2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律課時作業(yè)含解析新人教版

PAGE8-第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律時間：60分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共9小題，每小題5分，共45分。其中1題為單選，2～9題為多選)1．(2024·湖北荊門第五次檢測)奧運(yùn)祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃?xì)夤?內(nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成，當(dāng)穩(wěn)壓閥打開以后，燃?xì)庖詺鈶B(tài)形式從氣罐里出來，經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒。則以下說法不正確的是()A．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功B．燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能增加C．燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程D．燃?xì)庠谌紵筢尫旁谒闹墉h(huán)境中的能量很簡單被回收再利用答案D解析燃?xì)庥梢簯B(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中體積增大，要對外做功，分子勢能增大，故A、B正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，燃?xì)庠谌紵胰紵倪^程是熵增加的過程，故C正確；燃?xì)庠谌紵筢尫旁谒闹墉h(huán)境中的能量變?yōu)槠焚|(zhì)低的大氣內(nèi)能，能量耗散了，很難再被回收利用，故D錯誤。2．(2024·湖南三湘名校教化聯(lián)盟三模)能量守恒定律告知我們，在自然界發(fā)生的一切過程中能量都是守恒的。然而，多數(shù)事實(shí)告知我們，并不是全部符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生。下列說法正確的是()A．科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)B．其次類永動機(jī)不違反能量守恒定律C．對能源的過度消耗將使自然界的能量不斷削減，形成能源危機(jī)D．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞E．氣體向真空的自由膨脹是不行逆的答案BDE解析依據(jù)熱力學(xué)其次定律，不行能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變更，故A錯誤；其次類永動機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)其次定律，故B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C錯誤；電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，但要引起其他變更，故D正確；依據(jù)熵增加原理可知，氣體向真空的自由膨脹是不行逆的，故E正確。3.(2024·遼寧葫蘆島一模)回?zé)崾街评錂C(jī)是一種深低溫設(shè)備，制冷極限約50K。某臺回?zé)崾街评錂C(jī)工作時，肯定量的氦氣(可視為志向氣體)緩慢經(jīng)驗(yàn)如圖所示的四個過程：已知狀態(tài)A和B的溫度均為27℃，狀態(tài)C和D的溫度均為－133℃，下列推斷正確的是()A．氣體由狀態(tài)A到B的過程，溫度先上升后降低B．氣體由狀態(tài)B到C的過程，內(nèi)能保持不變C．氣體由狀態(tài)C到D的過程，分子間的平均間距減小D．氣體由狀態(tài)C到D的過程，氣體對外做功E．氣體由狀態(tài)D到A的過程，其熱力學(xué)溫度與壓強(qiáng)成正比答案ADE解析狀態(tài)A和B的溫度相等，依據(jù)eq\f(pV,T)＝C，經(jīng)過A、B的等溫線應(yīng)是過A、B的雙曲線，沿直線由A到B，pV先增大后減小，所以溫度先上升后降低，故A正確；氣體由狀態(tài)B到C溫度降低，內(nèi)能減小，故B錯誤；氣體由狀態(tài)C到D，體積增大，分子間的平均間距增大，故C錯誤；氣體由狀態(tài)C到D，體積增大，氣體對外做功，故D正確；氣體由狀態(tài)D到A，體積不變，依據(jù)eq\f(pV,T)＝C，其熱力學(xué)溫度與壓強(qiáng)成正比，故E正確。4．下列說法中錯誤的是()A．肯定量氣體經(jīng)過不同物理過程而溫度沒有變更，氣體與外界可以不做功B．功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功C．其次類永動機(jī)無法制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第肯定律D．在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程熵總是向削減的方向進(jìn)行E．熵值越大，說明系統(tǒng)的分子運(yùn)動越無序答案BCD解析肯定量的氣體可以先吸熱而后又放熱，氣體與外界不做功，最終溫度保持不變，A正確；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，不能說功轉(zhuǎn)化成熱量，只能說機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B錯誤；其次類永動機(jī)無法制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)其次定律，C錯誤；在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的熵總是向增加的方向進(jìn)行，D錯誤；熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動無序程度的量度，熵越大，分子運(yùn)動無序程度越大，E正確。