2024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

PAGEPAGE6第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、單項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．(2024·河南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)下列說(shuō)法不正確的是(A)A．肯定質(zhì)量的志向氣體放出熱量，則分子平均動(dòng)能肯定削減B．熱力學(xué)其次定律是反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律C．依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，熱機(jī)的效率不行能達(dá)到100%D．肯定質(zhì)量的志向氣體膨脹時(shí)對(duì)外界做了功，它的內(nèi)能可能削減[解析]本題考查分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律。依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，肯定質(zhì)量的志向氣體放出熱量，Q為負(fù)值，但若外界同時(shí)對(duì)氣體做功，W為正，則其內(nèi)能不肯定削減，分子平均動(dòng)能不肯定削減，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；肯定質(zhì)量的志向氣體膨脹時(shí)對(duì)外界做功，W為負(fù)值，當(dāng)Q<－W時(shí)內(nèi)能減小，當(dāng)Q>－W時(shí)內(nèi)能增大，當(dāng)Q＝－W時(shí)內(nèi)能不變，故它的內(nèi)能可能削減，選項(xiàng)D正確；熱力學(xué)其次定律就是反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律，選項(xiàng)B正確；由熱力學(xué)其次定律的開(kāi)爾文表述可知不行能從單一熱庫(kù)汲取熱量，使之全部變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響，所以熱機(jī)的效率不行能達(dá)到100%，選項(xiàng)C正確，本題選錯(cuò)誤的，故選A。2．(2024·重慶一中月考)下列說(shuō)法正確的是(A)A．肯定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，分子每秒鐘與容器壁平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而削減B．晶體熔化時(shí)汲取熱量，分子平均動(dòng)能肯定增大C．干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度高于干泡顯示的溫度D．外界對(duì)氣體做功時(shí)，其內(nèi)能肯定會(huì)增大完成[解析]本題考查熱力學(xué)第一、其次定律，物體改變等學(xué)問(wèn)點(diǎn)?？隙ㄙ|(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小，依據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀說(shuō)明可知分子每秒鐘與容器壁平均碰撞次數(shù)也減小，故選項(xiàng)A正確；晶體都有固定的熔點(diǎn)，熔化時(shí)溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；干濕泡濕度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，是因?yàn)闈衽萃饧啿贾械乃舭l(fā)吸熱，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，當(dāng)外界對(duì)氣體做功時(shí)，若氣體同時(shí)對(duì)外放熱，其內(nèi)能可能會(huì)增大，也可能減小，還可能不變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)是符合題目要求的。3．(2024·上海寶山區(qū)期末)關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法中正確的是(AD)A．滿意能量守恒定律的物理過(guò)程不肯定都能自發(fā)地進(jìn)行B．自然界中能量的總量保持不變，而且能量的可利用性在逐步提高C．空調(diào)機(jī)既能制熱又能制冷，說(shuō)明熱傳遞不存在方向性D．熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體而不發(fā)生其他改變[解析]本題考查熱力學(xué)第一、其次定律。依據(jù)熱力學(xué)其次定律，滿意能量守恒定律的物理過(guò)程不肯定都能自發(fā)地進(jìn)行，選項(xiàng)A正確；能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)由高品質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的能源，故可利用性會(huì)降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；空調(diào)機(jī)既能制熱又能制冷，但是要耗電，即熱傳遞有方向性，熱量只能自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，相反方向不能自發(fā)進(jìn)行，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體而不發(fā)生其他改變，選項(xiàng)D正確。4．(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[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)生等容改變，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)生等溫改變，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)生等壓改變，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，B項(xiàng)正確。5．(2024·重慶主城六區(qū)調(diào)研)對(duì)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是(ACD)A．第一類永動(dòng)機(jī)不行能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第肯定律B．熱力學(xué)第肯定律指出，肯定零度不行能達(dá)到C．熱力學(xué)第肯定律指出，一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做功的和D．熱力學(xué)其次定律指出，從單一熱源吸熱不能全部用來(lái)對(duì)外做功而不產(chǎn)生其他影響[解析]本題考查熱力學(xué)第一、其次、第三定律。“第一類永動(dòng)機(jī)”是不須要能源的熱機(jī)，不行能制成，因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第肯定律，故A正確；由熱力學(xué)第三定律可知，肯定零度無(wú)法達(dá)到，故B錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有ΔU＝Q＋W，可知一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做功的和，故C正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知不行能從單一熱庫(kù)吸熱，并全部用來(lái)對(duì)外做功，而不引起其他改變，故D正確。