高考物理一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練第13章第3講熱力學(xué)定律和能量守恒

第十三章第3講知識(shí)鞏固練習(xí)1．(2021年遵義質(zhì)檢)密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁．此過程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)()A．內(nèi)能減小，吸收熱量B．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功C．內(nèi)能增大，放出熱量D．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功【答案】B【解析】因不計(jì)分子勢(shì)能，所以瓶?jī)?nèi)空氣內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減?。諝鈨?nèi)能減小、外界對(duì)空氣做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知空氣向外界放熱．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．2．(多選)(2021年天津月考)一封閉容器中裝有一定質(zhì)量的理想氣體．當(dāng)氣體被壓縮時(shí)(容器壁與外界沒有熱量交換)()A．氣體對(duì)外界做功 B．氣體內(nèi)能不變C．氣體溫度升高 D．氣體壓強(qiáng)增大【答案】CD【解析】當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，即W>0；因容器壁與外界沒有熱量交換，則Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，即氣體內(nèi)能增加，溫度升高．根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知V減小，T變大，則壓強(qiáng)p變大．故C、D正確．3．(2020年蘭州名校期末)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．一定量氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大B．物體可以將從單一熱源吸收的熱量全部用于做功C．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體D．第二類永動(dòng)機(jī)不僅違反了熱力學(xué)第二定律，也違反了能量守恒定律【答案】B【解析】做功與熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式．一定量的氣體吸收熱量，如果氣體同時(shí)對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不一定增大，故A錯(cuò)誤．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功，并產(chǎn)生其他影響．故B正確．不可能使熱量自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，但在一定條件下溫度可以從低溫物體傳到高溫物體，故C錯(cuò)誤．第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤．4．(2021年武威名校模擬)先把空的燒瓶放進(jìn)冰箱冷凍，一小時(shí)后取出燒瓶，并迅速把一個(gè)氣球緊密地套在瓶頸上，然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖所示．此時(shí)燒瓶里的氣體()A．吸收熱量，內(nèi)能減小，對(duì)外做功B．吸收熱量，內(nèi)能增大，對(duì)外做功C．吸收熱量，內(nèi)能增大，外界對(duì)氣體做功D．放出熱量，內(nèi)能增大，對(duì)外做功【答案】B【解析】由于熱水的溫度較高，將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里，燒瓶中的空氣吸收了熱水的熱量，溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，氣球逐漸膨脹起來對(duì)外做功．5．(多選)(2021屆海南名校月考)如圖，一定量的理想氣體由狀態(tài)a等壓變化到狀態(tài)b，再?gòu)臓顟B(tài)b等容變化到狀態(tài)c.a、c兩狀態(tài)溫度相等．下列說法正確的是()A．從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中氣體吸熱B．氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能等于在狀態(tài)c的內(nèi)能C．氣體在狀態(tài)b的溫度小于在狀態(tài)a的溫度D．從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中氣體對(duì)外做正功【答案】BD【解析】?jī)?nèi)能是組成物體分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子間相互作用勢(shì)能的總和．由于理想氣體不考慮分子勢(shì)能，故理想氣體的內(nèi)能等于分子平均動(dòng)能的總和，而溫度是分子平均動(dòng)能的宏觀表現(xiàn)，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)恒定不變知從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中壓強(qiáng)減小，所以溫度減小，則平均動(dòng)能減小，而體積不變，即內(nèi)能減小．再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知此過程氣體放出熱量，故A錯(cuò)誤；氣體在狀態(tài)a的溫度等于在狀態(tài)c的溫度，故氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能等于在狀態(tài)c的內(nèi)能，故B正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，從a到b體積增大，壓強(qiáng)不變，所以溫度升高，所以氣體在狀態(tài)b的溫度大于在狀態(tài)a的溫度，故C錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中氣體膨脹對(duì)外做正功，故D正確．6．(多選)(2021年遼寧名校模擬)如圖所示，一個(gè)封閉的絕熱汽缸被中間的擋板分割成左右相等的兩部分．左邊充滿一定量的某種理想氣體，右邊真空．現(xiàn)將中間的擋板移去，待氣體穩(wěn)定后，則()A．氣體的溫度不發(fā)生變化B．因?yàn)闅怏w的體積膨脹了，所以內(nèi)能降低C．氣體分子的平均動(dòng)能減小D．雖然氣體的體積膨脹了，但是沒有對(duì)外做功【答案】AD【解析】氣體在向真空膨脹的過程中沒有力的作用，所以不做功．在絕熱過程中，內(nèi)能不變，故溫度不變，故A、D正確，B錯(cuò)誤．溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度不變，故分子的平均動(dòng)能不變，故C錯(cuò)誤．綜合提升練習(xí)7．(多選)(2021年湖北質(zhì)檢)下列有關(guān)熱現(xiàn)象的敘述正確的是()A．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行B．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程C．氣體可以從單一熱源吸收熱量，全部用來對(duì)外做功D．第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律【答案】BC【解析】由熵增加原理知，一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，故A錯(cuò)誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程，故B正確．在外界的影響下，氣體可以從單一熱源吸收熱量全部用來對(duì)外做功，故C正確．第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故D錯(cuò)誤．8．(2021年廣安模擬)如圖所示，圓柱形汽缸內(nèi)用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸的高度為l，缸內(nèi)的底面積為S，重力為G.彈簧下端固定在桌面上，上端連接活塞．活塞所在的平面始終水平．當(dāng)熱力學(xué)溫度為T0時(shí)，缸內(nèi)氣體高為0.5l.已知大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)活塞重力及活塞與缸體的摩擦．現(xiàn)緩慢升溫至活塞剛要脫離汽缸(1)此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度；(2)該過程中缸內(nèi)氣體對(duì)汽缸的壓力所做的功；(3)若該過程缸內(nèi)氣體吸收的熱量為Q，則缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加量為多少？【答案】(1)2T0(2)eq\f(G＋p0Sl,2)(3)Q－eq\f(G＋p0Sl,2)【解析】(1)缸內(nèi)氣體做等壓變化，設(shè)緩慢升溫至活塞剛要脫離汽缸時(shí)溫度為T，由蓋－呂薩克定律得eq\f(0.5lS,T)＝eq\f(lS