2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十三章 熱學(xué) 基礎(chǔ)課3 熱力學(xué)定律與能量守恒定律練習(xí)(含解析)新人教版
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1、基礎(chǔ)課 3 熱力學(xué)定律與能量守恒定律 一、選擇題 1.(多選)(2018年全國卷Ⅲ)如圖,一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如p -V圖中從a到b的直線所示.在此過程中( ) A.氣體溫度一直降低 B.氣體內(nèi)能一直增加 C.氣體一直對外做功 D.氣體一直從外界吸熱 E.氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 解析:選BCD 一定質(zhì)量的理想氣體從a到b的過程,由理想氣體狀態(tài)方程=可知,Tb>Ta,即氣體的溫度一直升高,選項A錯誤;根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),可知氣體的內(nèi)能一直增加,選項B正確;由于從a到b的過程中氣體的體積增大,所以氣體一直對外做功,選項C正確;
2、根據(jù)熱力學(xué)第一定律,從a到b的過程中,氣體一直從外界吸熱,選項D正確;氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能,一部分對外做功,選項E錯誤. 2.(多選)(2018屆菏澤一模)關(guān)于生活中的熱學(xué)現(xiàn)象,下列說法正確的是( ) A.夏天和冬天相比,夏天的氣溫較高,水的飽和汽壓較大,在相對濕度相同的情況下,夏天的絕對濕度較大 B.民間常用“拔火罐”來治療某些疾病,方法是用鑷子夾一棉球,沾一些酒精,點燃,在罐內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)一下再抽出,迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上,火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上,其原因是,當(dāng)火罐內(nèi)的氣體體積不變時,溫度降低,壓強(qiáng)增大 C.盛有氧氣的鋼瓶,在27 ℃的室內(nèi)測得其壓強(qiáng)是9.0×10
3、6 Pa,將其搬到-3 ℃的工地上時,測得瓶內(nèi)氧氣的壓強(qiáng)變?yōu)?.2×106 Pa,通過計算可判斷出鋼瓶漏氣 D.熱量能夠自發(fā)地從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體 E.一輛空載的卡車停在水平地面上,在緩慢裝沙過程中,若車胎不漏氣,胎內(nèi)氣體溫度不變,若把車胎內(nèi)氣體看成理想氣體,則胎內(nèi)氣體向外界放熱 解析:選ACE 夏天和冬天相比,夏天的氣溫較高,水的飽和汽壓較大,在相對濕度相同的情況下,夏天的絕對濕度較大,A正確;把罐扣在皮膚上,罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積,體積不變,氣體經(jīng)過熱傳遞,溫度不斷降低,氣體發(fā)生等容變化,由查理定律可知,氣體壓強(qiáng)減小,火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓,大氣壓就將罐緊緊地
4、壓在皮膚上,B錯誤;若不漏氣,則氣體做等容變化,由=,p2==8.1×106 Pa,由于p2>7.2×106 Pa,所以鋼瓶在搬運過程中漏氣,C正確;熱量只能自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體,而內(nèi)能多的物體溫度不一定高,D錯誤;汽車在緩慢裝沙的過程中,壓強(qiáng)增大,而氣體溫度不變,所以體積變小,外界對氣體做功,內(nèi)能不變,放出熱量,E正確. 3.(多選)(2019屆潮州模擬)對于一定量的氣體,下列說法正確的是( ) A.氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積,而不是該氣體所有分子體積之和 B.只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度,氣體的溫度就可以降低 C.在完全失重的情況下,
5、氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零 D.氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能一定增加 E.氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 解析:選ABE 氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積,A正確;溫度高,氣體分子熱運動就劇烈,B正確;在完全失重的情況下,分子熱運動不停息,氣體對容器壁的壓強(qiáng)不為零,C錯誤;做功也可以改變物體的內(nèi)能,D錯誤;氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高,E正確. 4.(多選)(2017年全國卷Ⅲ)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到初態(tài)a.下列說法正確的是( ) A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加 B
6、.在過程ca中外界對氣體做功 C.在過程ab中氣體對外界做功 D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量 E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量 解析:選ABD ab過程中氣體壓強(qiáng)增大,體積不變,則溫度升高,內(nèi)能增加,A項正確;ab過程發(fā)生等容變化,氣體對外界不做功,C項錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能僅由溫度決定,bc過程發(fā)生等溫變化,內(nèi)能不變,bc過程中氣體體積增大,氣體對外界做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸收熱量,D項正確;ca過程發(fā)生等壓變化,氣體體積減小,外界對氣體做功,B項正確;ca過程中氣體溫度降低,內(nèi)能減小,外界對氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體向外界放熱,E項錯誤.
