2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第3講 熱力學(xué)定律與能量守恒定律課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、選擇題1(2019河北唐山模擬)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，因此不可能制成B效率為100%的熱機(jī)是不可能制成的C電冰箱的工作過(guò)程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞D從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣κ翘岣邫C(jī)械效率的常用手段E吸收了熱量的物體，其內(nèi)能也不一定增加解析：第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因它違反了熱力學(xué)第二定律，故A錯(cuò)誤；效率為100%的熱機(jī)是不可能制成的，故B正確；電冰箱的工作過(guò)程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，故C正確；從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓遣豢赡軐?shí)現(xiàn)的，它不是提高機(jī)械效率的常

2、用手段，故D錯(cuò)誤；改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，吸收了熱量的物體，其內(nèi)能也不一定增加，E正確答案：BCE2(2019吉林長(zhǎng)春質(zhì)檢)下列各說(shuō)法正確的是()A氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力B對(duì)于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C熱量總是自發(fā)地從分子平均動(dòng)能大的物體傳遞到分子平均動(dòng)能小的物體D用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體，對(duì)氣體做了3.0105 J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5105 J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5105 JE飽和汽壓與分子密度有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)解析：氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故對(duì)于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能

3、越大，選項(xiàng)B正確；分子的平均動(dòng)能大，則說(shuō)明物體的溫度高，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，選項(xiàng)C正確；用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，對(duì)氣體做了3.0105 J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5105 J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5105 J，選項(xiàng)D正確；飽和汽壓與溫度有關(guān)，且隨著溫度的升高而增大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤答案：BCD3下列對(duì)熱學(xué)相關(guān)知識(shí)的判斷中正確的是()A對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能一定增大B物體溫度升高時(shí)，物體內(nèi)的每個(gè)分子的速率都將增大C對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，其內(nèi)能一定增大D功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程E自然界中的能量雖然是守恒的，

4、但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源解析：氣體內(nèi)能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯(cuò)誤；溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，部分分子速率也會(huì)減小，B錯(cuò)誤；理想氣體壓強(qiáng)和體積增大，溫度一定增大，內(nèi)能一定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不可逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的，但能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，品質(zhì)逐漸降低，可利用的能量在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確答案：CDE4關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確的是()A熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的體現(xiàn)，否定了創(chuàng)造和消滅能量的可能性，告訴我們第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成B熱力學(xué)第二定律反映了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都具有方向性，告

5、訴我們第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成C做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，根據(jù)最后的結(jié)果可以區(qū)分是做功還是熱傳遞使物體溫度升高的D熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，熱力學(xué)第二定律指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故二者是相互矛盾的E熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律分別從不同的角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程所遵循的規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)解析：做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，根據(jù)最后的結(jié)果無(wú)法判斷是做功還是熱傳遞使物體溫度升高的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，熱力學(xué)第二定律則指出了能量轉(zhuǎn)化的方向性，二者并不矛盾，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：ABE5關(guān)

6、于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法中正確的是()A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C物體體積改變，內(nèi)能可能不變D不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣質(zhì)量相同的0 的水的內(nèi)能比0 的冰的內(nèi)能大解析：物體吸收熱量，若同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少，選項(xiàng)B正確；物體體積改變，例如理想氣體體積改變，只要溫度不變，其內(nèi)能不變，選項(xiàng)C正確；可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γ菚?huì)引起其他變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；0 的水變成0 的冰需要放出熱量，故質(zhì)量相同的0 的水的內(nèi)能比0 的冰的內(nèi)能大，選項(xiàng)E正確答案：

7、BCE6(2019廣西桂林模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其VT圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列判斷正確的是()A過(guò)程ab中氣體一定吸熱BpcpbpaC過(guò)程bc中分子勢(shì)能不斷增大D過(guò)程bc中每一個(gè)分子的速率都減小E過(guò)程ca中氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功解析：由題圖知，該理想氣體從a到b為等容變化，外界對(duì)氣體做功為零，溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)UQW，可知?dú)怏w一定吸熱，選項(xiàng)A正確；從b到c為等壓變化，故pcpb，而從a到b為等容變化，根據(jù)查理定律pCT，可知溫度升高，壓強(qiáng)變大，故pbpa，選項(xiàng)B正確；理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)

8、能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從b到c，溫度降低，分子的平均動(dòng)能降低，平均速率減小，但不是每一個(gè)分子的速率都減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；從c到a，氣體發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外界做功，吸收熱量，根據(jù)UQW可知，氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功，選項(xiàng)E正確答案：ABE7(2018高考全國(guó)卷)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程、到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是()A過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B過(guò)程中氣體對(duì)外界做正功C過(guò)程中氣體從外界吸收了熱量D狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小解析：由理想氣體狀態(tài)方程可知，pbpa，即過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過(guò)程中氣體體積增大，所以過(guò)

