2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時(shí)作業(yè)：第13章 第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時(shí)作業(yè)：第13章第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律含解析課時(shí)作業(yè)時(shí)間：60分鐘滿分:100分一、選擇題(本題共9小題,每小題5分，共45分。其中1題為單選，2~9題為多選)1．(2019·湖北荊門第五次檢測(cè))奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤?內(nèi)有液態(tài)丙烷）、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成,當(dāng)穩(wěn)壓閥打開以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)形式從氣罐里出來,經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒。則以下說法不正確的是（)A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對(duì)外做功B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢(shì)能增加C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程D．燃?xì)庠谌紵筢尫旁谥車h(huán)境中的能量很容易被回收再利用答案D解析燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中體積增大,要對(duì)外做功，分子勢(shì)能增大，故A、B正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律，燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程,故C正確；燃?xì)庠谌紵筢尫旁谥車h(huán)境中的能量變?yōu)槠焚|(zhì)低的大氣內(nèi)能，能量耗散了，很難再被回收利用，故D錯(cuò)誤.2．（2019·湖南三湘名校教育聯(lián)盟三模）能量守恒定律告訴我們,在自然界發(fā)生的一切過程中能量都是守恒的。然而，無(wú)數(shù)事實(shí)告訴我們,并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生。下列說法正確的是()A．科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)B．第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律C．對(duì)能源的過度消耗將使自然界的能量不斷減少，形成能源危機(jī)D．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞E．氣體向真空的自由膨脹是不可逆的答案BDE解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律,不可能從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化，故A錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故B正確；對(duì)能源的過度消耗將形成能源危機(jī)，但自然界的總能量守恒，故C錯(cuò)誤；電冰箱的工作過程表明,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，但要引起其他變化，故D正確；根據(jù)熵增加原理可知，氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故E正確。3.（2019·遼寧葫蘆島一模）回?zé)崾街评錂C(jī)是一種深低溫設(shè)備，制冷極限約50K。某臺(tái)回?zé)崾街评錂C(jī)工作時(shí)，一定量的氦氣(可視為理想氣體)緩慢經(jīng)歷如圖所示的四個(gè)過程：已知狀態(tài)A和B的溫度均為27℃,狀態(tài)C和D的溫度均為－133℃，下列判斷正確的是(）A．氣體由狀態(tài)A到B的過程,溫度先升高后降低B．氣體由狀態(tài)B到C的過程,內(nèi)能保持不變C．氣體由狀態(tài)C到D的過程，分子間的平均間距減小D．氣體由狀態(tài)C到D的過程，氣體對(duì)外做功E．氣體由狀態(tài)D到A的過程,其熱力學(xué)溫度與壓強(qiáng)成正比答案ADE解析狀態(tài)A和B的溫度相等,根據(jù)eq\f（pV,T）＝C,經(jīng)過A、B的等溫線應(yīng)是過A、B的雙曲線，沿直線由A到B,pV先增大后減小，所以溫度先升高后降低，故A正確；氣體由狀態(tài)B到C溫度降低，內(nèi)能減小，故B錯(cuò)誤；氣體由狀態(tài)C到D，體積增大，分子間的平均間距增大，故C錯(cuò)誤；氣體由狀態(tài)C到D,體積增大，氣體對(duì)外做功,故D正確;氣體由狀態(tài)D到A，體積不變，根據(jù)eq\f（pV，T）＝C，其熱力學(xué)溫度與壓強(qiáng)成正比，故E正確。