2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí)備考演練 選修3-3 第3章 熱力學(xué)定律與能量守恒

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1、2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí)備考演練 選修3-3 第3章 熱力學(xué)定律與能量守恒 1．二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，人類在采取節(jié)能減排措施的同時(shí)，也在研究控制溫室氣體的新方法，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)。在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一可自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計(jì)溫度變化，則此過程中 (　　)． A．封閉氣體對(duì)外界做正功 B．封閉氣體向外界傳遞熱量 C．封閉氣體分子的平均動(dòng)能增大 D．封閉氣體從外界吸收熱量 解析　因?yàn)闅怏w的溫度不變，所以氣體分子的平均動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；當(dāng)氣體體積減小時(shí)，

2、外界對(duì)氣體做功，A錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律可得，封閉氣體將向外界傳遞熱量，B正確． 答案　B 圖1－3－6 2．(2020·上海浦東二模)如圖1－3－6所示中汽缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣．現(xiàn)將活塞桿與外界連接并使之緩慢地向右移動(dòng)．這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對(duì)外做功．若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是 (　　)． A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對(duì)外做功，因此此過程違反熱力學(xué)第二定律 B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對(duì)外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律 C．氣體是從單一熱源吸熱，全用

3、來對(duì)外作功，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律 D．A、B、C三種說法都不對(duì) 答案　C 3．如圖1－3－7所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是(　　)． 圖1－3－7 A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔? C．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第二定律 解析　由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響

4、或幫助．電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)工作并消耗電能． 答案　B 圖1－3－8 4．我國神七航天員的漫步太空已變成現(xiàn)實(shí)．神七航天漫步太空，此舉震撼世界，意義重大無比．其中，飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”，因此飛船將此設(shè)施專門做成了一個(gè)艙，叫“氣閘艙”，其原理圖如圖1－3－8所示，兩個(gè)相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換．打開閥門K后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡，則(　　)． A．氣體體積膨脹，對(duì)外做功 B．氣體分子勢(shì)能減少，內(nèi)能增加 C．體積變大，溫度降低

5、 D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中 解析　當(dāng)閥門K被打開時(shí)，A中的氣體進(jìn)入B中，由于B中為真空，所以A中的氣體不會(huì)做功，則A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的；又因?yàn)橄到y(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，則氣體的溫度也不變，則選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時(shí)，B中氣體不能自發(fā)地全部回到A中，故D正確． 答案　D 5．(2020·江西重點(diǎn)盟校二次聯(lián)考，33)(1)下列說法正確的是________． A．由阿伏加德羅常數(shù)、氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算出該種氣體分子的大小 B．懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯 C．分子間的引力隨分子間距離的增

6、大而增大，分子間的斥力隨分子間距離的增大而減小 D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 圖1－3－9 (2)如圖1－3－9所示，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面積10 cm2，大氣壓強(qiáng)1.0×105 Pa，物重50 N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計(jì)，緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60 J的熱量，則封閉氣體的壓強(qiáng)將________(選填“增加”、“減小”或“不變”)，氣體內(nèi)能變化量為________J. 解析　(1)由于氣體分子間距離大，所以不能估算分子大小，A錯(cuò)．布朗運(yùn)動(dòng)的顯

7、著程度與溫度和顆粒大小有關(guān)，B正確．分子引力和斥力都是隨分子間距離的增大而減小的，則C錯(cuò)．熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故D錯(cuò)． (2)此時(shí)氣體壓強(qiáng)p＝p0－恒定． 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q＝－pΔV＋Q＝50 J. 答案　(1)B　(2)不變　50 6．(1)當(dāng)密閉在氣球內(nèi)的空氣(可視為理想氣體)溫度緩慢升高時(shí)________． A．氣體分子的體積增大 B．氣體分子的動(dòng)能增大 C．氣體分子的平均動(dòng)能增大 D．單位體積內(nèi)分子數(shù)增多 (2)若只對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體做1 500 J的功，可使其溫度升高5 K．若改成只用熱傳遞的方式，使氣體溫度同樣升高5 K，那么氣體應(yīng)

