高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)37 熱力學(xué)定律與能量守恒（含解析）-人教版高三物理試題

課時作業(yè)(三十七)熱力學(xué)定律與能量守恒[雙基鞏固練]1．關(guān)于兩類永動機(jī)和熱力學(xué)的兩個定律，下列說法正確的是()A．第二類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律B．第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律C．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D．由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的D[第一類永動機(jī)違反能量守恒定律，第二類永動機(jī)違反熱力學(xué)第二定律，A、B錯；由熱力學(xué)第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會引起其他變化，D對．]2．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面．在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢能，則胎內(nèi)氣體()A．從外界吸熱 B．對外界做負(fù)功C．分子平均動能減小 D．內(nèi)能增加A[緩慢放水過程中，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體膨脹對外界做正功，選項(xiàng)B錯；胎內(nèi)氣體溫度不變，故分子平均動能不變，選項(xiàng)C錯；由于不計(jì)分子間勢能，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，內(nèi)能不變，選項(xiàng)D錯；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A正確．]3．如圖所示，活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在直立圓筒形導(dǎo)熱的汽缸中，活塞上堆放細(xì)沙，活塞處于靜止，現(xiàn)逐漸取走細(xì)沙，使活塞緩慢上升，直到細(xì)沙全部取走．若活塞與汽缸之間的摩擦可忽略，則在此過程中()A．氣體對外做功，氣體溫度可能不變B．氣體對外做功，內(nèi)能一定減少C．氣體壓強(qiáng)可能增大，內(nèi)能可能不變D．氣體從外界吸熱，內(nèi)能一定增加A[由于汽缸是導(dǎo)熱的，則可以與外界進(jìn)行熱交換，細(xì)沙減少時，氣體膨脹對外做功，可能由從外界吸熱使內(nèi)能不變．]4．一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104JB[因?yàn)橥饨鐚怏w做功，W取正值，即W＝8×104J；內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU＝－1.2×105J；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B選項(xiàng)正確．]5．如圖所示容器中，A，B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定．A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡．在這個過程中，下面說法正確的是()A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加D[由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大氣壓力對A、B兩管中水做功代數(shù)和為零，但由于水的重心下降，重力勢能減小，由能量守恒定律可知水的內(nèi)能增加，D對．]6．金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開筒的開關(guān)，筒內(nèi)高壓空氣迅速向外溢出，待筒內(nèi)外壓強(qiáng)相等時，立即關(guān)閉開關(guān)．在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過一段較長的時間后，再次打開開關(guān)，這時出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣交換，處于動平衡態(tài)，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無空氣交換B[因高壓空氣急劇外溢時，氣體來不及充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過程，氣體對外做功，內(nèi)能減少，所以關(guān)閉開關(guān)時，筒內(nèi)氣體溫度較外界偏低，再經(jīng)過較長時間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同．對筒內(nèi)剩余氣體分析，屬等容升溫過程，壓強(qiáng)要升高，大于外界氣壓，所以再打開開關(guān)時，筒內(nèi)氣體要流向筒外．]7．如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣．以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中()A．E甲不變，E乙減小 B．E甲不變，E乙增大C．E甲增大，E乙不變 D．E甲增大，E乙減小D[本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過程，內(nèi)能改變?nèi)Q于做功的情況．對甲室內(nèi)的理想氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小．]8．(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量B．科技的不斷進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)C．即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少．形成“能源危機(jī)”AC[空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，A正確；不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故B錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正確；對能源的過度消耗將形成“能源危機(jī)”，但自然界的總能量守恒，故D錯誤．]9．(多選)下列說法正確的是()A．對于一定量的氣體，在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零B．