6．(2024·福建莆田一中模擬)下列說(shuō)法正確的是(AD)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)械能而不引起其他改變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[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)械能而不引起其他改變，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。7．(2024·江西臨川一中模擬)熱現(xiàn)象無(wú)處不在，發(fā)電制造、安裝維護(hù)、航空航天、科研獨(dú)創(chuàng)、燒水做飯、取暖納涼等日常所見(jiàn)無(wú)不與“熱”有關(guān)。下列與“熱”有關(guān)的說(shuō)法正確的是(AD)A．空調(diào)在制冷和制熱的過(guò)程中都存在熱傳遞B．冰箱不能為房間制冷是因?yàn)檫`反了能量守恒定律C．水的流速越大，水分子的熱運(yùn)動(dòng)越猛烈D．氣體被壓縮的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功[解析]本題考查熱力學(xué)第一、其次定律?？照{(diào)無(wú)論是制冷還是制熱，其工作過(guò)程中都存在熱傳遞，只是傳遞的方向不同，選項(xiàng)A正確；電冰箱的制冷系統(tǒng)能不斷把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，壓縮機(jī)做功，不違反能量守恒定律，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；水的流速是宏觀的運(yùn)動(dòng)描述，與水分子的熱運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氣體被壓縮時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，選項(xiàng)D正確。8．(2024·河南鄭州質(zhì)檢)肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c到狀態(tài)d，其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖所示，O、a、d三點(diǎn)在同始終線上，ab和cd平行于橫軸，bc平行于縱軸，則下列說(shuō)法正確的是(AD)A．由狀態(tài)a變到狀態(tài)b過(guò)程中，氣體汲取熱量B．由狀態(tài)a變到狀態(tài)b過(guò)程中，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都會(huì)增大C．從狀態(tài)b到c，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小D．從狀態(tài)c到d，氣體密度不變[解析]本題考查志向氣體的V－T圖象。由狀態(tài)a變到狀態(tài)b過(guò)程中，氣體體積不變，則W＝0，溫度上升，則ΔU>0，依據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w汲取熱量，選項(xiàng)A正確；由狀態(tài)a變到狀態(tài)b過(guò)程中，氣體的溫度上升，則氣體分子的平均動(dòng)能變大，但不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都會(huì)增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從狀態(tài)b到c，氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，體積變大，則氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從狀態(tài)c到d，氣體體積不變，則氣體的密度不變，選項(xiàng)D正確。三、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改變到狀態(tài)A的p－V圖象如圖所示。(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改變到狀態(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圖象考查氣體試驗(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)×2×105×10－3J＝900J。10．(2024·山東樂(lè)陵一中測(cè)試)絕熱汽缸倒扣在水平地面上，缸內(nèi)裝有一電熱絲，電熱絲下方用一光滑的絕熱活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，活塞下吊著一重為G的重物，活塞重為G0，活塞的橫截面積為S，起先時(shí)封閉氣柱的高為h，氣體的溫度為T(mén)1，大氣壓強(qiáng)為p0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱，若氣體汲取熱量Q時(shí)，活塞下降了h，則：(1)氣體的溫度上升多少？(2)氣體的內(nèi)能增加多少？[答案](1)T1(2)Q＋(G＋G0)h－p0Sh[解析]本題考查氣體試驗(yàn)定律及熱力學(xué)第肯定律的應(yīng)用。(1)氣體初狀態(tài)的體積為V1＝Sh；氣體末狀態(tài)的體積為V2＝2Sh，氣體發(fā)生等壓改變，由蓋－呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得T2＝2T1，故氣體上升的溫度ΔT＝T2－T1＝T1。(2)對(duì)活塞受力分析，由平衡條件可得封閉氣體的壓強(qiáng)為p＝p0－eq\f(G＋G0,S)，則加熱過(guò)程氣體對(duì)外做功為W＝pSh＝(p0S－G－G0)h，由熱力學(xué)第肯定律得ΔU＝－W＋Q＝Q＋(G＋G0)h－p0Sh。11．(2024·廣東肇慶一模)如圖所示，一根上粗下細(xì)、粗端與細(xì)端都粗細(xì)勻稱的玻璃管上端封閉、下端開(kāi)口，橫截面積S1＝4S2，下端與大氣連通。粗管中有一段水銀柱封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體，水銀柱下表面恰好與粗管和細(xì)管的交界處齊平，粗管中氣柱和水銀柱長(zhǎng)度均為h＝4cm?，F(xiàn)在細(xì)管口連接一抽氣機(jī)(圖中未畫(huà)出)，對(duì)細(xì)管內(nèi)氣體進(jìn)行緩慢抽氣，最終使一半水銀進(jìn)入細(xì)管中，且水銀沒(méi)有流出細(xì)管。已知大氣壓強(qiáng)為p0＝76cmHg。(1)求抽氣結(jié)束后細(xì)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)抽氣過(guò)程中粗管內(nèi)氣體吸熱還是放熱？請(qǐng)說(shuō)明緣由。[答案](1)58cmHg(2)吸熱，見(jiàn)解析[解析]本題考查志向氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第肯定律的應(yīng)用。(1)緩慢抽氣過(guò)程，粗管內(nèi)氣體溫度不變，設(shè)抽氣后粗管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1，細(xì)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，由題意可知