2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律練習(xí)含解析新人教版

PAGE5-第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、選擇題(本題共8小題，1～3題為單選，4～8題為多選)1．下列敘述，正確的是(C)A．氣體吸熱后溫度肯定上升B．熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體C．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性D．物體從單一熱源汲取的熱量在不引起外界變更的狀況下可全部用于做功[解析]依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，氣體吸熱后假如對(duì)外做功，則溫度不肯定上升，A錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量不行能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在引起外界變更的情形下，可以從低溫物體傳到高溫物體，B錯(cuò)誤；能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性，C正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，物體從單一熱源汲取的熱量在不引起外界變更的狀況下，不行能使之完全變勝利，D錯(cuò)誤。2．(2024·北京房山區(qū)期末)下列熱現(xiàn)象說(shuō)法正確的是(A)A．物體的溫度越高，說(shuō)明物體分子的平均動(dòng)能越大B．波濤洶涌的海水上下翻騰，說(shuō)明水分子熱運(yùn)動(dòng)猛烈C．水凝聚成冰，說(shuō)明水分子的熱運(yùn)動(dòng)已停止D．空調(diào)制冷時(shí)，將熱量從低溫室內(nèi)傳到高溫室外，說(shuō)明熱傳遞是隨意的，不具有方向性[解析]本題考查熱運(yùn)動(dòng)的基本概念、熱力學(xué)其次定律等。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，物體的溫度越高，說(shuō)明物體分子的平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)A正確；液體上下翻滾是宏觀運(yùn)動(dòng)，而分子熱運(yùn)動(dòng)是微觀運(yùn)動(dòng)，二者不是一回事，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于分子熱運(yùn)動(dòng)永不停息，水凝聚成冰，但分子熱運(yùn)動(dòng)沒(méi)有停止，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；空調(diào)制冷時(shí)，雖然能夠把熱量從低溫環(huán)境轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境，但這一過(guò)程必需消耗電能，這說(shuō)明熱量轉(zhuǎn)移是有方向性的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．(2024·福建漳州調(diào)研)如圖，汽缸內(nèi)活塞左邊封閉著肯定量的可視為志向氣體的空氣，壓強(qiáng)和大氣壓相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸內(nèi)空氣上升肯定的溫度，空氣汲取的熱量Q1。假如讓活塞可以自由滑動(dòng)(活塞與汽缸間無(wú)摩擦、不漏氣)，也使汽缸內(nèi)空氣溫度上升相同溫度，其汲取的熱量為Q2，則Q1和Q2的大小關(guān)系是(C)A．Q1＝Q2 B．Q1>Q2C．Q1<Q2 D．不能確定[解析]本題考查熱力學(xué)第肯定律。對(duì)肯定量的志向氣體內(nèi)能由溫度確定，兩種狀況下氣體溫度變更狀況相同，氣體內(nèi)能變更量相等，即ΔU1＝ΔU2＝ΔU；第一種狀況，汽缸與活塞都固定不動(dòng)，氣體體積不變，氣體不做功，W1＝0，其次種狀況，活塞自由移動(dòng)，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W2<0，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU，Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2>ΔU>Q1，選項(xiàng)C正確。4．下列關(guān)于其次類永動(dòng)機(jī)說(shuō)法正確的是(ACE)A．其次類永動(dòng)機(jī)是指沒(méi)有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源汲取的熱量全部用來(lái)做功，而不引起其他變更的熱機(jī)B．其次類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，所以不行能制成C．其次類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律，所以不行能制成D．隨著科技的發(fā)展，其次類永動(dòng)機(jī)有可能制成E．其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成，說(shuō)明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變更[解析]由其次類永動(dòng)機(jī)的定義知，A正確；其次類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律，B，D錯(cuò)誤，C正確；由熱力學(xué)其次定律知，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變更，E正確。5．(2024·福建莆田一中模擬)下列說(shuō)法正確的是(ADE)A．熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)序程度較大的宏觀狀態(tài)B．