高考物理大一輪復(fù)習(xí) 選修3-3（第3課時(shí)）熱力學(xué)定律與能量守恒檢測(cè)-人教版高三選修3-3物理試題

第3課時(shí)熱力學(xué)定律與能量守恒【基礎(chǔ)鞏固】熱力學(xué)第一定律的理解與應(yīng)用1.重慶出租車常以天然氣作為燃料.加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中,若儲(chǔ)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)(B)A.壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減小B.吸收熱量,內(nèi)能增大C.壓強(qiáng)減小,分子平均動(dòng)能增大D.對(duì)外做功,分子平均動(dòng)能減小解析:溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,故天然氣的溫度升高過程中,分子平均動(dòng)能增大,又天然氣可視為理想氣體,不需要考慮分子勢(shì)能,而氣體質(zhì)量不變,罐內(nèi)天然氣分子數(shù)不變,所以氣體分子總動(dòng)能增大,故內(nèi)能增大,選項(xiàng)A,D錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律可知,氣體體積不變,內(nèi)能增大,則一定從外界吸收熱量,選項(xiàng)B正確;天然氣體積不變,隨溫度升高,氣體壓強(qiáng)增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.2.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示.充氣袋四周被擠壓時(shí),假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體(AC)A.體積減小,內(nèi)能增大B.體積減小,壓強(qiáng)減小C.對(duì)外界做負(fù)功,內(nèi)能增大D.對(duì)外界做正功,壓強(qiáng)減小解析:擠壓充氣袋,氣體的體積減小,充氣袋中氣體的壓強(qiáng)增大,外界對(duì)氣體做正功,氣體對(duì)外界做負(fù)功,由于袋內(nèi)氣體與外界沒有熱交換,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能增大,故選項(xiàng)A,C正確.熱力學(xué)第二定律的理解與應(yīng)用3.(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律,下列說法中正確的是(AB)A.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B.空調(diào)機(jī)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C.科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)D.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)”解析:熱力學(xué)第二定律的表述之一是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,即自發(fā)熱傳遞具有方向性,選項(xiàng)A中熱量并非自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項(xiàng)A正確;空調(diào)機(jī)制冷過程中一方面從室內(nèi)吸收熱量同時(shí)所消耗電能中的一部分又變?yōu)闊崃可⑹г谑覂?nèi),使排放到室外的熱量多于從室內(nèi)吸收的熱量,選項(xiàng)B正確;由熱力學(xué)第二定律的另一表述“不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響”可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由能量守恒定律知,能量總是守恒的,只是存在的形式不同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題4.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622885(多選)如圖所示,絕熱隔板K把絕熱的汽缸分隔成體積相等的兩部分,K與汽缸壁的接觸是光滑的.兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間相互作用力可忽略.現(xiàn)通過電熱絲對(duì)氣體a加熱一段時(shí)間后,a,b各自達(dá)到新的平衡(BCD)A.a的體積增大了,壓強(qiáng)變小了B.b的溫度升高了C.加熱后a的分子熱運(yùn)動(dòng)比b的分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈D.a增加的內(nèi)能大于b增加的內(nèi)能解析:a氣體吸收熱量,體積增大,使隔板K壓縮b氣體,由熱力學(xué)第一定律可知,b氣體內(nèi)能增加,即溫度升高,選項(xiàng)B正確;對(duì)a,b兩部分氣體來說,加熱前p,V,T皆相等,加熱后,pa=pb,Va>Vb,由pVT=C可知壓強(qiáng)增大,且Ta>Tb5.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622886一定質(zhì)量的理想氣體,從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B,C,D再回到A,體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示.圖中TA,VA和TD為已知量.(1)從狀態(tài)A到B,氣體經(jīng)歷的是(選填“等溫”“等容”或“等壓”)過程.

(2)從B到C的過程中,氣體的內(nèi)能(選填“增大”“減小”或“不變”).

(3)從C到D的過程中,氣體對(duì)外(選填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”),同時(shí)(選填“吸熱”或“放熱”).

