高中物理練習(xí)熱力學(xué)定律與能量守恒定律

1、選修3-3 第3講一、選擇題1有關(guān)“溫度”的概念，下列說法中正確的是()A溫度反映了每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度B溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志C一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，內(nèi)能增加，溫度一定升高D溫度較高的物體，每個(gè)分子的動(dòng)能一定比溫度較低的物體分子的動(dòng)能大答案B解析溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但不能反映每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)情況，所以A、D錯(cuò)誤，由UQW可知C錯(cuò)，故選項(xiàng)B正確2第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，這是因?yàn)?)A違背了能量守恒定律B熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體C機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能D內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化答案D解析第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不

2、可逆的規(guī)律，所以不可能制成，選項(xiàng)D正確3(2010·重慶)給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體()A從外界吸熱B對(duì)外界做負(fù)功C分子平均動(dòng)能減小 D內(nèi)能增加答案A解析該題考查了熱力學(xué)定律，由于車胎內(nèi)溫度保持不變，故分子的平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變，放水過程中體積增大對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，胎內(nèi)氣體吸熱A選項(xiàng)正確4如圖所示，兩相同的容器裝同體積的水和水銀，A、B兩球完全相同，分別浸沒在水和水銀的同一深度，A、B兩球用同一種特殊的材料制成，當(dāng)溫度稍升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大如果開始時(shí)水和水銀的溫度相同，且兩液體同時(shí)緩

3、慢地升高同一值，兩球膨脹后，體積相等，則()AA球吸收的熱量較多 BB球吸收的熱量較多1 / 6C兩球吸收的熱量一樣多 D無法確定答案B解析小球吸熱用于小球內(nèi)能的增加和膨脹對(duì)外做功，對(duì)外做功等于液體重力勢(shì)能的增加因此，由熱力學(xué)第一定律可知，答案B正確5(2010·河北八校聯(lián)考)如圖所示，有一圓筒形絕熱容器，用絕熱且具有一定質(zhì)量的活塞密封一定量的理想氣體，不計(jì)活塞與容器之間的摩擦開始時(shí)容器直立在水平桌面上，容器內(nèi)氣體處于狀態(tài)a，然后將容器緩慢平放在桌面上，穩(wěn)定后氣體處于狀態(tài)b.下列說法正確的是()A與a態(tài)相比，b態(tài)氣體分子間作用力較小B與a態(tài)相比，b態(tài)氣體的溫度較低Ca、b兩態(tài)的氣體分

4、子對(duì)活塞的壓力相等Da、b兩態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)相等答案B解析理想氣體不計(jì)分子間作用力，A錯(cuò)；由a到b，氣體對(duì)外做功且絕熱，所以溫度降低，B對(duì)；兩態(tài)壓強(qiáng)不等，所以壓力不等，C錯(cuò)；分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)取決于兩個(gè)因素，溫度和分子密度，D錯(cuò)6如圖所示，電路與一絕熱密閉氣缸相連，RA為電熱絲氣缸內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，閉合電鍵后，氣缸里的氣體()A內(nèi)能增大B平均動(dòng)能減小C無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)D單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的撞擊次數(shù)減少答案AC解析本題考查熱力學(xué)第一定律、分子動(dòng)理論以及氣體壓強(qiáng)的微觀分析由熱力學(xué)第一定律：WQU知Q>0，W0，則內(nèi)能增大，故A選項(xiàng)正確；溫度升高，

5、無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)、分子平均動(dòng)能增大，故C選項(xiàng)正確、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；體積不變，氣體密度不變，溫度升高會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的撞擊次數(shù)增加，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤二、非選擇題7(2010·試題調(diào)研)如圖所示，是某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化得到的pT圖象氣體狀態(tài)由A變化至B的過程中，氣體的體積將_(填“變大”或“變小”)，這是_(填“吸熱”或“放熱”)過程答案變大吸熱解析連接OA與OB為兩條等容線，可知VA小于VB，由熱力學(xué)第二定律UWQ可知，在由狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體對(duì)外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，所以一定吸熱8(2010·棗莊)如圖所示，用橫截面積為S的活塞在氣

6、缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，活塞質(zhì)量為m.在活塞上施加恒力F推動(dòng)活塞，使氣體體積減小(1)設(shè)上述過程中氣體溫度保持不變，則氣缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)_(選填“增大”、“減小”或“不變”)，按照分子動(dòng)理論從微觀上解釋，這是因?yàn)開(2)設(shè)上述過程中活塞下降的最大高度為h，氣體放出的熱量為Q0，外界大氣壓強(qiáng)為P0，試求此過程中被封閉氣體內(nèi)能的變化U.答案(1)增大分子的平均動(dòng)能不變，分子的密集程度增大(2)(FmgP0S)hQ0解析由熱力學(xué)第一定律UWQ可得：U(FmgP0S)hQ09(1)如圖為同一密封的小包裝食品的兩張照片，甲圖攝于海拔500m、氣溫18的環(huán)境下，乙圖攝于海拔3200m、氣溫10環(huán)境下下列說法