本題選錯誤的，故答案為B、C、D。5．下列關(guān)于熱力學(xué)定律的說法，正確的是()A．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體B．一切宏觀熱現(xiàn)象的過程肯定是從無序狀態(tài)漸漸向有序狀態(tài)過渡C．無論科技多么先進(jìn)，熱力學(xué)溫度的0K肯定不行能達(dá)到D．一絕熱汽缸中封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)氣體體積膨脹時，其溫度肯定降低E．一導(dǎo)熱汽缸中封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)缸外溫度緩慢上升時，氣體可能對外界做功答案ACE解析熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但會引起其他變更，A正確；一切宏觀熱現(xiàn)象的過程肯定是從有序狀態(tài)漸漸向無序狀態(tài)過渡，B錯誤；熱力學(xué)溫度的0K恒久不能達(dá)到，C正確；絕熱汽缸中志向氣體與外界沒有熱交換，當(dāng)氣體自由膨脹時，不對外做功，其內(nèi)能不變，則溫度不變，D錯誤；導(dǎo)熱汽缸外溫度緩慢上升時，氣體內(nèi)能增加，氣體可能對外界做功，且氣體對外界做的功小于氣體從外界汲取的熱量，E正確。6．(2024·廣東深圳二模)恒溫環(huán)境中，在導(dǎo)熱良好的注射器內(nèi)，用活塞封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體。用力緩慢向外拉活塞，此過程中()A．封閉氣體分子間的平均距離增大B．封閉氣體分子的平均速率減小C．活塞對封閉氣體做正功D．封閉氣體的內(nèi)能不變E．封閉氣體從外界吸熱答案ADE解析對于肯定質(zhì)量的志向氣體，氣體的內(nèi)能和分子平均速率只取決于溫度，由題目可知，溫度不變，則封閉氣體的內(nèi)能不變，封閉氣體分子的平均速率也不變，故B錯誤，D正確；用力向外緩慢拉動活塞的過程中，氣體體積增大，則分子間的平均距離增大，氣體對活塞做正功，則活塞對氣體做負(fù)功，故A正確，C錯誤；依據(jù)ΔU＝W＋Q可知，溫度不變，則內(nèi)能U不變，即ΔU＝0，用力向外緩慢拉動活塞，則W＜0，故Q＞0，即氣體從外界汲取熱量，故E正確。7．(2024·山西高三二模)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)ab、bc、cd、de四個過程到達(dá)狀態(tài)e，其中ba的延長線經(jīng)過原點(diǎn)，bc連線與橫軸平行，de連線與縱軸平行。下列說法正確的是()A．a(chǎn)b過程中氣體從外界吸熱B．bc過程中氣體內(nèi)能不變C．cd過程中氣體從外界吸熱D．de過程中外界對氣體做功E．狀態(tài)a的氣體體積比狀態(tài)d的氣體體積小答案ACE解析由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，圖線與原點(diǎn)連線的斜率與體積的倒數(shù)成正比，ab過程中圖線與原點(diǎn)連線的斜率不變，故氣體的體積不變，氣體不做功，又溫度上升，內(nèi)能增大，由W＋Q＝ΔU，可知Q>0，即氣體從外界吸熱，故A正確；bc過程為等壓過程，溫度上升，氣體內(nèi)能增大，故B錯誤；cd過程eq\f(p,T)減小，則氣體體積增大，氣體對外做功，氣體溫度上升，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第肯定律W＋Q＝ΔU可知，Q為正值，即氣體要從外界吸熱，故C正確；de段為等溫過程，壓強(qiáng)降低，氣體體積增大，對外做功，D錯誤；由于圖線與原點(diǎn)連線的斜率與體積的倒數(shù)成正比，由圖可知，Oa的斜率大于Od的斜率，則狀態(tài)a的氣體體積小于狀態(tài)d的氣體體積，故E正確。8．(2024·廣東汕頭高三一模)如圖是某種噴霧器示意圖，在貯液筒內(nèi)裝入一些藥液后將密封蓋蓋好。多次拉壓活塞充氣，然后打開噴嘴開關(guān)，活塞位置不再變更，藥液可以持續(xù)地噴出，貯液筒內(nèi)的空氣可視為志向氣體，設(shè)充氣和噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，下列說法正確的是()A．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增大B．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體分子平均動能增大C．充氣過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大，體積也變大D．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體汲取熱量全部用來對外做功E．噴液過程中，貯液筒內(nèi)的氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能不變答案ADE解析充氣過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，則分子的平均動能不變，充氣的過程中筒內(nèi)氣體分子的總個數(shù)增加，則內(nèi)能增加，故A正確，B錯誤；充氣的過程中筒內(nèi)氣體的體積不變，故C錯誤；噴液過程筒內(nèi)的空氣溫度可視為不變，氣體的內(nèi)能也不變，氣體體積增大，對外做功，由熱力學(xué)第肯定律，可知貯液筒內(nèi)的氣體汲取的熱量全部用來對外做功，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，故D、E正確。9.如圖，肯定質(zhì)量志向氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)狀態(tài)B和C后再回到狀態(tài)A，對此氣體下列說法正確的是()A．A→B過程中氣體對外界做功B．A→B過程中氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功C．B→C過程中氣體分子對器壁單位面積碰撞的平均沖力削減D．C→A過程中氣體從外界汲取的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量E．