(全國通用版)2019版高考物理一輪復(fù)習(xí)選考部分熱學(xué)課時(shí)分層作業(yè)三十八3分子動理論內(nèi)能

課時(shí)分層作業(yè)三十八熱力學(xué)定律與能量守恒(45分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分)1.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 ()A.Tb>Tc,Qab>QacB.Tb>Tc,Qab<QacC.Tb=Tc,Qab>QacD.Tb=Tc,Qab<Qac【解析】選C。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有:==,所以有Ta<Tb=Tc,在ab過程中,吸收的熱量Qab=ΔU-W,其中W<0,在ac過程中,吸收的熱量Qac=ΔU,所以Qab>Qac,所以C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的,且車胎體積增大。若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,那么 ()A.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能減小B.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增大C.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能減小D.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能增大【解析】選D。以胎內(nèi)氣體為研究對象,由于氣體溫度升高,內(nèi)能增大,體積增大,胎內(nèi)氣體對外做功,故D正確?！疽?guī)律總結(jié)】判定物體內(nèi)能變化的方法(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析。(2)做功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對外界做功,W為負(fù);體積縮小,外界對氣體做功,W為正。(3)與外界絕熱,則不發(fā)生熱傳遞,此時(shí)Q=0。(4)如果研究對象是理想氣體,則由于理想氣體沒有分子勢能,所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí),主要體現(xiàn)在分子動能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。3.(多選)(2018·昆明模擬)關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律,下列論述錯(cuò)誤的是 ()A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化,而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故這兩條定律是相互矛盾的B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能,只是會產(chǎn)生其他影響,故兩條定律并不矛盾C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律,它們不但不矛盾,而且沒有本質(zhì)區(qū)別D.能量守恒定律已包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律E.熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨(dú)立的【解析】選A、C、D。熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn),而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性,二者并不矛盾,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確;熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨(dú)立的,各自描述了熱現(xiàn)象中不同方面的規(guī)律,E正確。4.(多選)(2018·石家莊模擬)下列說法中正確的是 ()A.相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B.民間常用“拔火罐”來治療某些疾病,方法是將點(diǎn)燃的紙片放入火罐內(nèi),當(dāng)紙片燃燒完時(shí),迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上,火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小C.空調(diào)既能制熱又能制冷,說明在不自發(fā)的條件下,熱傳遞可以逆向D.自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的E.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類終會制造出效率為100%的熱機(jī)【解析】選B、C、D。相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同,內(nèi)能不一定相等,故A錯(cuò)誤;火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng),所以火罐能“吸”在皮膚上,故B正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體,但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體,故C正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的,故D正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,人類不可能制造出效率為100%的熱機(jī),故E錯(cuò)誤。5.(多選)(2018·滄州模擬)用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路,接觸點(diǎn)1插在熱水中,接觸點(diǎn)2插在冷水中,如圖所示,電流計(jì)指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象。關(guān)于這一現(xiàn)象,正確的說法是 ()A.這一實(shí)驗(yàn)過程不違反能量守恒定律B.這一實(shí)驗(yàn)過程不違反熱力學(xué)第二定律A.分子間距離增大時(shí),分子間的引力減小,斥力增大B.當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時(shí),隨分子間距離的增大,分子勢能增大C.一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹,一定從外界吸收熱量D.一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹,一定向外界放出熱量E.熵的大小可以反映物體內(nèi)分子運(yùn)動的無序程度【解析】選B、C、E。分子間距離增大時(shí),分子間的引力和斥力均減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時(shí),隨分子間距離的增大,分子勢能增大,選項(xiàng)B正確;一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹,溫度不變,內(nèi)能不變,對外做功,一定從外界吸收熱量,選項(xiàng)C正確;一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹,對外做功,根據(jù)蓋-呂薩克定律,等壓膨脹,溫度一定升高,內(nèi)能增大,一定吸收熱量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動無序性的量度,其大小可以反映物體內(nèi)分子運(yùn)動的無序程度,選項(xiàng)E正確。二、計(jì)算題(本題共4小題,共58分。需寫出規(guī)范的解題步驟)8.(12分)一定質(zhì)量的氣體,在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中,吸收熱量280J,并對外做功120J,試問:(1)這些氣體的內(nèi)能怎樣發(fā)生變化?變化了多少?(2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài),并放出了240J熱量,那么在返回的過程中是氣體對外界做功,還是外界對氣體做功?做功多少?【解析】(1)由熱力學(xué)第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J,氣體的內(nèi)能增加了160J。(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān),所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1的過程中內(nèi)能應(yīng)減少,其減少量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中內(nèi)能的增加量,則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內(nèi)能應(yīng)減少160J,即ΔU′=-160J,又Q′=-240J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律得:ΔU′=W′+Q′,所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J,即外界對氣體做功80J。答案:(1)增加160J(2)外界對氣體做功80J9.(14分)一定質(zhì)量的理想氣體,狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p-V圖線描述,其中D→A為等溫線,氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為300K,求: (1)氣體在狀態(tài)C時(shí)溫度TC。(2)若氣體在A→B過程中吸熱1000J,則在A→B過程中氣體內(nèi)能如何變化?變化了多少?【解析】(1)D→A為等溫線,則TA=TD=300K,C到D過程由蓋-呂薩克定律得:=所以TC=375K。(2)A→B過程壓強(qiáng)不變,由:W=-pΔV=-2×105×3×10-3J=-600J由熱力學(xué)第一定律,得:ΔU=Q+W=1000J-600J=400J則氣體內(nèi)能增加,增加了400J。答案:(1)375K(2)氣體內(nèi)能增加400J10.(16分)如圖所示,A,B兩個(gè)汽缸中裝有體積均為10L,壓強(qiáng)均為1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)、溫度均為27℃的空氣,中間用細(xì)管連接,細(xì)管容積不計(jì)。細(xì)管中有一絕熱活塞,現(xiàn)將B汽缸中的氣體升溫到127℃,若要使細(xì)管中的活塞仍停在原位置。(不計(jì)摩擦,A汽缸中的氣體溫度保持不變(1)求A中活塞應(yīng)向右移動的距離。(2)A中氣體是吸熱還是放熱,為什么?【解析】(1)對B:由=得p′B=pB=pB=pB對A:由pAVA=p′AV′A得V′A=且:pA=pB,p′A=p′B解得V′A=VA所以Δl==5cm。(2)放熱,在向右推活塞過程中,A中氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變;體積減小,外界對氣體做功,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可知?dú)怏w應(yīng)放熱。答案:(1)5cm(2)見解析11.(16分)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán),該過程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài),各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。A狀態(tài)的壓強(qiáng)為1×105Pa,求: (1)B狀態(tài)的溫度。(2)完成一個(gè)循環(huán),氣體與外界交換的熱量?！窘馕觥?1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中,壓強(qiáng)保持不變,根據(jù)蓋-呂薩克定律有=代入數(shù)據(jù)解得TB=600K。(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中,外界對氣體做的功W1=-pA(VB-VA)=-100J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中,體積保持不變,根據(jù)查理定律有=解得pC=2.5×105Pa,從