1、同步 2015年人教版高中物理选修 2-2第四章 4.2练习卷与答案（带解析） 选择题 （ 2013 湛江二模）内燃机做功冲程使高温高压气体在极短时间内膨胀推动活塞对外做功，若把气体看作一定质量的理想气体，则（ ） A气体温度上升 B气体分子动能不变 C气体内能增加 D气体内能减少 答案： D 试题分析：做功可以改变物体的内能： 当外界对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大，温度升高； 当物体对外界做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小，温度降低 解：当内燃机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能会减小，气体的温度会降低，分子热运动的平均动能降低
2、 故选 D 点评：解决此类问题要结合做功可以改变物体的内能，知道理想气体的内能与温度有关 摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（ ） A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程 答案： C 试题分析：在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能 解：做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力； 故选 C 点评：解决此类问题一定要区分压缩冲程和做功冲程中的能量转化 金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（ ） A迅速向里推活塞 B迅速向外拉活塞 C缓慢向里推活塞 D缓慢向外拉活塞 答案：
3、A 试题分析：做功可以改变物体的内能，物体对外做功，内能减少；外界对物体做功，物体的内能增加 解：向里推活塞时是外界对气缸内的气体做功，可以使气体的内能增加，温度升高，所以可以使气缸中的柴油到达燃点；但是如果缓慢的推活塞，那么气体和外界会发生热传递，气体的温度会降低，不 能到达柴油的燃点； 故选 A 点评：做功和热传递都可以改变物体的内能，在此题中要注意把两者产生的影响结合起来 如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体（不考虑分子间的作用力），用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是（ ） A单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少 B电流对气体做功，气体对外做功，气体内能
4、可能减少 C电流对气体做功，气体又对外做功，其内能可能不变 D电流对气体做功一定大于气体对外做功 答案： AD 试题分析：由题意可知气体为理想气体，分析活塞可知气体为等压变化；由等压变化规律可知气体体积及温度的变化；由热力学第一定律可知气体内能的变化 解：因活塞可无摩擦滑动，外界大气压强不变，故气体为等压变化；活塞上升的过程中气体体积增大，故温度一定升高； A、因体积变大，故气体单位体积内的分子数减小时，故单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减小，故 A正确； B、因气体温度升高，而理想气体内能只取决于分子动能，故气体的内能一定增大，故 BC均错； D、因内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸热
5、一定大于对外做功，故 D正确 ； 故选 AD 点评：热力学第一定律为热学中的重点内容，在学习中要注意重点把握 如图所示，密闭气缸左侧导热，其余部分绝热性能良好，绝热轻活塞 K把气缸分隔成体积相等的两部分， K与气缸壁的接触是光滑的，两部分中分别有相同质量、相同温度的同种气体 a和 b，气体分子之间相互作用力可忽略，当外界环境温度缓慢降低到某一值的过程中，以下说法正确的是（ ） A a的体积减小，压强降低 B b的温度降低 C散失热量后 a的分子热运动比 b的分子热运动激烈 D a减少的内能大于 b减少的内能 答案： ABD 试题分析：由 题意可知左侧气缸温度随外界温度变化，而右侧和外界没有热交
6、换；由左侧气体的温度变化，可知体积及压强的变化而根据左右气体间的关系可知右侧气体的状态变化，则可得出两气体内能的变化 解： A、因左侧与外界温度相同，当温度降低时，假设体积不变，则 a中的压强应减小，则活塞左移，故左侧气体的体积减小；故 A正确； B、活塞左移，故右侧气体体积增大，故 b中气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低；故 B正确； C、因两部分气体压强最终相等，而左则气体体积大于右侧，两部分气体的质量相同，由理想气体的状态方程可知 ， b中气体的温度要大于 a的温度，故 b侧分子热运动要激烈，故 C错误； D、由 C分析可知， a的温度要小于 b的温度，故 a减小
7、的内能要大于 b减小的内能，故 D正确； 故选 ABD 点评：本题中要明确温度是分子平均动能的标志，而理想气体的内能只取决于气体的温度和体积无关 汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油 -空气混合气是靠火花塞点燃的但是汽车蓄电池的电压只有 12V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在次级线圈中产生 10000V以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了下列说法正确的是（
8、 ） A柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增大的 B汽油机点火装置的开关若始终闭合，次级线圈的两端也会有高压 C接该变压器的初级线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在次级产生高压 D汽油机的点火 装置中变压器的次级线圈匝数必须远大于初级线圈的匝数 答案： AD 试题分析：蓄电池的电压为 12V，火花塞需要的电压为 10000V，所以电路中需要的是升压变压器，再根据升压变压器的原理可得副线圈匝数大于原线圈匝数 解： A、柴油机是靠压缩柴油与空气混合气体，从而点火，通过做功使空气的内能增大，而汽油机靠火花塞点火，使气体做功，内能增大故 A正确； B、汽油机点火装置的开关若始终闭合，变压器就
