復(fù)習(xí)方略2015高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級演練 強技提能 3熱力學(xué)定律與能量守恒 滬科版選修3-3

1、梯級演練·強技提能 3熱力學(xué)定律與能量守恒1.(2014·廣州模擬)在各處溫度相等的液體中,一個小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面,上升過程中氣泡的體積不斷增大,則氣泡在上浮過程中()A.內(nèi)能增大 B.吸收熱量C.外界對氣泡做功 D.無法判斷2.(2014·南昌模擬)如圖所示,將一絕熱汽缸放在水平的平臺上,缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體,絕熱活塞可無摩擦移動,且不漏氣?，F(xiàn)使平臺繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,汽缸和平臺相對靜止,當缸內(nèi)氣體達到新的平衡時,缸內(nèi)氣體()A.壓強減小,內(nèi)能增大 B.壓強、內(nèi)能都減小C.壓強、內(nèi)能都不變 D.壓強增大,內(nèi)能減小3.(2014·開封模擬

2、)單冷型空調(diào)器一般用來降低室內(nèi)溫度,其制冷系統(tǒng)與電冰箱的制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同。某單冷型空調(diào)器的制冷機從低溫物體吸收熱量Q2,向高溫物體放出熱量Q1,而外界(壓縮機)必須對工作物質(zhì)做功W,制冷系數(shù)=。設(shè)某一空調(diào)的制冷系數(shù)為4,若制冷機每天從房間內(nèi)部吸收2.0×107J的熱量,則下列說法正確的是()A.Q1一定等于Q2B.空調(diào)的制冷系數(shù)越大越耗能C.制冷機每天放出的熱量Q1=2.5×107JD.制冷機每天放出的熱量Q1=5.0×106J4.如圖所示,內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸豎直立于地面上,絕熱活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在汽缸中,活塞靜止時處于A位置。現(xiàn)將一重物輕輕地放在活塞上

3、,活塞最終靜止在B位置。若氣體分子間的相互作用力可忽略不計,則活塞在B位置時與活塞在A位置時相比較()A.氣體的溫度可能相同B.氣體的內(nèi)能可能相同C.單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)不變D.單位時間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積汽缸壁的次數(shù)一定增多5.(2013·山東高考)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項是()A.根據(jù)熱力學(xué)定律,熱機的效率可以達到100%B.做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C.溫度是描述熱運動的物理量,一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同D.物體由大量分子組成,其單個分子的運動是無規(guī)則的,大量分子的運動也是無規(guī)律的6.(2014·銀川模擬)地面附近有

4、一正在上升的空氣團,它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低,則該氣團在此上升過程中(不計氣團內(nèi)分子間的勢能)()A.體積減小,溫度降低 B.體積減小,溫度不變C.體積增大,溫度降低 D.體積增大,溫度不變7.如圖所示的p -V圖中,一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過ACB過程至狀態(tài)B,氣體對外做功280J,吸收熱量410J;氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A,這一過程中外界對氣體做功200J,求：(1)ACB過程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少?變化量是多少?(2)BDA過程中氣體是吸熱還是放熱?吸收或放出的熱量是多少?8.(2014·蘇州模擬)(1)(多選)下列說法中正確的

5、是。(填寫選項前的字母)A.機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性B.大顆粒的鹽磨成細鹽,就變成了非晶體C.第二類永動機雖然不違反能量守恒定律,但它是制造不出來的D.當溫度由20變?yōu)?0時,物體分子的平均動能應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍(2)首先在顯微鏡下研究懸浮在液體中的小顆?？傇诓煌５剡\動的科學(xué)家是英國植物學(xué)家,他進行了下面的探究：把有生命的植物花粉懸浮在水中,觀察到了花粉在不停地做無規(guī)則運動;把保存了上百年的植物標本微粒懸浮在水中,觀察到了微粒在不停地做無規(guī)則運動;把沒有生命的無機物粉末懸浮在水中,觀察到了粉末在不停地做無規(guī)則運動。由此可說明  。(3)如圖所示的圓柱形汽缸固定在水平面上,缸內(nèi)用活塞

