【名師伴你行】2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)33熱力學(xué)定律與能量守恒-

三十三熱力學(xué)定律與能量守恒1．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．在肯定條件下，物體的溫度可以降到0KB．物體從單一熱源吸取的熱量可全部用于做功C．吸取了熱量的物體，其內(nèi)能肯定增加D．壓縮氣體總能使氣體的溫度上升答案：B解析：依據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，確定零度不行能達(dá)到，A錯(cuò)誤；物體從外界吸取熱量、對(duì)外做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知內(nèi)能可能增加、削減或不變，C錯(cuò)誤；壓縮氣體，外界對(duì)氣體做正功，氣體可能向外界放熱，內(nèi)能可能削減、溫度降低，D錯(cuò)誤；物體從單一熱源吸取的熱量全部用于做功而引起其他變化是可能的，B正確．2．依據(jù)你所學(xué)熱學(xué)中的有關(guān)學(xué)問(wèn)，推斷下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)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C．盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293D．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和進(jìn)展，其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)答案：A解析：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必需借助外界的掛念，B錯(cuò)誤；盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無(wú)限接近－2733．肯定量的抱負(fù)氣體在某一過(guò)程中，從外界吸取熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則該抱負(fù)氣體的()A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小C．溫度上升，密度增大 D．溫度上升，密度減小答案：D解析：由ΔU＝W＋Q可得抱負(fù)氣體內(nèi)能變化ΔU＝－1.0×104J＋2.5×104J＝1.5×104J＞0，故溫度上升，A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)．由于氣體對(duì)外做功，所以氣體肯定膨脹，體積變大，由ρ＝eq\f(m,V)可知密度變小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．4．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．內(nèi)能不同的物體，它們的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同B．可以從單一熱源吸取熱量，使之全部變成有用的機(jī)械功而不產(chǎn)生其他影響C．盛有水的水杯自由下落時(shí)，水對(duì)杯底有壓力D．若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度保持不變，則在此過(guò)程中氣泡內(nèi)氣體組成的系統(tǒng)的熵增加答案：AD解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，內(nèi)能不同的物體溫度可能相同，故A正確；水杯自由下落時(shí)，杯內(nèi)水處于完全失重狀態(tài)，對(duì)杯底無(wú)壓力，故C錯(cuò)誤；氣泡內(nèi)氣體做等溫膨脹，依據(jù)熵增加原理可知D正確．5．(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B．其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不行能制造成功的緣由是能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消逝，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式C．用活塞壓縮汽缸里的氣體，對(duì)氣體做功2.0×105J，若氣體向外界放出熱量1.5×105J，則氣體內(nèi)能增加了0.5×105JD．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的答案：CD解析：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但它說(shuō)明液體分子在永不停息地做無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A說(shuō)法錯(cuò)誤；其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不行能制造成功的緣由是它違反了熱力學(xué)其次定律，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)題意及熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W＝－1.5×105J＋2.0×105J＝0.5×105J，選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D中的熱機(jī)既不違反能量守恒定律，也不違反熱力學(xué)其次定律，所以是可能制造出來(lái)的，選項(xiàng)D正確．本題答案為C、D.6．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，下列說(shuō)法中正確的是()A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體B．