9、程中氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)B正確；過(guò)程中氣體體積不變，氣體對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，過(guò)程中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確；由b到c的過(guò)程，作過(guò)狀態(tài)b、c的等壓線，分析可得pbpc，由c到d的過(guò)程，溫度不變，Vcpd，所以pbpcpd，選項(xiàng)E正確答案：BDE二、非選擇題8如圖所示，圓柱形容器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為p0.若活塞固定，封閉氣體溫度升高1 ，需吸收的熱量為Q1；若活塞不固定，仍使封閉氣體溫度升高1 ，需吸收的熱量為Q2.不計(jì)

10、一切摩擦，在活塞可自由移動(dòng)時(shí)，封閉氣體溫度升高1 ，活塞上升的高度h應(yīng)為多少？解析：活塞固定時(shí)，由熱力學(xué)第一定律，氣體增加的內(nèi)能UQ1，活塞不固定時(shí)，設(shè)外界對(duì)氣體做功為W，活塞上升的高度為h，則UQ2WQ2(p0ShGh)故h.答案：9(2019湖北黃岡高三適應(yīng)性考試)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從A狀態(tài)經(jīng)過(guò)一系列的變化，最終回到A狀態(tài)，已知A狀態(tài)的溫度為27 ，求C狀態(tài)的溫度以及全過(guò)程中氣體吸(放)熱量解析：氣體由A到B過(guò)程：初狀態(tài)：pA1105 Pa，TA300 K，VA10 L末狀態(tài)：pB2105 Pa，VB20 L由理想氣體狀態(tài)方程得可得TB1 200 KB到C過(guò)程為等容變化，有可得T

11、C2 400 KtC(2 400273) 2 127 整個(gè)過(guò)程中氣體溫度不變，即UQW0由pV圖象可知外界對(duì)氣體做的功等于A、B、C、D四點(diǎn)所組成的四邊形的面積，由幾何知識(shí)知W1.5103 J則Q1.5103 J，即氣體放出熱量為1.5103 J答案：2 127 氣體放出熱量為1.5103 J10將如圖所示的裝置的右端部分汽缸B置于溫度始終保持不變的環(huán)境中，絕熱汽缸A和導(dǎo)熱汽缸B均固定在地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無(wú)摩擦，開(kāi)始時(shí)兩形狀相同的長(zhǎng)方體汽缸內(nèi)裝有理想氣體，壓強(qiáng)均為p0、體積均為V0、溫度均為T0，緩慢加熱A中氣體，使汽缸A的溫度升高到1.5T0，穩(wěn)定后，求：(1)汽缸A

12、中氣體的壓強(qiáng)pA以及汽缸B中氣體的體積VB；(2)此過(guò)程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說(shuō)明解析：(1)因?yàn)榇藭r(shí)活塞處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可知pApB，選汽缸A中氣體為研究對(duì)象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得p0V0pAVA，選汽缸B中氣體為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律得p0V0pBVB，又因?yàn)?V0VAVB，聯(lián)立得pApB1.25p0，VB0.8V0.(2)因?yàn)锽中氣體溫度不變，所以內(nèi)能不變，活塞對(duì)B中氣體做正功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w放熱答案：(1)1.25p00.8V0(2)見(jiàn)解析11(2019山東青島高三質(zhì)檢)如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S2 cm2足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(

13、插入水銀槽中的部分足夠深)管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L21 cm的氣柱，氣體的溫度為t17 ，外界大氣壓取p01.0105 Pa(相當(dāng)于75 cm高的汞柱的壓強(qiáng))g取10 m/s2.(1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為m0.1 kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長(zhǎng)？(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度升高到t277 ，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？(3)若在(2)過(guò)程中，氣體吸收的熱量為10 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)：p1p01.0105 Pa，V1LS42 cm3，T1280 K末狀態(tài)：p2p01.05105 Pa，V2L2S，T2T1280 K根據(jù)玻意耳定律，有p1V1p2V2，即p1Lp2L2得L2L20 cm.(2)對(duì)氣體加熱過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不變p3p2，V3L3S，T3350 K根據(jù)蓋呂薩克定律，有，即得L3L225 cm.(3)氣體對(duì)外做的功Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律得UWQ1.05 J10 J8.95 J即氣體的內(nèi)能增加8.95 J.答案：(1)20 cm(2)25 cm(3)8.95 J7