4．下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．一定量氣體經(jīng)過不同物理過程而溫度沒有改變，氣體與外界可以不做功B．功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功C．第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第一定律D．在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自發(fā)的過程熵總是向減少的方向進(jìn)行E．熵值越大，說明系統(tǒng)的分子運(yùn)動(dòng)越無(wú)序答案BCD解析一定量的氣體可以先吸熱而后又放熱，氣體與外界不做功，最后溫度保持不變，A正確;功是能量轉(zhuǎn)化的量度，不能說功轉(zhuǎn)化成熱量,只能說機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是向增加的方向進(jìn)行,D錯(cuò)誤；熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度，熵越大，分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度越大，E正確。本題選錯(cuò)誤的，故答案為B、C、D。5．下列關(guān)于熱力學(xué)定律的說法,正確的是()A．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體B．一切宏觀熱現(xiàn)象的過程一定是從無(wú)序狀態(tài)慢慢向有序狀態(tài)過渡C．無(wú)論科技多么先進(jìn),熱力學(xué)溫度的0K一定不可能達(dá)到D．一絕熱汽缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)氣體體積膨脹時(shí),其溫度一定降低E．一導(dǎo)熱汽缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)缸外溫度緩慢升高時(shí),氣體可能對(duì)外界做功答案ACE解析熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但會(huì)引起其他變化，A正確；一切宏觀熱現(xiàn)象的過程一定是從有序狀態(tài)慢慢向無(wú)序狀態(tài)過渡,B錯(cuò)誤；熱力學(xué)溫度的0K永遠(yuǎn)不能達(dá)到，C正確；絕熱汽缸中理想氣體與外界沒有熱交換，當(dāng)氣體自由膨脹時(shí)，不對(duì)外做功，其內(nèi)能不變，則溫度不變，D錯(cuò)誤；導(dǎo)熱汽缸外溫度緩慢升高時(shí)，氣體內(nèi)能增加，氣體可能對(duì)外界做功，且氣體對(duì)外界做的功小于氣體從外界吸收的熱量，E正確。6．(2019·廣東深圳二模)恒溫環(huán)境中，在導(dǎo)熱良好的注射器內(nèi),用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。用力緩慢向外拉活塞,此過程中（)A．封閉氣體分子間的平均距離增大B．封閉氣體分子的平均速率減小C．活塞對(duì)封閉氣體做正功D．封閉氣體的內(nèi)能不變E．封閉氣體從外界吸熱答案ADE解析對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，氣體的內(nèi)能和分子平均速率只取決于溫度，由題目可知,溫度不變，則封閉氣體的內(nèi)能不變，封閉氣體分子的平均速率也不變,故B錯(cuò)誤,D正確；用力向外緩慢拉動(dòng)活塞的過程中，氣體體積增大，則分子間的平均距離增大，氣體對(duì)活塞做正功,則活塞對(duì)氣體做負(fù)功，故A正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，溫度不變，則內(nèi)能U不變，即ΔU＝0，用力向外緩慢拉動(dòng)活塞，則W＜0，故Q＞0，即氣體從外界吸收熱量，故E正確。7．（2019·山西高三二模）如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷ab、bc、cd、de四個(gè)過程到達(dá)狀態(tài)e，其中ba的延長(zhǎng)線經(jīng)過原點(diǎn)，bc連線與橫軸平行，de連線與縱軸平行.下列說法正確的是（）A．a(chǎn)b過程中氣體從外界吸熱B．bc過程中氣體內(nèi)能不變C．cd過程中氣體從外界吸熱D．de過程中外界對(duì)氣體做功E．