內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變更C．依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化D．外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體向外界放出熱量，物體的內(nèi)能可能不變E．氣體向真空的自由膨脹是不行逆的[解析]本題考查對(duì)熱力學(xué)第一、其次定律的理解。依據(jù)熵的定義，熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)序程度較大的宏觀狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，內(nèi)能不行以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變更，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)能量守恒定律可知，各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化而熱力學(xué)其次定律是反映宏觀自然的過(guò)程都具有方向性的定律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，若外界對(duì)物體做功的大小等于物體向外界放出熱量的大小，物體的內(nèi)能不變，選項(xiàng)D正確；依據(jù)熵增加原理，氣體向真空的自由膨脹是不行逆的，選項(xiàng)E正確。6．(2024·廣東興寧一中月考)關(guān)于氣體的內(nèi)能和熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是(ACD)A．對(duì)氣體做功可以變更其內(nèi)能B．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能肯定相同C．肯定質(zhì)量的志向氣體在等壓膨脹過(guò)程中，內(nèi)能肯定增加D．肯定質(zhì)量的志向氣體溫度越高，氣體分子運(yùn)動(dòng)越猛烈，氣體內(nèi)能越大E．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度漸漸降低，并達(dá)到肯定零度，最終實(shí)現(xiàn)熱機(jī)效率100%[解析]本題考查熱力學(xué)定律與氣體試驗(yàn)定律結(jié)合。做功和熱傳遞都能變更物體的內(nèi)能，所以對(duì)氣體做功可以變更其內(nèi)能，故A正確；質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能不肯定相同，內(nèi)能還與氣體的種類、物質(zhì)的量有關(guān)，故B錯(cuò)誤；由蓋一呂薩克定律可知，肯定質(zhì)量的志向氣體在等壓膨脹過(guò)程中氣體溫度上升，氣體內(nèi)能增加，故C正確；肯定質(zhì)量的志向氣體溫度越高，氣體分子運(yùn)動(dòng)越猛烈，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故溫度越高，其內(nèi)能越大，故D正確；肯定零度不行能達(dá)到，故E錯(cuò)誤。7．(2024·廣東汕頭一模)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(kāi)噴嘴開(kāi)關(guān)，活塞位置不再變更，藥液可以持續(xù)地噴出，貯液筒內(nèi)的空氣可視為志向氣體，若充氣和噴液過(guò)程筒內(nèi)的空氣溫度不變，下列說(shuō)法正確的是(ADE)A．充氣過(guò)程中，貯液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增大B．充氣過(guò)程中，貯液筒內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大C．充氣過(guò)程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大，體積也變大D．噴液過(guò)程中，貯液筒內(nèi)的氣體汲取的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功E．噴液過(guò)程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能不變[解析]本題考查了氣體的等溫變更過(guò)程。充氣過(guò)程筒內(nèi)的空氣溫度視為不變，則分子的平均動(dòng)能不變，故B錯(cuò)誤；充氣的過(guò)程中分子的總個(gè)數(shù)增加，則內(nèi)能增加，故A正確；充氣的過(guò)程中筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，體積不變，故C錯(cuò)誤；噴液過(guò)程中筒內(nèi)的空氣溫度視為不變，則分子的平均動(dòng)能不變，氣體的內(nèi)能也不變，藥液噴出，氣體體積增大，對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第肯定律可知貯液筒內(nèi)氣體汲取的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功，依據(jù)狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，故DE正確。8．(2024·福建莆田月考)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a動(dòng)身，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最終經(jīng)等壓過(guò)程ca回到狀態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B．在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C．在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D．在過(guò)程bc中氣體從外界汲取熱量E．