2020版高考物理一輪復習 課時作業(yè)43 熱力學定律與能量守恒定律 新人教版選修3-3

課時作業(yè)43熱力學定律與能量守恒定律時間：45分鐘1(多選)關于一定質(zhì)量的理想氣體，下列敘述正確的是(BDE)A氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少B外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少C氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加D氣體溫度升高，其分子平均動能一定增加E氣體溫度升高，氣體可能向外界放熱解析：做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，氣體體積增大時，可能同時從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定減少；氣體從外界吸收熱量，可能同時對外做功，其內(nèi)能不一定增加，同理，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不一定增加，選項A、C錯誤，B正確溫度是分子平均動能的標志，氣體溫度升高，其分子平均動能一定增加，內(nèi)能增加，若外界對氣體做的功大于內(nèi)能的增加量，則氣體向外放熱，故D、E正確2(多選)根據(jù)熱力學定律，下列說法正確的是(ABD)A電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C科技的不斷進步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機D即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能E對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機”解析：熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進行，選項A正確；空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，選項B正確；不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故選項C錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，故選項D正確；對能源的過度消耗將形成“能源危機”，但自然界的總能量守恒，故選項E錯誤3(多選)下列對熱力學定律的理解正確的是(ACE)A可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣由熱力學第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能C空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量D熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體E如果物體從外界吸收了熱量，物體的內(nèi)能也可能減少解析：在引起其他變化的情況下，從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?，選項A正確；由熱力學第一定律可知，當W0，Q0時，UWQ可以等于0，選項B錯誤；空調(diào)機在制冷過程中消耗了電能，總體上是放出熱量，選項C正確；熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，選項D錯誤；物體從外界吸收熱量，可能同時對外做功，如果對外做的功大于從外界吸收的熱量，則物體的內(nèi)能減少，選項E正確4(多選)對于熱力學第一定律和熱力學第二定律的理解，下列說法正確的是(ADE)A一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100 J，同時從外界吸收120 J的熱量，則它的內(nèi)能增大20 JB物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少C凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體D第二類永動機違反了熱力學第二定律，沒有違反熱力學第一定律E熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學第二定律解析：根據(jù)熱力學第一定律知UWQ100 J120 J20 J，故選項A正確；根據(jù)熱力學第一定律UWQ，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對外界做功，其內(nèi)能不一定減少，選項B錯誤；通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，選項C錯誤；第二類永動機沒有違反能量守恒定律，熱力學第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學中的反映，因此第二類永動機沒有違反熱力學第一定律，不能制成是因為它違反了熱力學第二定律，故選項D正確；能量耗散過程體現(xiàn)了宏觀自然過程的方向性，符合熱力學第二定律，選項E正確5(多選)如圖所示，一個封閉的絕熱汽缸，被中間的擋板分割成左右相等的兩部分左邊充滿一定量的某種理想氣體，右邊真空現(xiàn)將中間的擋板移去，待氣體穩(wěn)定后，則(ADE)A氣體的溫度不發(fā)生變化B因為氣體的體積膨脹了，所以內(nèi)能降低C氣體分子的平均動能減小D雖然氣體的體積膨脹了，但是沒有對外做功E氣體分子在器壁單位面積上單位時間內(nèi)發(fā)生碰撞的平均次數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯簹怏w在向真空膨脹的過程中沒有力的作用，所以不做功，絕熱過程，內(nèi)能不變，故溫度不變，故A正確，B錯誤，D正確；溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度不變，故分子的平均動能不變，故C錯誤；氣體的溫度不變，體積增加為2倍，故分子熱運動的平均動能不變，分子數(shù)密度減小為一半，故氣體分子在器壁單位面積上單位時間內(nèi)發(fā)生碰撞的平均次數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔈正確6(多選)如圖所示，p­V圖中的每個方格均為正方形，一定質(zhì)量的理想氣體從a狀態(tài)沿直線變化到b狀態(tài)，再沿直線變化到c狀態(tài)，最后沿直線回到a狀態(tài)，則下列說法正確的是(ACD)A從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)的過程中氣體分子的平均動能先增大后減小B從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)的過程中氣體的密度不斷增大C從b狀態(tài)變化到c狀態(tài)的過程中氣體一定吸熱D從c狀態(tài)變化到a狀態(tài)的過程中氣體放出的熱量一定大于外界對氣體做的功E從c狀態(tài)變化到a狀態(tài)的過程中氣體的內(nèi)能不斷增大解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程C，從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)的過程中pV值先增大后減小，溫度T也先增大后減小，對理想氣體，溫度越高，分子平均動能越大，A正確；從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)的過程中氣體的體積V不斷增大，氣體的密度不斷減小，B錯誤；從b狀態(tài)變化到c狀態(tài)的過程中氣體做等容變化，外界對氣體做的功W0，根據(jù)查理定律知氣體溫度不斷升高，U>0，由熱力學第一定律UQW，得Q>0，即氣體一定吸熱，C正確；從c狀態(tài)變化到a狀態(tài)的過程中氣體等壓壓縮，外界對氣體做的功W>0，根據(jù)蓋呂薩克定律知溫度降低，U<0，由熱力學第一定律UQW，得Q<0且|Q|>W，D正確，E錯誤7在如圖所示的坐標系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為9 