狀態(tài)a的氣體體積比狀態(tài)d的氣體體積小答案ACE解析由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV，T)＝C可知，圖線與原點(diǎn)連線的斜率與體積的倒數(shù)成正比，ab過程中圖線與原點(diǎn)連線的斜率不變,故氣體的體積不變，氣體不做功,又溫度升高，內(nèi)能增大，由W＋Q＝ΔU,可知Q>0，即氣體從外界吸熱，故A正確；bc過程為等壓過程,溫度升高，氣體內(nèi)能增大，故B錯(cuò)誤；cd過程eq\f(p，T)減小，則氣體體積增大，氣體對(duì)外做功,氣體溫度升高,內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU可知，Q為正值,即氣體要從外界吸熱,故C正確；de段為等溫過程，壓強(qiáng)降低，氣體體積增大，對(duì)外做功，D錯(cuò)誤；由于圖線與原點(diǎn)連線的斜率與體積的倒數(shù)成正比，由圖可知，Oa的斜率大于Od的斜率，則狀態(tài)a的氣體體積小于狀態(tài)d的氣體體積，故E正確。8．(2019·廣東汕頭高三一模)如圖是某種噴霧器示意圖，在貯液筒內(nèi)裝入一些藥液后將密封蓋蓋好。多次拉壓活塞充氣,然后打開噴嘴開關(guān)，活塞位置不再改變，藥液可以持續(xù)地噴出，貯液筒內(nèi)的空氣可視為理想氣體，設(shè)充氣和噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變,下列說法正確的是（）A．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增大B．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體分子平均動(dòng)能增大C．充氣過程中,貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大，體積也變大D．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體吸收熱量全部用來對(duì)外做功E．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)減小,氣體內(nèi)能不變答案ADE解析充氣過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動(dòng)能不變，充氣的過程中筒內(nèi)氣體分子的總個(gè)數(shù)增加，則內(nèi)能增加，故A正確，B錯(cuò)誤；充氣的過程中筒內(nèi)氣體的體積不變,故C錯(cuò)誤;噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，氣體的內(nèi)能也不變，氣體體積增大,對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律,可知貯液筒內(nèi)的氣體吸收的熱量全部用來對(duì)外做功，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T）＝C，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，故D、E正確。9.如圖，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)狀態(tài)B和C后再回到狀態(tài)A，對(duì)此氣體下列說法正確的是（）A．A→B過程中氣體對(duì)外界做功B．A→B過程中氣體放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功C．B→C過程中氣體分子對(duì)器壁單位面積碰撞的平均沖力減少D．C→A過程中氣體從外界吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量E．B→C過程中氣體放出的熱量大于C→A過程中吸收的熱量答案ADE解析A→B過程中為等溫變化，壓強(qiáng)減小，由公式pV＝C可知，體積增大，氣體對(duì)外做功，故A正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，A→B過程溫度不變，ΔU＝0,Q＝－W,故氣體要吸收熱量且等于氣體對(duì)外做的功，故B錯(cuò)誤；B→C過程為等壓變化，由p＝eq\f（F,S)可知?dú)怏w分子對(duì)器壁單位面積碰撞的平均沖力不變,故C錯(cuò)誤;C→A過程為等容變化,溫度升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知,氣體從外界吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量，故D正確；B→C過程為等壓變化，由熱力學(xué)第一定律可知，ΔU1＝Q1＋W1，其中ΔU1為負(fù)值，W1為正值，所以Q1〈0,氣體放出熱量，C→A過程為等容變化，由熱力學(xué)第一定律可知,ΔU2＝Q2,其中ΔU2為正值，所以Q2〉0，氣體吸收熱量，又ΔU1＝－ΔU2,故Q1＋W＝－Q2，即B→C過程中氣體放出的熱量大于C→A過程中氣體吸收的熱量，故E正確。二、非選擇題（本題共4小題，共55分）10．(10分）（2019·山東四校聯(lián)合一模）一定質(zhì)量的理想氣體，沿如圖所示折線由狀態(tài)A依次變化到狀態(tài)B、C、A,已知在狀態(tài)A時(shí)，溫度為360K，取1atm＝105Pa，求：(1)氣體在C狀態(tài)的溫度是TC＝________K。（2)經(jīng)過一個(gè)循環(huán),氣體________(填“吸收"或者“放出”)________J熱量.