7、5.(多選)(2019屆長沙模擬)關(guān)于第二類永動機(jī),下列說法中正確的是( ) A.第二類永動機(jī)是指沒有冷凝器,只有單一的熱源,能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機(jī) B.第二類永動機(jī)違背了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律,所以不可能制成 D.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 E.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,而不引起其他變化 解析:選ACE 由第二類永動機(jī)的定義知,A正確;第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律,故B錯誤,C正確;
8、機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,而不引起其他變化,故E正確,D錯誤. 6.(多選)(2018屆濟(jì)南模擬)下列說法正確的是( ) A.單晶體冰糖磨碎后熔點不會發(fā)生變化 B.足球充足氣后很難壓縮,是足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程,吸收熱量,其內(nèi)能一定增加 D.自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的 E.一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,溫度升高,單位時間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)不變 解析:選ACD 單晶體冰糖有固定的熔點,磨碎后物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不變,熔點不變,A正確;足球充足氣后很難
9、壓縮是由于足球內(nèi)外的壓強(qiáng)差的原因,與氣體的分子之間的作用力無關(guān),B錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程,吸收熱量,沒有對外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,其內(nèi)能一定增加,C正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的,D正確;一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,溫度升高,分子的平均動能增大,則平均速率增大,單位時間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)增大,E錯誤. 7.(多選)下列說法中正確的是( ) A.在較暗的房間里,看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運動不是布朗運動 B.氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律 C.隨著分子間
10、距離增大,分子間作用力減小,分子勢能也減小 D.一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時,其內(nèi)能不變 E.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行 解析:選ABE 布朗運動是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無規(guī)則運動,在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的陽光中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞,是由于氣體的流動造成的,這不是布朗運動,故A正確;麥克斯韋提出了氣體分子速率分布的規(guī)律,即“中間多,兩頭少”,故B正確;分子力的變化比較特殊,隨著分子間距離的增大,分子間作用力不一定減小,當(dāng)分子表現(xiàn)為引力時,分子做負(fù)功,分子勢能增大,故C錯誤;一定量理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時,不吸收熱量,同時對外做功,其內(nèi)能
11、減小,故D錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行,故E正確. 8.(多選)(2019屆桂林中學(xué)月考)一定質(zhì)量的理想氣體,從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p -V圖象如圖所示.已知氣體處于狀態(tài)A時的溫度為300 K,則下列判斷正確的是( ) A.氣體處于狀態(tài)B時的溫度是900 K B.氣體處于狀態(tài)C時的溫度是300 K C.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程氣體內(nèi)能一直增大 D.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B過程氣體放熱 E.從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程氣體放熱 解析:選ABE 由題意知TA=300 K;A→B過程為等壓變化,則有=,
12、代入數(shù)據(jù)解得TB=900 K,選項A正確;B→C過程是等容變化,則有=,代入數(shù)據(jù)解得TC=300 K,選項B正確;從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程,氣體的溫度先升高后降低,則氣體的內(nèi)能先增大后減小,選項C錯誤;由A→B氣體的溫度升高,內(nèi)能增大,體積增大,氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q知,氣體吸熱,選項D錯誤;B→C過程氣體的體積不變,不做功,溫度降低,氣體的內(nèi)能減小,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q知,氣體放熱,選項E正確. 9.(多選)(2018屆湖南師大附中第四次月考)下列說法中正確的是( ) A.氣體對容器壁有壓強(qiáng)是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 B.足球充足氣后很難壓縮,是因為