在過(guò)程ca中氣體從外界汲取熱量[解析]ab過(guò)程，氣體壓強(qiáng)增大，體積不變，則溫度上升，內(nèi)能增加，A項(xiàng)正確；ab過(guò)程發(fā)生等容變更，氣體對(duì)外界不做功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；肯定質(zhì)量的志向氣體內(nèi)能僅由溫度確定，bc過(guò)程發(fā)生等溫變更，內(nèi)能不變，bc過(guò)程，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知?dú)怏w從外界吸熱，D項(xiàng)正確；ca過(guò)程發(fā)生等壓變更，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，B項(xiàng)正確；ca過(guò)程，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，外界對(duì)氣體做正功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知?dú)怏w向外界放熱，E項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題9．(2024·西南名校聯(lián)盟月考)肯定質(zhì)量的志向氣體由C經(jīng)狀態(tài)B變更到狀態(tài)A的p－V圖像如圖所示。(1)若已知在狀態(tài)C時(shí)，志向氣體的溫度為127℃，求處于狀態(tài)B時(shí)氣體的攝氏溫度；(2)從狀態(tài)C變更到狀態(tài)A氣體是吸熱還是放熱？并求出汲取或放出的熱量的數(shù)值。(已知1atm＝1×105Pa)[答案](1)627℃(2)放熱900J[解析]本題通過(guò)p－V圖像考查氣體試驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律。(1)B到C過(guò)程由志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(pCVC,TC)＝eq\f(pBVB,TB)，解得TB＝900K，所以tB＝627℃。(2)由eq\f(pV,T)＝C可知狀態(tài)A、C溫度相同，C到A，氣體等溫壓縮，ΔU＝0，W＞0，由ΔU＝W＋Q知Q<0，所以從C到A過(guò)程放熱，由熱力學(xué)第肯定律有Q＝－W，而W等于p－V圖線與V軸圍成的面積，則W＝eq\f(1,2)(3＋1)×1×105×10－3J＋eq\f(1,2)(3＋4)×1×105×2×10－3J＝900J。10．(2024·黑龍江遜克一中初考)如圖所示是一種平板型太陽(yáng)能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，底部有吸熱板，頂面為透亮蓋板，太陽(yáng)輻射穿過(guò)透亮蓋板后，投射在吸熱板上轉(zhuǎn)化成熱能使內(nèi)部空氣的溫度上升。集熱器容積為V0，起先時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過(guò)太陽(yáng)曝曬，氣體溫度由t0＝27℃升至t1＝87℃。(1)求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)保持t1不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0，求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值；(3)推斷在抽氣過(guò)程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述緣由。[答案](1)1.2p0(2)eq\f(5,6)(3)吸熱，見(jiàn)解析[解析]本題考查用氣體試驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律解決實(shí)際問(wèn)題。(1)設(shè)升溫后氣體的壓強(qiáng)為p1，該過(guò)程氣體做等容變更，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)，解得p1＝1.2p0；(2)抽氣過(guò)程可等效為等溫膨脹過(guò)程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為V，由玻意耳定律有p1V0＝p0V，聯(lián)立解得V＝1.2V0；設(shè)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值為k，則k＝eq\f(V0,V)，聯(lián)立解得k＝eq\f(5,6)；(3)吸熱。因?yàn)槌闅膺^(guò)程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，氣體等溫膨脹對(duì)外做功，所以依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W可知剩余氣體要吸熱。11．(2024·河北衡水中學(xué)月考)如圖所示，厚度和質(zhì)量不計(jì)、橫截面積為S＝10cm2的絕熱汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸內(nèi)有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上，活塞與汽缸封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，起先時(shí)，氣體的溫度為T(mén)0＝300K，壓強(qiáng)為p＝0.5×105Pa，活塞與汽缸底的距離為h＝10cm，活塞與汽缸間無(wú)摩擦且不漏氣，大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa。求：(1)此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力大小FN；(2)現(xiàn)通過(guò)電熱絲給氣體緩慢加熱到T，此過(guò)程中氣體汲取熱量為Q＝7J，內(nèi)能增加了ΔU＝5J，整個(gè)過(guò)程活塞都在汽缸內(nèi)，求T的值。[答案](1)50N(2)720K[解析]本題考查志向氣體狀態(tài)方