答案(1)180（2）吸收300解析（1）A、C兩狀態(tài)體積相等，根據(jù)查理定律得:eq\f（pA，TA)＝eq\f（pC，TC），又TA＝360K、pA＝4atm、pC＝2atm解得:TC＝180K。（2）整個(gè)循環(huán)過程氣體對(duì)外做的功等于三角形ABC包圍的面積，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有:ΔU＝Q＋WW＝－eq\f(1，2）×（4－2)×105×（4－1)×10－3J＝－300J而ΔU＝0解得:Q＝＋300J,即吸收300J熱量。11．（15分）（2019·安徽安慶高三二模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過如圖所示的變化過程：A→B→C。已知?dú)怏w在初始A狀態(tài)的壓強(qiáng)為p0，體積為V0,溫度為T0，BA連線的延長(zhǎng)線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，A→B過程中，氣體從外界吸收熱量為Q，B狀態(tài)溫度為T。試求：(1)氣體在B狀態(tài)時(shí)的體積和在C狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)；（2）氣體從A→B→C整個(gè)過程中內(nèi)能的變化。答案（1)eq\f（V0,T0）Teq\f(p0,T0）T（2)Q－p0eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f（T,T0）－1)）V0解析（1)氣體從A變化到B時(shí)，發(fā)生等壓變化，設(shè)B狀態(tài)時(shí)的體積為V,根據(jù)蓋—呂薩克定律得eq\f（V0,T0)＝eq\f(V,T）解得V＝eq\f（V0，T0)T氣體從B變化到C時(shí),發(fā)生等溫變化，設(shè)C狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)為p，根據(jù)玻意耳定律，p0V＝pV0解得p＝eq\f（p0,T0）T.(2)氣體從B→C過程中溫度不變，內(nèi)能不變。氣體從A→B過程中，體積變大,氣體對(duì)外做功，W＝－p0(V－V0）＝－p0eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(T，T0)－1）)V0氣體從外界吸收熱量為Q，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能的變化ΔU＝Q＋W＝Q－p0eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（T,T0)－1））V0。12．（15分)（2019·湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué)第一次適應(yīng)性考試)絕熱汽缸A和導(dǎo)熱汽缸B固定在水平地面上，由剛性桿連接的兩個(gè)等大活塞封閉著兩部分體積均為V的理想氣體，此時(shí)氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)p0相同,氣體的溫度與環(huán)境溫度T0也相同。已知理想氣體的內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U＝αT，α為常量且α>0?，F(xiàn)給汽缸A的電熱絲通電,當(dāng)電熱絲放出的熱量為Q1時(shí)汽缸B內(nèi)氣體的體積減為原來的一半。若加熱過程是緩慢的，不計(jì)摩擦，求:(1）汽缸A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；（2）汽缸B在該過程中放出的熱量Q2.答案(1）2p0(2)Q1－2αT0解析(1)設(shè)A、B內(nèi)氣體末態(tài)壓強(qiáng)為p，對(duì)B中氣體由玻意耳定律得：p0V＝peq\f（V，2）解得：p＝2p0。（2)對(duì)A中氣體由理想氣體狀態(tài)方程得：eq\f(p0V,T0）＝eq\f（p\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(V＋\f（V，2))）,T)解得:T＝3T0汽缸A內(nèi)氣體升溫時(shí)內(nèi)能增加：ΔUA＝α（T－T0)＝2αT0汽缸B內(nèi)氣體溫度不變,內(nèi)能不變，ΔUB＝0；以汽缸A、B內(nèi)兩部分氣體為研究對(duì)象，由熱力學(xué)第一定律得：ΔUA＝Q1－W,ΔUB＝W－Q2解得汽缸B內(nèi)氣體放出熱量為：Q2＝Q1－2αT0。13．（15分）（2019·四省名校高三第二次聯(lián)考)如圖所示，可在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)上固定著一個(gè)內(nèi)壁光滑的汽缸,汽缸內(nèi)有一導(dǎo)熱活塞,活塞底面與汽缸底面平行，一定量的氣體被密封在汽缸內(nèi)。當(dāng)平臺(tái)傾角為37°時(shí)，汽缸內(nèi)氣體體積為V，然后將平臺(tái)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至