7、中正確的是()A乙圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大了B乙圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小了C由此推斷，如果小包不破裂，且鼓起得越厲害，則所在位置的海拔越高D由此推斷，如果小包不破裂，則海拔越高，小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)就越大(2)能源是當(dāng)今社會(huì)快速發(fā)展所面臨的一大難題，由此，人們想到了永動(dòng)機(jī)關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，甲、乙、丙、丁4名同學(xué)爭論不休甲：第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，應(yīng)該可以制造成功乙：雖然內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但在轉(zhuǎn)化過程中可以不引起其他變化丙：摩擦、漏氣等因素導(dǎo)致能量損失，第二類永動(dòng)機(jī)才因此不能制成?。簝?nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因你認(rèn)為_的說法是正確的A甲B乙 C丙

8、 D丁答案(1)B(2)D解析(1)小包內(nèi)氣體溫度降低，體積增大，由狀態(tài)方程C知，小包內(nèi)的壓強(qiáng)p減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B正確；小包鼓起來，是因?yàn)樾“鼉?nèi)氣體壓強(qiáng)大于小包外氣體壓強(qiáng)，在海拔高度不增加、外界壓強(qiáng)不變的情況下，小包內(nèi)壓強(qiáng)越大，鼓得越厲害，C項(xiàng)錯(cuò)誤；海拔高度越高，外界壓強(qiáng)越小，內(nèi)部壓強(qiáng)也減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤(2)內(nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因，正確的選項(xiàng)為D.10(2010·試題調(diào)研)如圖所示，用面積為S的活塞在氣缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為m，現(xiàn)對(duì)氣缸緩緩加熱使氣缸內(nèi)的空氣溫度從T1升高到T2，原空氣柱的高度為l，已知加

9、熱時(shí)氣體吸收的熱量為Q，外界大氣壓強(qiáng)為p0，問此過程中被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少？答案mglp0SlQ解析根據(jù)，即，所以ll由受力分析和做功分析知，在氣體緩緩膨脹過程中，活塞與砝碼對(duì)氣體的壓力對(duì)氣體做負(fù)功，大氣壓力對(duì)氣體也做負(fù)功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得UWQmglp0SlQ11(2010·江蘇蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市一模)如圖所示的圓柱形氣缸固定于水平面上，缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，已知?dú)飧椎臋M截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為p0.將活塞固定，使氣缸內(nèi)氣體溫度升高1，氣體吸收的熱量為Q1；如果讓活塞可以緩慢自由滑動(dòng)(活塞與氣缸間無摩擦、不漏氣，且不計(jì)氣體的重力)，也使氣缸內(nèi)氣體溫度

10、升高1，其吸收的熱量為Q2.(1)簡要說明Q1和Q2哪個(gè)大些(2)求氣缸內(nèi)氣體溫度升高1時(shí)活塞向上移動(dòng)的高度h.答案(1)Q1<Q2(2)解析(1)等容過程，吸收的熱量用于增加氣體的內(nèi)能，U1Q1等壓過程，吸收的熱量用于增加氣體的內(nèi)能和對(duì)外做功，U2|W2|Q2又U2U1，則Q1<Q2.(2)氣體對(duì)外做功|W2|(p0SG)h活塞向上移動(dòng)的高度h.12(2010·山東濰坊一模)如圖所示，水平放置的氣缸內(nèi)壁光滑，活塞的厚度不計(jì)，在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，A左側(cè)氣缸的容積為V0，A、B之間容積為0.1V0，開始時(shí)活塞在A處，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.9p0

11、(p0為大氣壓強(qiáng))，溫度為297K，現(xiàn)通過對(duì)氣體緩慢加熱使活塞恰好移動(dòng)到B.求：(1)活塞移動(dòng)到B時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度TB；(2)畫出整個(gè)過程的pV圖線；(3)闡述活塞由A到B過程中，缸內(nèi)氣體吸熱的理由答案(1)363K(2)如圖所示(3)見解析解析(1)活塞由A移動(dòng)到B的過程中，先做等容變化，后做等壓變化由氣態(tài)方程得或解得TB363K.(2)如圖所示(3)氣體在緩慢加熱過程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增加；活塞由A移動(dòng)到B，氣體體積增大，對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱13已知太陽每年輻射到地球上的能量可達(dá)1018kW·h，日地距離為r1.5×1011m，地球半徑R6.4×106m.(1)試估算太陽每年釋放出的能量是多少？(2)如果太陽輻射到地球上的能量全部用來推動(dòng)熱機(jī)發(fā)電，能否每年發(fā)出1018度電？答案(1)2.2×1027kW·h(2)不能解析(1)太陽輻射的能量向四面八方輻射，地球僅僅是其中的一個(gè)“小元”，因此太陽輻射的能量只有很少的一部分到達(dá)地球已知日地距離為r1.5×1011m地球半徑為R6.4×106m所以地球的有