kT，故体积V不变，即Va＝Vc，选项A正确；一定量的理想气体的内能由温度T决定，而Ta>Tc，故Ea>Ec，选项B正确；cd过程为等温加压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故系统要对外放热，放出热量Q＝W外，选项C错误；da过程为等压升温过程，体积增加，对外界做功，系统内能增加，故系统要从外界吸热，且吸收热量Q＝W外＋ΔE内>W外，选项D错误；bc过程为等压降温过程，由＝可知，气体体积会减小，W＝pΔV＝CΔTbc；同理da过程中，W′＝p′ΔV′＝CΔTda，因为|ΔTbc|＝|ΔTda|，故|W|＝|W′|，选项E正确．
33．[2016·全国卷Ⅲ][物理——选修3 3]
H3
（1）关于气体的内能，下列说法正确的是________．
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
33.
（1）CDE [解析]温度相同，分子平均动能相同，若摩尔质量不同，则相同质量的气体有不同的分子数，分子总动能不同，假若都是理想气体，因为只考虑分子动能，所以内能不同，A错误；气体内能取决于气体分子的平均动能和分子势能，而与宏观上整体的动能无关，B错误；若外界对气体做的功等于气体向外界放出的热，则气体的内能不变，C正确；理想气体的内能取决于气体分子的平均动能，而分子平均动能取决于温度，D正确；理想气体等压膨胀过程中，p一定，V增加，由＝C可知T升高，故内能增加，E正确．
12．[2016·江苏卷]
A．[选修3 3]
H3（3）如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J．在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J．求气体完成一次循环对外界所做的功．
12．A.（3）[答案]8J
[解析]完成一次循环气体内能不变，则ΔU＝0，吸收的热量Q＝（20＋12－4－20）J＝8J，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，W＝－8J，气体对外做功8J.
15．[2016·海南卷][选修3 3]
H3
（1）一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其pV图像如图1所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，下列说法正确的是________．
图1
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
15．
（1）[答案]ABE
[解析]过程1，气体体积增大，气体对外界做功，因不存在热交换，故根据热力学第二定律，气体内能减小，温度降低，故A、B正确．过程2，气体先等容减压后等压膨胀，故先放热后吸热，先不对外做功，后对外做功，故C、D错误．两个过程的初、末状态均相同，所以内能改变量相同，故E正确．
H4实验：
用油膜法估测分子的大小
H5热学综合
15．[2016·海南卷][选修3 3]
H5
（2）如图1所示，密闭气缸两侧与一U形管的两端相连，气缸壁导热；U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102kg/m3的液体．一活塞将气缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p0＝4.5×103Pa.外界温度保持不变．缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h＝40cm，求此时左、右两气室的体积之比．重力加速度大小g取10m/s2，U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计．
图1
15．
（2）[答案]1∶1
[解析]设初始状态时气缸左气室的体积为V01，右气室的体积为V02；当活塞至气缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为V1、V2，由玻意耳定律得
p0V01＝p1V1 ①
p0V02＝p2V2 ②
依题意有
V01＋V02＝V1＋V2 ③
由力的平衡条件有
p2－p1＝ρgh ④
联立①②③④式，并代入题给数据得
2V＋3V01V1－9V＝0 ⑤
由此解得
V1＝V01（另一解不合题意，舍去） ⑥
由③⑥式和题给条件得
V1∶V2＝1∶1 ⑦
29．H5[2016·上海卷]某同学制作了一个结构如图1（a）所示的温度计．一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m．将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向．在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内．实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）．
图1
（1）管内水银柱长度为________m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为________K.