6、密封一定質(zhì)量的理想氣體,已知汽缸的橫截面積為S,活塞重為G,大氣壓強為p0。將活塞固定,使汽缸內(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(活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣,且不計氣體的重力),也使汽缸內(nèi)氣體溫度升高1,其吸收的熱量為Q2。簡要說明Q1和Q2哪個大些。求汽缸內(nèi)氣體溫度升高1時活塞向上移動的高度h。9.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6J;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9J。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

7、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。10.如圖,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、壓強為1.2p0的理想氣體,p0和T0分別為大氣的壓強和溫度。已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=T,為正的常量;容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的。求：(1)汽缸內(nèi)氣體與大氣達到平衡時的體積V1;(2)在活塞下降過程中,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。答案解析1.【解析】選B。因溫度不變,故氣體內(nèi)能不變,A錯;體積不斷增大,氣體對外界做

8、功,C錯;由熱力學(xué)第一定律可知,氣體一定吸熱,B對。2.【解析】選B。由題意知,在平臺轉(zhuǎn)動前,缸內(nèi)氣體的壓強與外界大氣壓強相同。當平臺轉(zhuǎn)動缸內(nèi)氣體達到新的平衡時,活塞做圓周運動所需向心力是由內(nèi)外氣體的壓力差來提供的,由題圖可知,缸內(nèi)氣體的壓強必小于外界大氣壓強,即缸內(nèi)氣體的壓強減小,而系統(tǒng)又絕熱,缸內(nèi)氣體必然膨脹,對外做功,故缸內(nèi)氣體的內(nèi)能必減小,B正確。3.【解析】選C。Q1=Q2+W>Q2,選項A錯誤;越大,從室內(nèi)向外傳遞相同熱量時壓縮機所需做的功(耗電)越小,越節(jié)省能量,選項B錯誤;又Q1=Q2+=2.5×107J,故選項C正確。【加固訓(xùn)練】如圖所示,兩相同的容器裝同體積

9、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,當溫度稍升高時,球的體積會明顯變大。如果開始時水和水銀的溫度相同,且兩液體溫度同時緩慢地升高同一值,兩球膨脹后,體積相等,則()A.A球吸收的熱量較多 B.B球吸收的熱量較多C.兩球吸收的熱量一樣多 D.無法確定【解析】選B。小球吸熱用于小球內(nèi)能的增加和膨脹對外做功,對外做功等于液體重力勢能的增加。小球的體積增加相同時,水銀增加的重力勢能大于水增加的重力勢能,即B球做功較多,由熱力學(xué)第一定律可知,B球吸收的熱量較多,B正確。4.【解析】選D?；钊贐位置時,氣體被壓縮,外界對氣體做功,而汽缸絕熱,由

10、熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能增大,又因為氣體可視為理想氣體,故溫度升高,A、B錯誤;由于氣體體積變小,則密度變大,所以單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)增多,單位時間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積汽缸壁的次數(shù)一定增多,C錯誤,D正確。5.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點：(1)熱力學(xué)定律的內(nèi)容及意義;(2)對溫度、分子運動論等規(guī)律的理解?！窘馕觥窟xC。根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱機不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化,因此,熱機的效率不可能達到100%,選項A錯誤;做功是通過能量轉(zhuǎn)化改變系統(tǒng)的內(nèi)能,熱傳遞是通過能量的轉(zhuǎn)移改變系統(tǒng)的內(nèi)能,選項B錯誤;溫度是表示熱運動的物理量,熱傳遞過程中達到熱平衡時