在肯定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體C．熱量的傳導(dǎo)過(guò)程不具有方向性D．在自發(fā)條件下熱量的傳導(dǎo)過(guò)程具有方向性答案：BD解析：一切自發(fā)過(guò)程都有方向性，熱傳導(dǎo)過(guò)程是熱量由高溫物體傳向低溫物體．假如在外界掛念下熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外力做功把熱量從低溫物體(冷凍食品)傳向高溫物體(四周的大氣)．電冰箱內(nèi)熱量傳遞的過(guò)程是有外界參與的．7．如圖是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的()A．溫度上升，內(nèi)能增加600JB．溫度上升，內(nèi)能削減200JC．溫度降低，內(nèi)能增加600JD．溫度降低，內(nèi)能削減200J答案：A解析：對(duì)肯定質(zhì)量的氣體，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表示內(nèi)能增加了600J，對(duì)氣體來(lái)說(shuō)，分子間距較大，分子勢(shì)能為零，內(nèi)能等于全部分子動(dòng)能的和，內(nèi)能增加，氣體分子的平均動(dòng)能增加，溫度上升，選項(xiàng)A正確．8．(多選)如圖所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置，肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體被活塞密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對(duì)汽缸緩慢加熱，氣體吸取熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在此過(guò)程中()A．氣體分子平均動(dòng)能增大B．氣體分子平均動(dòng)能不變C．氣體分子平均動(dòng)能減小D．氣體內(nèi)能變化了Q－p0(V2－V1)答案：AD解析：氣體等壓膨脹，由eq\f(V,T)＝C，體積V增大，故溫度T上升；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度上升，氣體分子平均動(dòng)能增大，故選項(xiàng)A對(duì)，B、C錯(cuò)；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以氣體內(nèi)能變化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)，故選項(xiàng)D對(duì)．9．(多選)如圖甲所示，導(dǎo)熱汽缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，由于外界大氣壓的變化，該氣體經(jīng)受了A→B→C的變化過(guò)程，其壓強(qiáng)隨攝氏溫度變化的p-t圖象如圖乙所示．下列說(shuō)法正確的是()A．從A到B外界對(duì)氣體做功B．從A到B氣體對(duì)外界做功C．從B到C氣體從外界吸熱D．從B到C氣體對(duì)外界放熱E．氣體在變化的全過(guò)程中，分子間的引力和斥力都在不斷增大答案：ADE解析：由抱負(fù)氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝k得：p＝eq\f(k,V)T，p-T圖線(xiàn)斜率越大，氣體的體積越?。畬㈩}中的圖象轉(zhuǎn)移到p-T圖象中，不難發(fā)覺(jué)A、B、C不在等容線(xiàn)上，并且VA＞VB＞VC，所以A對(duì)，B錯(cuò)；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律W＋Q＝ΔU可得，氣體從B到C過(guò)程中ΔU不變，外界對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外界放熱，C錯(cuò)，D對(duì)；依據(jù)分子動(dòng)理論，分子間距離減小時(shí)，分子間的引力和斥力都在不斷增大，E正確．10．(多選)如圖所示，電路與一絕熱密閉汽缸相連，R為電熱絲，汽缸內(nèi)有肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體，外界大氣壓恒定．閉合電鍵后，絕熱活塞K緩慢且無(wú)摩擦地向右移動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的內(nèi)能增加B．氣體分子平均動(dòng)能不變C．電熱絲放出的熱量等于氣體對(duì)外所做的功D．氣體的壓強(qiáng)不變E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的撞擊次數(shù)削減答案：ADE解析：活塞緩慢無(wú)摩擦移動(dòng)，依據(jù)活塞的平衡條件可知，氣體的壓強(qiáng)不變，選項(xiàng)D正確；氣體的壓強(qiáng)不變，體積增大，氣體的溫度肯定上升，氣體的內(nèi)能增加，氣體分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；體積增大，氣體肯定對(duì)外做功，因內(nèi)能增加，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，電熱絲放出的熱量大于氣體對(duì)外所做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體溫度上升，而壓強(qiáng)不變，說(shuō)明氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的撞擊次數(shù)削減，選項(xiàng)E正確，本題答案為A、D、E.11．(2021·江蘇南通市一調(diào))如圖所示，1mol的抱負(fù)氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、狀態(tài)C、狀態(tài)D再回到狀態(tài)A.BC、DA線(xiàn)段與橫軸平行，BA、CD的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)．