2020版高考物理大一輪復習 第十三章 熱學 6 第三節(jié) 熱力學定律與能量守恒課后達標能力提升.doc

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第三節(jié) 熱力學定律與能量守恒 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題 1．根據(jù)你學過的熱學中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是(　　) A．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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 C．制冷機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量 D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以制造出來 解析：選AC.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；由能量守恒知，制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量與壓縮機做的功之和等于向室外放出的熱量，故C正確；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤． 2．重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(　　) A．壓強增大，內(nèi)能減小 B．吸收熱量，內(nèi)能增大 C．壓強減小，分子平均動能增大 D．對外做功，分子平均動能減小 解析：選B.儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，溫度升高，氣體從外界吸收熱量，分子平均動能增大，內(nèi)能增大，壓強變大．因氣體體積不變，故外界對氣體不做功，只有B正確． 3．景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨．猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中(　　) A．氣體溫度升高，壓強不變 B．氣體溫度升高，壓強變大 C．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加 D．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少 E．艾絨燃燒，放出熱量，氣體內(nèi)能增加 解析：選BCE.壓縮氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，體積變小，壓強增大，所以B、C正確，A、D錯誤，氣體吸收艾絨放出的熱量，內(nèi)能增加，E正確． 4．下列說法中正確的是(　　) A．懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運動就越明顯 B．用氣筒給自行車打氣，越打越費勁，說明氣體分子之間的分子力表現(xiàn)為斥力 C．當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小 D．一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，體積減小，則單位時間內(nèi)撞擊到器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增加 E．內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的熱機是不可能制成的 解析：選ADE.懸浮在液體中的固體小顆粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)就越少，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因而布朗運動就越明顯，選項A正確；用氣筒給自行車打氣，越打越費勁，不能說明氣體分子之間的分子力表現(xiàn)為斥力，選項B錯誤；當分子之間表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨著分子之間距離的增大而增大，選項C錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，體積減小時，單位時間內(nèi)撞擊到器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增加，所以其壓強增大，選項D正確；熱力學第二定律指出，任何熱機的效率都不可能達到100%，選項E正確． 5．如圖為某實驗器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣(　　) A．內(nèi)能增大 B．壓強增大 C．分子間引力和斥力都減小 D．所有分子運動速率都增大 解析：選AB.在水加熱升溫的過程中，封閉氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，選項A正確；根據(jù)＝C知，氣體的壓強增大，選項B正確；氣體的體積不變，氣體分子間的距離不變，分子間的引力和斥力不變，選項C錯誤；溫度升高，分子熱運動的平均速率增大，但并不是所有分子運動的速率都增大，選項D錯誤． 6. (2019東北三省四市協(xié)作體聯(lián)考)如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 E．單位時間內(nèi)和容器壁碰撞的分子數(shù)目減少 解析：選BDE.a內(nèi)氣體向真空膨脹，不對外界做功，故A錯誤；又因容器絕熱，Q＝0，由熱力學第一定律知，ΔU＝0，故B正確；由玻意耳定律知壓強減??；稀薄氣體可看做理想氣體，內(nèi)能不變，則溫度不變，C錯誤，D、E正確． 7．下列說法正確的是(　　) A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小 B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減小 C．物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加 D．物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變 解析：選C.根據(jù)熱力學第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，當外界對物體做的功大于物體放出的熱量或物體吸收的熱量大于物體對外做的功時，物體的內(nèi)能增加，選項A、B錯誤，選項C正確；物體放出熱量同時對外做功，則Q＋W<0，內(nèi)能減小，選項D錯誤． 8．夏天，小明同學把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是(　　) A．氣體的內(nèi)能減少 B．氣體的內(nèi)能不變 C．氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低 D．氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了 E．氣體分子的平均動能減小 解析：選ACE.氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q＝0，對外做功，熱力學第一定律的表達式為W＋Q＝ΔU，內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標志，則A、C、E正確． 9. 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在透熱的汽缸中，如圖所示．不計活塞與汽缸的摩擦，當用外力向上緩慢拉動活塞的過程中，環(huán)境溫度保持不變．下列判斷正確的是(　　) A．拉力對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加，吸收熱量 B．氣體對外做功，內(nèi)能不變，吸收熱量 C．外界對氣體做功，內(nèi)能不變，放出熱量 D．氣體吸收的熱量等于氣體對活塞做功 E．氣體分子平均動能不變，壓強變小 解析：選BDE.活塞緩慢上移的過程中，氣體膨脹對活塞做功，而氣體溫度保持不變，內(nèi)能不變，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收熱量，故B、D正確；由于溫度保持不變，故分子平均動能不變，氣體做等溫膨脹，由pV＝C知，壓強變小，故E正確． 10．一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示．下列判斷正確的是(　　) A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 解析：選ADE.由p－T圖象可知過程ab是等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，體積不變，由熱力學第一定律可知過程ab中氣體一定吸熱，選項A正確；過程bc中溫度不變，即內(nèi)能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項B錯誤；過程ca中壓強不變，溫度降低，內(nèi)能減少，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對氣體做的功，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，由p－T圖象可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，則分子平均動能最小，選項D正確；b、c兩狀態(tài)溫度相等，分子平均動能相等，由于壓強不相等，所以單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同，選項E正確． 二、非選擇題 11. 一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量． (1)氣體狀態(tài)從A到B是________過程(選填“等容”“等壓”或“等溫”)； (2)狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度________(選填“升高”“不變”或“降低”)； (3)狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體________(選填“吸熱”或“放熱”)； (4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界所做的總功為________． 解析：(1)A→B，對應壓強值恒為p2，即為等壓過程． (2)B→C，由＝恒量，V不變，p減小，T降低． (3)C→D，由＝恒量，p不變，V減小，可知T降低．外界對氣體做功，內(nèi)能減小，由ΔU＝W＋Q可知C→D過程放熱． (4)A→B，氣體對外界做功WAB＝p2(V3－V1) B→C，V不變，氣體不做功 C→D，V減小，外界對氣體做功WCD＝－p1(V3－V2) 狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界做的總功W＝WAB＋WBC＋WCD＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)． 答案：(1)等壓　(2)降低　(3)放熱 (4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2) 12．我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀錄．在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K．某同學利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化．如圖所示，導熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0＝300 K，壓強p0＝1 atm，封閉氣體的體積V0＝3 m3，如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體． (1)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強)． (2)下潛過程中封閉氣體________(選填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量________(選填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功． 解析：(1)當汽缸下潛至990 m時，設封閉氣體的壓強為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p＝100 atm 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得＝ 代入數(shù)據(jù)得V＝2.810－2 m3. (2)下潛過程中溫度降低，則ΔU<0，氣體體積減小， 則W>0，由ΔU＝Q＋W知，Q<0，放熱，且|Q|>W. 答案：(1)2.810－2 m3　(2)放熱　大于