(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD=.

解析:(1)由題圖可知,從狀態(tài)A到B,氣體體積不變,故是等容變化.(2)從B到C溫度不變,即分子平均動(dòng)能不變,該理想氣體的內(nèi)能不變.(3)從C到D氣體體積減小,外界對(duì)氣體做正功W,所以氣體對(duì)外做負(fù)功,同時(shí)溫度降低,說明內(nèi)能減小,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q知?dú)怏w放熱.(4)從D到A是等壓變化,由VATA=VDTD,得V答案:(1)等容(2)不變(3)做負(fù)功放熱(4)TDT【素能提升】6.(2015·福建卷,29)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac.則(C)A.Tb>Tc,Qab>Qac B.Tb>Tc,Qab<QacC.Tb=Tc,Qab>Qac D.Tb=Tc,Qab<Qac解析:由理想氣體狀態(tài)方程知2p0·V0Tc=p0·2V0Tb,故T7.(2016·河北衡水模擬)(多選)下列說法中正確的是(BCD)A.盛有氣體的容器做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能必定會(huì)隨之增大B.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性,由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行C.氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)D.一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100E.當(dāng)分子間的引力與斥力相等時(shí)分子勢(shì)能最大解析:物體的內(nèi)能是構(gòu)成物質(zhì)的所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和,與物體做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)沒有直接關(guān)系,即A項(xiàng)錯(cuò)誤;熱量傳遞時(shí)滿足能量守恒的過程不一定能實(shí)現(xiàn),一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的,而熱力學(xué)第二定律揭示了這一規(guī)律,因此由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行,故B項(xiàng)正確;氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁地對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生平均持續(xù)作用力而產(chǎn)生的,它取決于單位時(shí)間單位面積撞擊的分子個(gè)數(shù)和每個(gè)分子的撞擊力,跟氣體分子的平均動(dòng)能和密集程度有關(guān),即C項(xiàng)正確;100℃的水和1008.(2016·福州模擬)(多選)下列說法正確的是(CDE)A.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都具有方向性,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B.液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大是因?yàn)轱柡推捏w積隨溫度的升高而增大C.液體與大氣相接觸,表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引D.0℃的鐵和0E.氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān)解析:通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體,如電冰箱,A錯(cuò)誤;在一定溫度下,飽和汽的分子數(shù)密度是一定的,因而其壓強(qiáng)也是一定的,與體積無關(guān),故密閉容器中某種蒸汽開始時(shí)若是飽和的,保持溫度不變,增大容器的體積,穩(wěn)定后蒸汽的壓強(qiáng)不變,液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大,是因?yàn)殡S溫度的升高液體蒸發(fā)的速度加快,B錯(cuò)誤;液體表面表現(xiàn)為張力,是由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離引起的,即分子間表現(xiàn)為引力,C正確;溫度是平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度相同,則分子平均動(dòng)能相同,D正確;氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關(guān),E正確.9.導(dǎo)學(xué)號(hào)00622887如圖所示,透熱的汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,缸體質(zhì)量M=200kg,活塞質(zhì)量m=10kg,活塞面積S=100cm2.活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣.此時(shí),缸內(nèi)氣體的溫度為27℃,活塞位于汽缸正中,整個(gè)裝置都靜止.已知大氣壓恒為p0=1.0×105Pa,重力加速度為g=10m/s2(1)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1;(2)汽缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時(shí),活塞恰好會(huì)靜止在汽缸缸口AB處?此過程中汽缸內(nèi)的氣體是吸熱還是放熱?解析:(1)以汽缸為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,列平衡方程Mg+p0S=p1S解得p1=Mg+p0SS(2)設(shè)缸內(nèi)氣體溫度升到t2時(shí),活塞恰好會(huì)靜止在汽缸口.該過程是等壓變化過程,由蓋—呂薩克定律得V1T1=V2T2,即0氣體體積增大,對(duì)外做功,同時(shí)溫度升高內(nèi)能增大,所以透熱的汽缸一定從外界吸收熱量.答案:(1)3.0×105Pa(2)327℃【備用題組】1.(多選)下列有關(guān)熱學(xué)知識(shí)的論述正確的是(CD)A.兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí),熱量既能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,也可以自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體B.