J圖線AC的反向延長線通過坐標原點O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢能為零求：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，該氣體對外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1；(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2.解析：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，氣體發(fā)生等容變化，該氣體對外界做的功W10根據(jù)熱力學第一定律有U1W1Q1內(nèi)能的增量U1Q19 J(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，體積減小，溫度升高該氣體內(nèi)能的增量U2U19 J根據(jù)熱力學第一定律有U2W2Q2從外界吸收的熱量Q2U2W23 J答案：(1)09 J(2)9 J3 J8(多選)封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)D，其體積V與熱力學溫度T的關系如圖所示，O、A、D三點在同一直線上則(ADE)A由狀態(tài)A變到狀態(tài)B過程中，氣體吸收熱量B由狀態(tài)B變到狀態(tài)C過程中，氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能增加CC狀態(tài)氣體的壓強小于D狀態(tài)氣體的壓強DD狀態(tài)時單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比A狀態(tài)時少ED狀態(tài)與A狀態(tài)，相等時間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的沖量相等解析：氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B體積不變，發(fā)生的是等容變化，外界對氣體不做功，W0，溫度升高，內(nèi)能增加，U>0，根據(jù)熱力學第一定律UWQ，知Q>0，氣體吸收熱量，故A正確；由狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，溫度不變，內(nèi)能不變，U0，體積變大，氣體對外界做功，W<0，根據(jù)熱力學第一定律知Q>0，氣體從外界吸收熱量，故B錯誤；氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)D發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律知pT，TC>TD，所以pC>pD，即C狀態(tài)時氣體的壓強大于D狀態(tài)時氣體的壓強，故C錯誤；A點和D點在過原點的直線上，說明氣體由狀態(tài)A到狀態(tài)D壓強不變，體積增大，分子的密集程度減小，所以D狀態(tài)時單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比A狀態(tài)時少，故D正確；根據(jù)動量定理知，F(xiàn)，壓強p，所以p，因為氣體在狀態(tài)D和狀態(tài)A壓強相等，所以相等時間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的沖量相等，故E正確9(2019·河南模擬)如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生三個狀態(tài)變化過程的p­V圖象，其中，BC段對應的是反比例函數(shù)圖象的一部分，若氣體在狀態(tài)A時的溫度為T0，求：(1)氣體在狀態(tài)C時的溫度和體積；(2)若氣體從B到C的過程中放出的熱量為Q，則氣體在ABCA的過程中是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量為多少？解析：(1)由于BC段對應的是反比例函數(shù)圖象的一部分，由理想氣體狀態(tài)方程可知，此過程為等溫變化過程，所以TBTC氣體在AB過程為等容過程，有，解得TBT0TC在BC過程為等溫過程，有3p0Vcp0V0，求得VcV0(2)氣體在BC的過程中溫度不變，則內(nèi)能不變，由于放出熱量為Q，根據(jù)熱力學第一定律可知，此過程外界對氣體做功為WBCQ氣體在ABCA的過程中內(nèi)能不變，從A到B不做功，即WAB0，從C到A氣體對外做功為WCApC(VAVC)，解得WCA2p0V0由p­V圖象面積法可知，氣體對外做功大于外界對氣體做功，即WCA>WBC，根據(jù)熱力學第一定律可得氣體在ABCA的過程中吸收熱量，吸收熱量為Q2p0V0Q答案：(1)T0V0(2)吸熱，2p0V0Q10(2018·全國卷)如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體已知活塞質(zhì)量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦開始時活塞處于靜止狀態(tài)，上、下方氣體壓強均為p0，溫度均為T0.現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達b處求此時汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功重力加速度大小為g.解析：本題考查氣體實驗定律等知識開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運動，設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據(jù)查理定律有根據(jù)力的平衡條件有p1Sp0Smg聯(lián)立式可得T1T0此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2.根據(jù)蓋呂薩克定律有式中V1SHV2S(Hh)聯(lián)立式解得T2T0從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為W(p0Smg)h答案：T0(p0Smg)h7