（2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将________（选填“增大”“不变”或“减小”）．
（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将________（选填“偏高”“不变”或“偏低”）．
29．[答案]
（1）0.1 360
（2）减小 （3）偏低
[解析]
（1）由于轻质细管可以绕O点转动，通过力矩关系有：
设水银柱长度的一半为x，封闭气体长度为l，细管横截面积为S，细管长度为L，则FL＝2ρgSx（l＋x），研究气柱长度为0.3m和0.36m两个位置，可以计算出水银柱长度为2x＝0.1m；为保证水银不溢出，水银刚好到达管口时封闭气体长度为l＝0.4m，则根据＝，可以算出此时温度为T＝360K．
（2）由＝可知，当l0（V0）增大时，能够测量的最高温度将会减小．（3）若实验过程中大气压强略有升高，则封闭气体的初始体积V0的实际值变小，但如果仍用＝计算，会出现温度的测量值偏低．
1.（多选）[2016·昆明一中一轮复习检测]下列说法正确的是（ ）
A．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果
B．布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子的运动
C．对气体而言，尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率是按一定的规律分布的
D．一定质量的理想气体，在等温膨胀的过程中，对外界做功，但内能不变
E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
1．ACD [解析]由于液体表面张力的作用，宇宙飞船中自由漂浮的水滴呈球形，选项A正确；布朗运动是指液体里花粉微粒的运动，选项B错误；大量分子在做无规则运动的时候，速率是按一定规律分布的，选项C正确；等温膨胀过程中，气体会对外做功，温度不变，则气体要吸收热量，内能是不变的，选项D正确；气体的压强是分子热运动频繁碰撞容器壁产生的，在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强不为零，选项E错误．
4．（多选）[2015·哈尔滨六中期末考试]下列说法中正确的是（ ）
A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的
B．温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能相等
C．热的物体把温度传递给冷的物体，最终达到温度相同
D．压缩气体不一定能使气体的温度升高
E．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
4．ADE [解析]做功和热传递在改变物体内能上是等效的，选项A正确；温度和质量都相同的水、冰和水蒸气，它们的内能不相同，水蒸气的内能最大，冰的内能最小，选项B错误；由热平衡知识可知，热的物体把热量传递给冷的物体，最终达到温度相同，选项C错误；根据热力学第一定律可知，压缩气体，若气体对外放热，则也可能使气体的温度降低，选项D正确；气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，选项E正确．
2．（多选）[2016·皖南八校第二次联考]下列说法正确的是（ ）
A．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢
B．分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最大
C．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征
D．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
E．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
2．ACD [解析]空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A正确；分子间同时存在着引力和斥力，当引力和斥力相等时，分子势能最小，B错误；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故C正确；液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，故D正确；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，液体表面存在张力，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，故E错误．
3．[2016·贵阳一中第三次月考]如图K461甲所示为“⊥”形上端开口的玻璃管，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗、细部分截面积分别为S1＝2cm2、S2＝1cm2.封闭气体初始温度为57℃，气体长度为L＝22cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线．（摄氏温度t与热力学温度T的关系是T＝t＋273K）
（1）求封闭气体初始状态的压强；
（2）若缓慢升高气体温度，升高至多少方可将所有水银全部压入细管内？
（3）当温度升高至492K时，求液柱下端离开粗、细接口处的距离．
图K461
3．
（1）80cmHg
（2）369K （3）16cm
[解析]
（1）初始状态封闭的气体温度T1＝273K＋57K＝330K，
体积为：
V1＝LS1＝44cm3，由图像可知，此时气体压强：
p1＝80cmHg.
（2）当水银全部进入细管后，气体将做等压变化，故从图乙可知当所有水银全部进入细管内时，
其封闭的气体压强：
p2＝82cmHg，体积：
V2＝48cm3
由理想气体状态方程得：
＝
代入数据解得：
T2＝369K.
（3）当温度升高至T3＝492K时，水银已经全部在细管内，封闭气体做等压变化，设此时气体的体积为V3，由盖·吕萨克定律得：
＝
解得：
V3＝64cm3
气体体积：
V3＝V2＋S2hx
代入数据解得：
hx＝16cm.
5．[2016·石家庄期末调研]在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为l＝16cm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K463甲所示，被封闭气柱的长度l1＝23cm；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度l2＝19cm.已知重力加速度g取10m/s2，不计温度的变化．求：
（1）大气压强p0（用cmHg表示）；
（2）当玻璃管开口向上以a＝5m/s2的加速度匀加速上升，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度．
图K463
5．
（1）76cmHg
（2）17.48cm
[解析]
（1）由玻意耳定律可得：
p0l1S＝（p0＋ρgh）l2S
解得：
p0＝76cmHg.
（2）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l3，对液柱，设液柱质量为m，由牛顿第二定律可得：
pS－p0S－mg＝ma
解得：
p＝p0＋＝100cmHg
由玻意耳定律可得：
p0l1S＝pl3S
解得：
l3＝17.48cm.
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