(1)氣體從B變化到C的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是________．A．分子勢(shì)能增大 B．分子平均動(dòng)能不變C．氣體的壓強(qiáng)增大 D．分子的密集程度增大(2)氣體在A→B→C→D→A整個(gè)過(guò)程中，內(nèi)能的變化量為_(kāi)_______；其中A到B的過(guò)程中氣體對(duì)外做功W1，C到D的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功W2，則整個(gè)過(guò)程中氣體向外界放出的熱量為_(kāi)_______．答案：(1)C(2)0W2－W1解析：(1)B→C過(guò)程為等容過(guò)程，溫度上升，分子平均動(dòng)能變大，B錯(cuò)；由eq\f(pV,T)＝C知?dú)怏w壓強(qiáng)增大，C正確；由于體積不變，分子的密集程度不變，D錯(cuò)；抱負(fù)氣體分子之間無(wú)相互作用力，分子勢(shì)能不變，A錯(cuò)．(2)內(nèi)能只與溫度有關(guān)，初末狀態(tài)相同，故內(nèi)能變化量為0；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，有0＝Q＋W2－W1，所以Q＝W1－W2，則放出熱量為W2－W1.12．肯定量的抱負(fù)氣體從狀態(tài)a開(kāi)頭，經(jīng)受三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其V-T圖象如圖所示．則a→b過(guò)程中氣體________(填“吸熱”、“放熱”或“絕熱”)；b→c過(guò)程中氣體________(填“吸熱”、“放熱”或“絕熱”)；a、b和c三個(gè)狀態(tài)中，________狀態(tài)分子的平均動(dòng)能最??；b→c過(guò)程，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)．答案：吸熱放熱a增大解析：從圖中可以看出，a→b過(guò)程，體積V變大，因此對(duì)外做功，W＜0.抱負(fù)氣體溫度上升，則內(nèi)能增加ΔU＞0，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即氣體吸熱；b→c過(guò)程，氣體溫度不變，ΔU＝0.由于氣體V變小，故外界對(duì)氣體做功，W＞0，由ΔU＝Q＋W可知Q＜0，即氣體放熱；a、b和c三個(gè)狀態(tài)中，a狀態(tài)溫度最低，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故在a狀態(tài)分子的平均動(dòng)能最?。籦→c過(guò)程，體積變小，容器內(nèi)分子數(shù)密度增大，溫度不變，分子平均動(dòng)能即平均速率不變，因此容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到分子撞擊的次數(shù)增大．13．某同學(xué)爭(zhēng)辯肯定質(zhì)量抱負(fù)氣體的狀態(tài)變化，得出如下的p-V圖象．已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫度為327(1)求氣體處于狀態(tài)C時(shí)的溫度TC(用熱力學(xué)溫標(biāo)表示)；(2)已知?dú)怏w在C→A的過(guò)程中做功150J，同時(shí)吸取了300J的熱量，若氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，試求氣體處于狀態(tài)C時(shí)所具有的內(nèi)能EC.答案：(1)300K(2)150J解析：(1)從圖中可以看出，氣體在C→A的過(guò)程中壓強(qiáng)不變，由蓋－呂薩克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VC,TC)，代入數(shù)據(jù)可得：TC＝eq\f(VCTA,VA)＝300K.(2)在C→A的過(guò)程中氣體的體積膨脹，因此氣體肯定要對(duì)外做功．設(shè)氣體在狀態(tài)A時(shí)所具有的內(nèi)能為EA.則有EA＝EC－150J＋300J＝EC＋150J又由于氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，即eq\f(EA,TA)＝eq\f(EC,TC)代入數(shù)據(jù)可得EC＝150J.14．肯定質(zhì)量的抱負(fù)氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi)，如圖所示水平放置．活塞的質(zhì)量m＝20kg，橫截面積S＝100cm2汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L1＝12cm，離汽缸口的距離L2＝3cm.外界氣溫為27℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開(kāi)口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體漸漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，取g＝(1)此時(shí)氣體的溫度為多少？(2)在對(duì)缸內(nèi)氣體加熱的過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外做功，同時(shí)吸取Q＝370J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？答案：(1)450K(2)300J解析：(1)當(dāng)汽缸水平放置時(shí)，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時(shí)，活塞的受力分析圖如圖所示，有p1S＝p0S＋mg則p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa＋eq\f(200,10－2)Pa＝1.2×105Pa，V1＝(L1＋L2)S由抱負(fù)氣體狀態(tài)方程得eq\f