（全國通用）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律與能量守恒練習(xí)

1、第3講熱力學(xué)定律與能量守恒 一、選擇題(每小題6分,共60分)1.地球上有很多海水,它的總質(zhì)量約為1.41018噸。如果這些海水的溫度降低0.1 ,將要放出5.81023焦耳的熱量,有人曾設(shè)想利用海水放出熱量使它完全變成機械能來解決能源危機,但這種機器是不能制成的,其原因是(C)A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機械能B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能不滿足熱力學(xué)第一定律C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機械能的機器不滿足熱力學(xué)第二定律D.上述三種原因都不正確【解析】內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機械能,如熱機,A項錯誤;內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的過程滿足熱力學(xué)第一定律,即能量守恒定律,B項錯誤;熱力學(xué)第二定律告訴我們:不可能從單一熱源吸收熱量

2、并把它全部用來做功,而不引起其他變化,C項正確,D項錯誤。2.(2020福建上杭一中期中檢測)(多選)下列關(guān)于熱學(xué)現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律的說法中,正確的是(AB)A.利用淺層海水和深層海水的溫度造出一種熱機,將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,這在理論上是可行的B.大量分子參與的宏觀物理過程都具有方向性C.空調(diào)的制冷系統(tǒng)將室內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣,而不引起其他變化D.熱力學(xué)過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象,能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律【解析】根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒以及熱力學(xué)第二定律可知,用淺層海水和深層海水間的溫度差造出一種熱機,將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,理論上是可行的,A項正確;根據(jù)熱力學(xué)第二

3、定律可知大量分子參與的宏觀物理過程都具有方向性,B項正確;空調(diào)的制冷系統(tǒng)將室內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣的過程中有壓縮機的參與,因此引起了其他變化,C項錯誤;能量耗散過程體現(xiàn)了宏觀自然過程的方向性,符合熱力學(xué)第二定律,D項錯誤。3.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)容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞,今對活塞施以一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動一段距離后,氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力,則被密封的氣體(C)A.溫度升高,壓強增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強減小,內(nèi)能增加【解析】

4、向下壓活塞,力F對氣體做功,W0,絕熱過程則Q=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W可知,U0,氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,由理想氣體狀態(tài)方程=C(恒量)可知,壓強增大,故C項正確。4.(2020焦作一模)如圖是密閉的汽缸,外力推動活塞P壓縮氣體,對缸內(nèi)氣體做功800 J,同時氣體向外界放熱200 J,缸內(nèi)氣體的(A)A.溫度升高,內(nèi)能增加600 JB.溫度升高,內(nèi)能減少200 JC.溫度降低,內(nèi)能增加600 JD.溫度降低,內(nèi)能減少200 J【解析】根據(jù)熱學(xué)第一定律,氣體內(nèi)能增量U=W+Q=800 J-200 J=600 J,對于一定質(zhì)量的理想氣體,內(nèi)能增加溫度必然升高,故A項正確。5.(2020

5、西安名校聯(lián)考)(多選)如圖,將一空的鋁制易拉罐開口向下壓入恒溫游泳池的水中,則金屬罐在水中緩慢下降過程中,罐內(nèi)空氣(可視為理想氣體)(BC)A.內(nèi)能增大B.分子間的平均距離減小C.向外界放熱D.對外界做正功【解析】由于溫度不變,故氣體內(nèi)能不變(理想氣體內(nèi)能取決于溫度),A項錯誤;取金屬罐中封閉的理想氣體為研究對象,金屬罐向下壓入恒溫游泳池中的過程,可視為等溫過程,由題意知壓強變大,根據(jù)玻意耳定律p1V1=p2V2,可知體積變小,故分子平均間距變小,B項正確;內(nèi)能不變,U=0,體積變小,W0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q可知,QTc,QabQacB.TbTc,QabQacD.Tb=Tc,QabQ

6、ac【解析】由理想氣體狀態(tài)方程可知, ,可得Tb=Tc,因此氣體在b、c兩點內(nèi)能相同,即氣體在ab過程和ac過程內(nèi)能改變相同,由于氣體在ac過程中發(fā)生的是等容變化,氣體不做功,氣體在ab過程發(fā)生的是等壓膨脹,因此氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律可知,ab過程氣體需要吸收的熱量多,C項正確。二、計算題(每小題20分,共40分)11.(2020江西六校聯(lián)考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 。則:(1)該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少?(10分)(2)該氣體在狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱,還是放熱?傳遞的

7、熱量是多少?(10分)解:(1)對于理想氣體:AB,由查理定律有代入數(shù)據(jù)得TB=100 K從AC,由理想氣體狀態(tài)方程有解得TC=TA=300 K(2)AC溫度不變,則U=0,氣體體積增大,則氣體對外做功,由熱力學(xué)第一定律有U=W+Q,得該過程中是吸熱,吸收的熱量Q=-W=pV=1105(310-3-110-3)J=200 J12.(2020新課標全國卷)如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保

8、持為l=40.0 cm;汽缸外大氣的壓強為p=1.00105 Pa,溫度為T=303 K。初始時大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K。現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求:(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,缸內(nèi)封閉氣體的溫度;(10分)(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時,缸內(nèi)封閉氣體的壓強。(10分)解:(1)設(shè)初始時氣體體積為V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時,缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2,溫度為T2。由題給條件得V1=S21 V2=S2l在活塞緩慢下移的過程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強,由力的平衡條件得S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)故缸內(nèi)氣體的壓強不變。由蓋呂薩克定