B→C過程中氣體放出的熱量大于C→A過程中汲取的熱量答案ADE解析A→B過程中為等溫變更，壓強(qiáng)減小，由公式pV＝C可知，體積增大，氣體對外做功，故A正確；由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W可知，A→B過程溫度不變，ΔU＝0，Q＝－W，故氣體要汲取熱量且等于氣體對外做的功，故B錯誤；B→C過程為等壓變更，由p＝eq\f(F,S)可知?dú)怏w分子對器壁單位面積碰撞的平均沖力不變，故C錯誤；C→A過程為等容變更，溫度上升，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第肯定律可知，氣體從外界汲取的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量，故D正確；B→C過程為等壓變更，由熱力學(xué)第肯定律可知，ΔU1＝Q1＋W1，其中ΔU1為負(fù)值，W1為正值，所以Q1<0，氣體放出熱量，C→A過程為等容變更，由熱力學(xué)第肯定律可知，ΔU2＝Q2，其中ΔU2為正值，所以Q2>0，氣體汲取熱量，又ΔU1＝－ΔU2，故Q1＋W＝－Q2，即B→C過程中氣體放出的熱量大于C→A過程中氣體汲取的熱量，故E正確。二、非選擇題(本題共4小題，共55分)10．(10分)(2024·山東四校聯(lián)合一模)肯定質(zhì)量的志向氣體，沿如圖所示折線由狀態(tài)A依次變更到狀態(tài)B、C、A，已知在狀態(tài)A時，溫度為360K，取1atm＝105Pa，求：(1)氣體在C狀態(tài)的溫度是TC＝________K。(2)經(jīng)過一個循環(huán)，氣體________(填“汲取”或者“放出”)________J熱量。答案(1)180(2)汲取300解析(1)A、C兩狀態(tài)體積相等，依據(jù)查理定律得：eq\f(pA,TA)＝eq\f(pC,TC)，又TA＝360K、pA＝4atm、pC＝2atm解得：TC＝180K。(2)整個循環(huán)過程氣體對外做的功等于三角形ABC包圍的面積，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有：ΔU＝Q＋WW＝－eq\f(1,2)×(4－2)×105×(4－1)×10－3J＝－300J而ΔU＝0解得：Q＝＋300J，即汲取300J熱量。11．(15分)(2024·安徽安慶高三二模)肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)過如圖所示的變更過程：A→B→C。已知?dú)怏w在初始A狀態(tài)的壓強(qiáng)為p0，體積為V0，溫度為T0，BA連線的延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，A→B過程中，氣體從外界汲取熱量為Q，B狀態(tài)溫度為T。試求：(1)氣體在B狀態(tài)時的體積和在C狀態(tài)時的壓強(qiáng)；(2)氣體從A→B→C整個過程中內(nèi)能的變更。答案(1)eq\f(V0,T0)Teq\f(p0,T0)T(2)Q－p0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,T0)－1))V0解析(1)氣體從A變更到B時，發(fā)生等壓變更，設(shè)B狀態(tài)時的體積為V，依據(jù)蓋—呂薩克定律得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V,T)解得V＝eq\f(V0,T0)T氣體從B變更到C時，發(fā)生等溫變更，設(shè)C狀態(tài)時的壓強(qiáng)為p，依據(jù)玻意耳定律，p0V＝pV0解得p＝eq\f(p0,T0)T。(2)氣體從B→C過程中溫度不變，內(nèi)能不變。氣體從A→B過程中，體積變大，氣體對外做功，W＝－p0(V－V0)＝－p0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,T0)－1))V0氣體從外界汲取熱量為Q，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，內(nèi)能的變更ΔU＝Q＋W＝Q－p0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,T0)－1))V0。12．(15分)(2024·湖南省長沙市長郡中學(xué)第一次適應(yīng)性考試)絕熱汽缸A和導(dǎo)熱汽缸B固定在水平地面上，由剛性桿連接的兩個等大活塞封閉著兩部分體積均為V的志向氣體，此時氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)p0相同，氣體的溫度與環(huán)境溫度T0也相同。已知志向氣體的內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U＝αT，α為常量且α>0?，F(xiàn)給汽缸A的電熱絲通電，當(dāng)電熱絲放出的熱量為Q1時汽缸B內(nèi)氣體的體積減為原來的一半。若加熱過程是緩慢的，不計(jì)摩擦，求：(1)汽缸A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)汽缸B在該過程中放出的熱量Q2。答案(1)2p0(2)Q1－2αT0解析(1)設(shè)A、B內(nèi)氣體末態(tài)壓強(qiáng)為p，對B中氣體由玻意耳定律得：p0V＝peq\f(V,2)解得：p＝2p0。(2)對A中氣體由志向氣體狀態(tài)方程得：eq\f(p0V,T0)＝eq\f(p\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(V＋\f(V,2))),T)解得：T＝3T0汽缸A內(nèi)氣體升溫時內(nèi)能增加：ΔUA＝α(T－T0)＝2αT0汽缸B內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，ΔUB＝0；以汽缸A、B內(nèi)兩部分氣體為探討對象，由熱力學(xué)第肯定律得：ΔUA＝Q1－W，ΔUB＝W－Q2解得汽缸B內(nèi)氣體放出熱量為：Q2＝Q1－2αT0。13．(15分)(2024·四省名校高三其次次聯(lián)考)如圖所示，可在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的平臺上固定著一個內(nèi)壁光滑的汽缸，汽