如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機(jī)體熱量的損失，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性D．在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的宇宙飛船中，自由懸浮的水滴呈球形，這是液體表面張力作用的結(jié)果CD[根據(jù)氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因，在完全失重的情況下，氣體的壓強(qiáng)不為零，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，選項(xiàng)B錯誤；在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，選項(xiàng)C正確；宇宙飛船中自由懸浮的水滴處于完全失重狀態(tài)，由于重力引起的液體內(nèi)部的壓力為零，故液滴呈球形是液體表面張力作用的結(jié)果，選項(xiàng)D正確．]10．(2019·甘肅蘭州一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的狀態(tài)變化．問：(1)已知從A到B的過程中，氣體的內(nèi)能減少了300J，則從A到B氣體吸收或放出的熱量是多少；(2)試判斷氣體在狀態(tài)B、C的溫度是否相同．如果知道氣體在狀態(tài)C時的溫度TC＝300K，則氣體在狀態(tài)A時的溫度為多少．解析(1)從A到B，外界對氣體做功，有W＝pΔV＝900J根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1200J，氣體放熱1200J(2)由題圖可知pBVB＝pCVC，故TB＝TC根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入數(shù)據(jù)可得TA＝1200K答案(1)放熱1200J(2)溫度相同1200K[能力提升練]11．(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A．其中，A、B和C、D為等溫過程，B、C為等壓過程，D、A為等容過程，則在該循環(huán)過程中，下列說法正確的是()A．A、B過程中，氣體放出熱量B．C、D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多C．D、A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化D．若氣體在B、C過程中內(nèi)能變化量的數(shù)值為2kJ，與外界交換的熱量為7kJ，則在此過程中氣體對外做的功為5kJAD[因?yàn)锳、B為等溫過程，壓強(qiáng)變大，體積變小，故外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔE＝W＋Q，溫度不變，則內(nèi)能不變，故氣體一定放出熱量，選項(xiàng)A正確；C、D為等溫過程，壓強(qiáng)變小，體積增大，因?yàn)闇囟炔蛔?，故氣體分子的平均動能不變，壓強(qiáng)變小說明單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少，選項(xiàng)B錯誤；D、A為等容過程，體積不變，壓強(qiáng)變小，由eq\f(pV,T)＝C可知，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，故氣體分子的速率分布曲線會發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯誤；B、C為等壓過程，體積增大，氣體對外做功，該過程中氣體的溫度升高，則氣體的內(nèi)能增加2kJ，氣體從外界吸收的熱量為7kJ，氣體對外界做功為5kJ，故選項(xiàng)D正確．]12．(2019·廣東湛江調(diào)研)一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如圖所示，氣體在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)pA＝p0，線段AB與V軸平行，線段AC與T軸平行，BC的延長線過原點(diǎn)．求：(1)氣體在狀態(tài)B時的壓強(qiáng)pB；(2)若氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對外界做的功為10J，該過程中氣體吸收的熱量為多少；(3)氣體在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC和溫度TC．解析(1)由A到B是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pAVA＝pBVB，解得pB＝eq\f(1,2)p0.(2)由A到B是等溫變化，氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，對外界做的功為10J，即W＝－10J，由熱力學(xué)第一定律可知ΔU＝W＋Q，解得Q＝－W＝10J.(3)由B到C是等壓變化，根據(jù)蓋－呂薩克定律可得eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得TC＝eq\f(T0,2)，由A到C是等容變化，根據(jù)查理定律可得eq\f(pA,TA)＝eq\f(pC,TC)，解得pC＝eq\f(1,2)p0.答案(1)eq\f(1,2)p0(2)10J(3)eq\f(1,2)p0eq\f(T0,2)13．一定質(zhì)量的理想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，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣，開始使汽缸水平放置，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)到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：(1)此時氣體的溫度為多少？(2)在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中，氣體膨脹對外做功，同時吸收Q＝370J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？解析(1)當(dāng)汽缸水平放置時，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K＝300K當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時，活塞的受力分析如圖所示，有p1S＝p0S＋mg則p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa＋eq\f(200,10－2)Pa＝1.2×105PaV1＝(L1＋L2)S由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0L1S,T0)＝eq\f(p1L1＋L2S,T1)則T1＝eq\f(p1L1＋L2