無論用什么方式都不可能使熱量從低溫物體向高溫物體傳遞C.物體由大量分子組成,其單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的,但大量分子的運(yùn)動(dòng)遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律D.滿足能量守恒定律的客觀過程并不是都可以自發(fā)地進(jìn)行解析:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量自發(fā)地傳遞時(shí)具有方向性,但在外界的影響下,熱量也能從低溫物體向高溫物體傳遞,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤,D正確;分子動(dòng)理論告訴我們,物質(zhì)是由分子組成的,分子都在做永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng),但大量分子的運(yùn)動(dòng)遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,故C正確.2.(多選)二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一,人類在采取節(jié)能減排措施的同時(shí),也在研究控制溫室氣體的新方法,目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù).在某次實(shí)驗(yàn)中,將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中,將容器緩慢移到海水某深處,氣體體積減小為原來的一半,不計(jì)溫度變化,則此過程中(ABE)A.外界對(duì)封閉氣體做正功B.封閉氣體向外界傳遞熱量C.封閉氣體分子的平均動(dòng)能增大D.封閉氣體從外界吸收熱量E.封閉氣體的壓強(qiáng)增為原來的2倍解析:當(dāng)氣體體積減小時(shí),外界對(duì)氣體做正功,選項(xiàng)A正確;因?yàn)闅怏w的溫度不變,所以氣體分子的平均動(dòng)能不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律可得,封閉氣體將向外界傳遞熱量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,B正確,由玻意耳定律可知,選項(xiàng)E正確.3.(多選)下列有關(guān)物體內(nèi)能改變的判斷中,正確的是(CD)A.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能一定增加B.外界對(duì)物體傳遞熱量,物體的內(nèi)能一定增加C.物體對(duì)外界做功,物體的內(nèi)能可能增加D.物體向外界放熱,物體的內(nèi)能可能增加解析:做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知,當(dāng)外界對(duì)物體做功時(shí),物體的內(nèi)能不一定增加,同理當(dāng)外界對(duì)物體傳遞熱量時(shí),物體的內(nèi)能也不一定增加,所以A,B錯(cuò)誤;由ΔU=Q+W可知,若物體對(duì)外界做功,物體的內(nèi)能可能增加,同理物體向外界放熱,物體的內(nèi)能可能增加,故C,D正確.4.關(guān)于熱現(xiàn)象,下列敘述正確的是(D)A.溫度降低,物體內(nèi)所有分子運(yùn)動(dòng)的速率都變小B.分子力隨分子間距離的增大而減小C.凡是不違背能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想,都是能夠?qū)崿F(xiàn)的D.溫度升高,物體的內(nèi)能不一定增大解析:溫度降低時(shí),物體內(nèi)所有分子運(yùn)動(dòng)的平均速率減小,但并非所有分子的速率都減小,A錯(cuò)誤;分子間距離從平衡位置開始增大時(shí),分子力先增大后減小,B錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第二定律可知,C錯(cuò)誤;溫度升高,但同時(shí)物體對(duì)外做功,其內(nèi)能有可能減小,D正確.5.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)的容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞.今對(duì)活塞施加一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后,氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦,則被密封的氣體(C)A.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強(qiáng)增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能增加解析:容器絕熱,活塞對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能增加;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,氣體內(nèi)能增加,故溫度一定升高;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT6.如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),在蒸發(fā)器中的制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量,經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化,放出熱量到箱體外.下列說法正確的是(B)A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界,是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第二定律解析:熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律,是能量守恒定律的具體表現(xiàn),適用于所有的熱學(xué)過程,故C錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第二定律可知,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,除非有外界的影響或幫助.電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部,需要壓縮機(jī)的