2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒模擬新人教版選修3-3

PAGEPAGE2熱力學(xué)定律與能量守恒1．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國卷Ⅰ)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51343411)(BDE)A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)熱平衡[解析]根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體吸熱的同時(shí)假設(shè)對(duì)外做功，那么內(nèi)能不一定增大，溫度不一定升高，故A錯(cuò)誤。對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能，故B正確。理想氣體等壓膨脹過程，對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，故氣體一定吸熱，故C錯(cuò)誤。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故D正確。根據(jù)熱平衡定律，如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定到達(dá)熱平衡，故E正確。2．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國卷Ⅱ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖象如下圖，其中對(duì)角線ac的延長線過原點(diǎn)O。以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51343412)(ABE)A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功[解析]由eq\f(pV,T)＝k可知，p－T圖象中過原點(diǎn)的一條傾斜的直線是等容線，A項(xiàng)正確；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)d的過程溫度不變，內(nèi)能不變，從狀態(tài)d到狀態(tài)a的過程溫度升高，內(nèi)能增加，B項(xiàng)正確；由于過程cd中氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在過程da中氣體內(nèi)能增加，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，D項(xiàng)錯(cuò)誤；過程bc中，外界對(duì)氣體做的功Wbc＝pb(Vb－Vc)＝pbVb－pcVc，過程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝pd(Va－Vd)＝paVa－pdVd，由于pbVb＝paVa，pcVc＝pdVd，因此過程bc中外界對(duì)氣體做的功與過程da中氣體對(duì)外界做的功相等，E項(xiàng)正確。3．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國卷Ⅲ)關(guān)于氣體的內(nèi)能，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51343413)(CDE)A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C．氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加[解析]溫度相同的氣體分子平均動(dòng)能相同，僅質(zhì)量相同，分子質(zhì)量不同的氣體，所含分子數(shù)不同，氣體的動(dòng)能也不同，所以內(nèi)能不一定相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體的內(nèi)能與整體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；理想氣體等溫壓縮過程中，其內(nèi)能不變，C項(xiàng)正確；理想氣體不考慮分子間相互作用力，分子勢能為零，一定量的氣體，分子數(shù)量一定，溫度相同時(shí)分子平均動(dòng)能相同，由于內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能的總和，所以D項(xiàng)正確；由蓋·呂薩克定律可知，一定量的理想氣體，等壓膨脹過程中，溫度一定升高，那么其內(nèi)能一定增加，E項(xiàng)正確。4．(2022·湖南長沙長郡中學(xué)月考)將如下圖的裝置的右端局部汽缸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摩擦，開始時(shí)兩形狀相同的長方體汽缸內(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：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51343414)(1)汽缸A中氣體的壓強(qiáng)pA以及汽缸B中氣體的體積VB；(2)此過程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說明。[答案](1)1.25p00.8V0(2)見解析[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：pA＝pB，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：p0V0·eq\f(1,T0)＝pAVAeq\f(1,1.5T0)，選汽缸B中氣體為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律得：p0V0＝pBVB，又因?yàn)椋?V0＝VA＋VB，聯(lián)立得：pA＝pB＝1.25p0，VB＝0.8V0。(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。5．(2022·江蘇物理)(1)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋，水燒開后，鍋內(nèi)水面上方充滿飽和汽，停止加熱，高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻，在冷卻過程中，鍋內(nèi)水蒸汽的變化情況為__AC__。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51343415)A．壓強(qiáng)變小 B．壓強(qiáng)不變C．一直是飽和汽 D．變?yōu)槲达柡推?2)如圖1所示，在斯特林循環(huán)的p－V圖象中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成，B→C的過程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目__不變__(選填“增大〞、“減小〞或“不變〞)，狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖象如圖2所示，那么狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是__①__(選填“①〞或“②〞)。(3)如圖1所示，在A→B和D→A的過程中，氣體放出的熱量分別為4J和30J。在B→C和C→D的過程中，氣體吸收的熱量分別為20J和12J。求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功。[答案](3)8J[解析](1)高壓鍋在密封的狀態(tài)下緩慢冷卻，在冷卻過程中氣體發(fā)生等容變化，溫度降低，壓強(qiáng)變小，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鍋內(nèi)的水蒸氣始終處于飽和汽狀態(tài)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)從B→C的過程中，氣體的體積不變，因此單位體積中氣體分子數(shù)目不變，