13、足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C.一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹過程氣體一定從外界吸收熱量 D.自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的 E.飽和汽壓與分子密度有關(guān),與溫度無關(guān) 解析:選ACD 氣體分子頻繁地對容器壁面進(jìn)行碰撞,表現(xiàn)為氣體的壓強(qiáng),故A項正確;氣體分子間的間距大于10r0,分子間的作用力幾乎為零,故B項錯誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT,當(dāng)氣體體積增大,氣體對外做功,為了使氣體壓強(qiáng)不變,需要氣體溫度即內(nèi)能增大,則一定從外界吸收熱量,故C項正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行的,故D項正確;對于同一種液體,飽和汽
14、壓隨溫度升高而增大,故E項錯誤. 10.(多選)(2019屆開封質(zhì)檢)下列說法中正確的是( ) A.氣體放出熱量,其分子的平均動能可能增大 B.布朗運動不是液體分子的運動,但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動 C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時,分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D.第二類永動機(jī)和第一類永動機(jī)都不能制成,原因也是相同的 E.某氣體的摩爾體積為V,每個分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA= 解析:選ABC 根據(jù)熱力學(xué)第一定律,氣體放出熱量,若外界對氣體做功,使氣體溫度升高,其分子的平均動能增大,故A正確;布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)
15、則運動,不是液體分子的運動,但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動,故B正確;當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時,分子力總是隨分子間距離的減小而增大,隨分子間距離的減小,分子力做負(fù)功,所以分子勢能也增大,故C正確;第一類永動機(jī)違背了能量守恒定律,第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律,故D錯誤;某固體或液體的摩爾體積為V,每個分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA=,對于氣體此式不成立,故E錯誤. 二、非選擇題 11.(2018屆達(dá)州一模)在圖甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體,圖乙是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V-T圖象.已知AB的反向延長線通過坐標(biāo)原點,氣體在A點的壓強(qiáng)為p=1.0×105
16、 Pa,在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,氣體吸收的熱量Q=6.0×102 J,求: (1)氣體在狀態(tài)B的體積VB; (2)此過程中氣體內(nèi)能的增量ΔU. 解析:(1)由V-T圖象通過坐標(biāo)原點,則知從A到B理想氣體發(fā)生等壓變化.由蓋—呂薩克定律得 = 解得VB=VA=×6.0×10-3 m3=8.0×10-3 m3. (2)外界對氣體做的功 W=-p(VB-VA)=-1.0×105×(8.0×10-3-6.0× 10-3) J=-2×102 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W 解得ΔU=6.0×102 J-2×102 J=4.0×102 J=400 J. 答案:(1)8.
17、0×10-3 m3 (2)400 J 12.(2018屆湖南師大附中模擬)如圖所示,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體.p0和T0分別為外界大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知:氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=aT,a為正的常量;容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的,求: (1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時的體積V1; (2)在活塞下降過程中,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q. 解析:(1)在氣體由壓強(qiáng)p=1.2p0到p0時V不變,溫度由2.4T0變?yōu)門1,由查理定律得= 解得T1=2T0 在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中,體積由V減小到V1,氣體壓強(qiáng)不變,由蓋—呂薩克定律得= 解得V1=0.5V. (2)活塞下降過程中, 活塞對氣體做的功為W=p0(V-V1) 在這一過程中,氣體內(nèi)能的減少為ΔU=a(T1-T0) 由熱力學(xué)第一定律得,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為 Q=W+ΔU 解得Q=p0V+aT0. 答案:(1)0.5V (2)p0V+aT0 7
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