11、,溫度相同,選項C正確;單個分子的運動是無規(guī)則的,大量分子的運動表現(xiàn)出統(tǒng)計規(guī)律,選項D錯誤。6.【解析】選C。隨著空氣團的上升,大氣壓強也隨著減小,那么空氣團的體積會增大,空氣團對外做功,其內(nèi)能會減小,因為不計分子勢能,所以內(nèi)能由其溫度決定,則其溫度會降低。所以空氣團的體積增大、溫度降低、壓強減小?！炯庸逃?xùn)練】被壓癟但尚未破裂的乒乓球放在熱水里泡一會兒,就會重新鼓起來。這一過程乒乓球內(nèi)的氣體()A.吸熱,對外做功,內(nèi)能不變B.吸熱,對外做功,內(nèi)能增加C.溫度升高,體積增大,壓強不變D.壓強增大,單位體積內(nèi)分子數(shù)增多【解析】選B。乒乓球內(nèi)的氣體吸收熱量后,溫度升高,內(nèi)能增加,體積變大,對外做功,

12、A錯誤,B正確。乒乓球能鼓起來,說明內(nèi)部氣體的壓強一定增大,單位體積內(nèi)分子數(shù)減少,C、D均錯誤。7.【解析】(1)ACB過程中W1=-280J,Q1=410J由熱力學(xué)第一定律得UB-UA=W1+Q1=130J故ACB過程氣體的內(nèi)能增加了130J。(2)因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),BDA過程中氣體內(nèi)能的變化量UA-UB=-130J由題意知W2=200J,由熱力學(xué)第一定律得UA-UB=W2+Q2,代入數(shù)值解得Q2=-330J,即BDA過程中氣體放出熱量330J。答案：(1)增加130J(2)放熱330J【總結(jié)提升】用熱力學(xué)第一定律分析問題的方法(1)在運用熱力學(xué)第一定律的表達式U=W

13、+Q來分析問題時,必須理解它的物理意義,掌握它的符號法則。做功和熱傳遞都可以使物體的內(nèi)能發(fā)生變化。如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞,那么,外界對物體所做的功與物體從外界吸收的熱量之和等于物體內(nèi)能的增加。(2)按照符號法則將“+”“-”號代入U=W+Q計算或分析問題,如果事先不便確定其正負,可以先假定它為正,在計算出結(jié)果以后再做判斷。若結(jié)果為正,說明與原假設(shè)一致,若結(jié)果為負,則說明與原假設(shè)相反。8.【解析】(1)選A、C。由熱力學(xué)第二定律知能量的轉(zhuǎn)化具有方向性,A正確;晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于分子的排列,晶體的分子排列是呈點陣結(jié)構(gòu)的,顯然大顆粒鹽磨成細鹽只是鹽晶體顆粒變得小了,并不能改變分子

14、的排列規(guī)律,B錯誤;能量的轉(zhuǎn)化是有方向性的,并不是所有能量守恒的過程都能發(fā)生,C正確;對于一種給定的物質(zhì),其分子平均動能的大小是與熱力學(xué)溫度成正比的,D錯誤。(2)對有或沒有生命的微粒都可以觀察到布朗運動,說明布朗運動不是生命物質(zhì)所特有的現(xiàn)象。(3)定容過程吸收的熱量,用于增加氣體的內(nèi)能,U1=Q1;定壓過程吸收的熱量,用于增加氣體的內(nèi)能和對外做功,U2+|W2|=Q2。又U2=U1,則Q1<Q2。氣體對外做功|W2|=(p0S+G)h活塞向上移動的高度h=答案：(1)A、C(2)布朗微小顆粒的運動不是生命現(xiàn)象(3)Q1<Q29.【解析】(1)由題意知從狀態(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W1=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1=W1+Q1內(nèi)能的增量U1=Q1=9J。(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U2=U1=9J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2=W2+Q2從外界吸收的熱量Q2=U2-W2=3J。答案：(1)09J(2)9J3J10.【解題指南】解答本題時可按以下思路進行：(1)氣體的狀態(tài)參量發(fā)生變化時,可用氣體實驗定律進行分析。(2)先計算出外界對封閉氣體所做的功及