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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(guó)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(guò)程如p -V圖中從a到b的直線所示.在此過(guò)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(duì)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(duì)外做功 解析:選BCD 一定質(zhì)量的理想氣體從a到b的過(guò)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(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),可知?dú)怏w的內(nèi)能一直增加,選項(xiàng)B正確;由于從a到b的過(guò)程中氣體的體積增大,所以氣體一直對(duì)外做功,選項(xiàng)C正確;

2、根據(jù)熱力學(xué)第一定律,從a到b的過(guò)程中,氣體一直從外界吸熱,選項(xiàng)D正確;氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能,一部分對(duì)外做功,選項(xiàng)E錯(cuò)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(shuō)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(duì)濕度相同的情況下,夏天的絕對(duì)濕度較大 B.民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病,方法是用鑷子夾一棉球,沾一些酒精,點(diǎn)燃,在罐內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)一下再抽出,迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上,火罐就會(huì)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(shí),溫度降低,壓強(qiáng)增大 C.盛有氧氣的鋼瓶,在27 ℃的室內(nèi)測(cè)得其壓強(qiáng)是9.0×10

3、6 Pa,將其搬到-3 ℃的工地上時(shí),測(cè)得瓶?jī)?nèi)氧氣的壓強(qiáng)變?yōu)?.2×106 Pa,通過(guò)計(jì)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(guò)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(duì)濕度相同的情況下,夏天的絕對(duì)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(guò)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(cuò)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(yùn)過(guò)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(cuò)誤;汽車在緩慢裝沙的過(guò)程中,壓強(qiáng)增大,而氣體溫度不變,所以體積變小,外界對(duì)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(duì)于一定量的氣體,下列說(shuō)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(yùn)動(dòng)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(duì)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(guò)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(yùn)動(dòng)就劇烈,B正確;在完全失重的情況下,分子熱運(yùn)動(dòng)不停息,氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)不為零,C錯(cuò)誤;做功也可以改變物體的內(nèi)能,D錯(cuò)誤;氣體在等壓膨脹過(guò)程中溫度一定升高,E正確. 4.(多選)(2017年全國(guó)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(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到初態(tài)a.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加 B

6、.在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功 C.在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功 D.在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量 E.在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量 解析:選ABD ab過(guò)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(xiàng)正確;ab過(guò)程發(fā)生等容變化,氣體對(duì)外界不做功,C項(xiàng)錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能僅由溫度決定,bc過(guò)程發(fā)生等溫變化,內(nèi)能不變,bc過(guò)程中氣體體積增大,氣體對(duì)外界做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸收熱量,D項(xiàng)正確;ca過(guò)程發(fā)生等壓變化,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做功,B項(xiàng)正確;ca過(guò)程中氣體溫度降低,內(nèi)能減小,外界對(duì)氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界放熱,E項(xiàng)錯(cuò)誤.

7、5.(多選)(2019屆長(zhǎng)沙模擬)關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī),下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.第二類永動(dòng)機(jī)是指沒(méi)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(lái)做功,而不引起其他變化的熱機(jī) B.第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二類永動(dòng)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(dòng)機(jī)不可能制成,說(shuō)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(dòng)機(jī)不可能制成,說(shuō)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(dòng)機(jī)的定義知,A正確;第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律,故B錯(cuò)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(cuò)誤. 6.(多選)(2018屆濟(jì)南模擬)下列說(shuō)法正確的是(  ) A.單晶體冰糖磨碎后熔點(diǎn)不會(huì)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(guò)等容過(guò)程,吸收熱量,其內(nèi)能一定增加 D.自然發(fā)生的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)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(shí)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(diǎn),磨碎后物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不變,熔點(diǎn)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(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)等容過(guò)程,吸收熱量,沒(méi)有對(duì)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(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)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(dòng)能增大,則平均速率增大,單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)增大,E錯(cuò)誤. 7.(多選)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.在較暗的房間里,看到透過(guò)窗戶的“陽(yáng)光柱”里粉塵的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng) 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(shì)能也減小 D.一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí),其內(nèi)能不變 E.一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 解析:選ABE 布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的陽(yáng)光中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞,是由于氣體的流動(dòng)造成的,這不是布朗運(yùn)動(dòng),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(shí),分子做負(fù)功,分子勢(shì)能增大,故C錯(cuò)誤;一定量理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí),不吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,其內(nèi)能

11、減小,故D錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)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(guò)程的p -V圖象如圖所示.已知?dú)怏w處于狀態(tài)A時(shí)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(shí)的溫度是900 K B.氣體處于狀態(tài)C時(shí)的溫度是300 K C.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過(guò)程氣體內(nèi)能一直增大 D.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B過(guò)程氣體放熱 E.從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過(guò)程氣體放熱 解析:選ABE 由題意知TA=300 K;A→B過(guò)程為等壓變化,則有=,

12、代入數(shù)據(jù)解得TB=900 K,選項(xiàng)A正確;B→C過(guò)程是等容變化,則有=,代入數(shù)據(jù)解得TC=300 K,選項(xiàng)B正確;從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過(guò)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(xiàng)C錯(cuò)誤;由A→B氣體的溫度升高,內(nèi)能增大,體積增大,氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q知,氣體吸熱,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;B→C過(guò)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(xiàng)E正確. 9.(多選)(2018屆湖南師大附中第四次月考)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.氣體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)是氣體分子對(duì)容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 B.足球充足氣后很難壓縮,是因?yàn)?/p>

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(guò)程氣體一定從外界吸收熱量 D.自然發(fā)生的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)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(wú)關(guān) 解析:選ACD 氣體分子頻繁地對(duì)容器壁面進(jìn)行碰撞,表現(xiàn)為氣體的壓強(qiáng),故A項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)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(duì)外做功,為了使氣體壓強(qiáng)不變,需要?dú)怏w溫度即內(nèi)能增大,則一定從外界吸收熱量,故C項(xiàng)正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的,故D項(xiàng)正確;對(duì)于同一種液體,飽和汽

14、壓隨溫度升高而增大,故E項(xiàng)錯(cuò)誤. 10.(多選)(2019屆開(kāi)封質(zhì)檢)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.氣體放出熱量,其分子的平均動(dòng)能可能增大 B.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大 D.第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)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(gè)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(duì)氣體做功,使氣體溫度升高,其分子的平均動(dòng)能增大,故A正確;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)

15、則運(yùn)動(dòng),不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它可以說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),故B正確;當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí),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(shì)能也增大,故C正確;第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律,故D錯(cuò)誤;某固體或液體的摩爾體積為V,每個(gè)分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA=,對(duì)于氣體此式不成立,故E錯(cuò)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(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),氣體在A點(diǎn)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(guò)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(guò)程中氣體內(nèi)能的增量ΔU. 解析:(1)由V-T圖象通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),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(duì)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(guò)程都是緩慢的,求: (1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1; (2)在活塞下降過(guò)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(shí)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(guò)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(guò)程中, 活塞對(duì)氣體做的功為W=p0(V-V1) 在這一過(guò)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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