9、没有变化的磁通量，则不能工作，所以次级线圈的两端也不会有高压，故 B错误； C、接该变压器的初级线圈的电源不一定是交流电源 ，直流也可以，只要使磁通量发生变化，故 C错误； D、由于火花塞需要的电压为 10000V，但是电源的电压为 12V，所以必须要经过升压变压器才可以得到高的电压，所以变压器左边线圈匝数远少于右边线圈的匝数，导致右边电压被提高，所以变压器的副线圈匝数远大于原线圈匝数，故 D正确； 故选： AD 点评：本题需要掌握变压器的电压之比和匝数比之间的关系，并且知道升压变压器的原线圈和副线圈的匝数之间的关系 （ 2011 嘉定区模拟）如图所示的气缸，下部分的横截面积大于上部分的横截面
10、积，大小活塞分别在上、下气缸内用一根硬杆相连，两活塞可在气缸内一起上下移动缸内封有一定质量的气体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气，起初，在小活塞上的杯子里放有大量钢球，请问哪些情况下能使两活塞相对气缸向上移动（ ） A给气缸缓慢加热 B取走几个钢球 C大气压变小 D让整个装置自由下落 答案： BD 试题分析：以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知（ P0-P）（ S-s）=G，明确原来气体压强小于大气压强；题目设计的变化如加热、取走钢球、大气压减小、装置自由下落后，我们根据理想气体状态方程判断出气体的体积增大还是减小，就可以知道活塞上升还是下降了 解：设缸内气体压强 P，外界大气压为 P0，大
11、活塞面积 S，小活塞面积 s，活塞和钢球的总重力为 G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知：（ P0-P）（ S-s） =G A、给气缸缓慢加热，气体温度升高，由盖吕萨克定律知气体体积要增大，从气缸结构上看活塞应向下移动，故 A错 B、取走几个钢球后，整体的重力小了，由 式知容器内气体压强 必须增大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，故 B正确 C、大气压变小时，由 式知道缸内气体压强要减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以气缸要向下移动，故 C错误 D、让整个装置自由下落，缸内气体压强增大（原来小于大气压强），由玻意耳定律知气体体积要减小， 所以气缸向上移动，故
12、D正确 故选 B、 D 点评：本题的关键是利用活塞受力平衡的条件和理想气体状态方程判断封闭气体的体积如何变化，是一道比较困难的易错题 （ 2011 四川模拟）如图所示，一导热气缸内壁光滑且开口向左，固定在水平地面上，用 活塞封闭着一定质量的气体，活塞处于平衡状态若在外界温度由 28 缓慢降低至 18 的过程中，大气压强保持不变，气体分子之间相互作用的势能可忽略，则（ ） A密闭气体的内能增加 B密闭气体向外界释放热量 C密闭气体的压强变小 D大气对系统不做功 答案： B 试题分析：对活塞进行受力分析可知气体压强的变化；由题意可知气体的温度变化，则可知内能的变化；由等压变化的规律可知气体体积的变
13、化，则可得出做功情情况； 由热力学第一定律可得出气体是否吸热或放热 解： A、由题意知，气体温度减小，因忽略势能，故气体 的内能减小，故 A错误； B、外界对气体做功，而气体的内能减小，由热力第一定律可知，气体一定向外放热，故 B正确； C、活塞始终处于平衡状态，故气缸内气体属于等压变化，故 C错误； D、由等压变化规律可知气体的体积一定减小，故外界大气应对气体做功，故D错误； 故选 B 点评：本题考查热力学第一定律及理想气体的实验定律；应重点掌握决定内能的因素及正确应用热力学第一定律 （ 2011 柳州二模）如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止，气缸和活塞的总质量
14、为 M，气缸内封闭一定质量的理想气体设活 塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，不漏气，外界大气的压强和温度不变现在气缸顶上缓慢放上一个质量为 m的物体当系统平衡时，下列说法正确的是（ ） A外界对缸内气体不做功，缸内气体的压强和温度不变 B外界对缸内气体做正功，气缸内气体的内能增加 C气体对外放热，内能不变 D单位时间内缸内气体分子对缸壁单位面积的碰撞次数减少 答案： C 试题分析：分析气缸及 m可知内部气体压强的变化，则可知做功情况；因系统导热可知温度不变，则由热力学第一定律可得出内能的变化；由气体压强的微观意义可知气体分子对缸壁的碰撞次数 解：因气缸受重力、大气压力及内
15、部气体压力而处于平衡，当顶部放上一质量为 m的物体后，重新平衡时可知内部气体压强一定增大；则玻意耳定律可知，气体的体积一定减小，故外界对气体做功，故 A错误； 因气体的温度不变，故气体的内能不变，故 B错误； 由热力学第一定律可知， U=W+Q，内能不变，外界对气体做功，故气体一定对外放热，故 C正确； 因温度不变，故气体分子的平均动能 不变，而气体的体积减小，故单位体积内的分子个数增多，故单位时间内气体分子对缸壁单位面积上的碰撞次数增多，压强变大，故 D错误； 故选 C 点评：本题需要用到的热学知识较多，但主干知识热力学第一定律，同时还要注意，理想气体的内能只和温度有关，和体积无关 关于热机
16、，下列说法是正确的（ ） A汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸 C汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开 D汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能 答案： D 试题分析：汽油机的 顶端是火花塞，吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物；柴油机的顶端是喷油嘴，吸气冲程中吸进的是空气 汽油机的做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的，汽油和空气的混合物越到明火剧烈燃烧，产生了高温高压的燃气，推动活塞运动，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能 解： A、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴；故 A错误 B、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸；故 B错误 C、汽油机在做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的；故 C错误 D、汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能故 D正确 故选： D 点评：此题考查的汽油 机中的能量转化，以及柴油机和汽油机的不同之处，是一道基础题