8、吸收________ J的熱量．如果對(duì)該氣體做了2 000 J的功，使其溫度升高了5 K，表明在該過程中，氣體還________(選填“吸收”或“放出”)熱量________J. 答案　(1)C　(2)1 500　放出　500 7．(1)第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)槠溥`反了________________，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)槠溥`反了_____________________________________________________． (2)在一個(gè)大氣壓下，水在沸騰時(shí)，1 g水吸收2 263.8 J的熱量后由液態(tài)變成同溫度的氣態(tài)，其體積由1.043 cm3變成1 676 c

9、m3，求： ①1 g水所含的分子個(gè)數(shù)； ②體積膨脹時(shí)氣體對(duì)外界做的功； ③氣體的內(nèi)能變化．(大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105 Pa，水的摩爾質(zhì)量為M＝18 g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 mol－1) 解析　(2)①1 g水所含的分子個(gè)數(shù)為n＝×6×1023＝3.3×1022(個(gè))． ②氣體體積膨脹時(shí)對(duì)外做的功為W＝p0×ΔV＝105×(1 676－1.043)×10－6 J＝167.5 J. ③根據(jù)熱力學(xué)第一定律有： ΔU＝W＋Q＝(2 263.8－167.5) J＝2 096.3 J. 答案　(1)能量守恒定律　熱力學(xué)第二定律 (2)①3.3×1022?、?

10、67.5 J?、墼黾印? 096.3 J 8．(1)下列說法正確的是 (　　)． A．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 B．沒有摩擦的理想熱機(jī)可以把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．知道某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度可求出阿伏加德羅常數(shù) D．內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同 (2)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功1.7×105 J，氣體內(nèi)能減少1.3×105 J，則此過程中氣體________(填“吸收”或“放出”)的熱量是________ J．此后，保持氣體壓強(qiáng)不變，升高溫度，氣體對(duì)外界做了5.0×105 J的功，同時(shí)吸收了6.0×1

11、05 J的熱量，則此過程中，氣體內(nèi)能增加了________ J 解析　(1)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，并不是指顆粒分子的運(yùn)動(dòng)，所以A錯(cuò)誤．熱能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，所以B錯(cuò)誤．知道摩爾質(zhì)量和密度可求摩爾體積，求不出阿伏加德羅常數(shù)，所以C錯(cuò)誤．內(nèi)能不同的物體它們分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同，因?yàn)橹灰矬w的溫度相同，分子平均動(dòng)能就相同，所以D項(xiàng)正確． (2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：W＝1.7×105 J，ΔU＝－1.3×105 J，代入ΔU＝W＋Q可得，Q＝－3.0×105 J，Q為負(fù)值，說明氣體要放出熱量，放出的熱量為3.0×105 J；同理W＝－5×105

12、J，Q＝6×105 J，ΔU＝W＋Q＝1.0×105 J，即內(nèi)能增加了1.0×105 J. 答案　(1)D　(2)放出　3.0×105　1.0×105 9．(1)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是 (　　)． A．教室內(nèi)看到透過窗子的“陽光柱”里粉塵顆粒雜亂無章的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng) B．熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞，不可能由低溫物體傳給高溫物體 C．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0×105 J，若空氣向外界放出熱量1.5×105 J，則空氣內(nèi)能增加5×104 J D．一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持溫度不變，體積越小，壓強(qiáng)越小 (2)1 mL水用注射器能滴50

13、滴，水的密度ρ＝103 kg/m3，則1滴水中有多少個(gè)水分子？(阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×10－23 mol－1) 解析　(1)布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子撞擊固體小顆粒而引起的，而教室內(nèi)粉塵顆粒雜亂無章的運(yùn)動(dòng)是由于空氣流動(dòng)引起的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，例夏天空調(diào)工作時(shí)，不斷地將熱量從低溫的室內(nèi)傳到高溫的室外，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，C項(xiàng)正確；根據(jù)＝恒量可知，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，體積越小，壓強(qiáng)越大，D項(xiàng)錯(cuò)誤． (2)1滴水的體積為 V＝ m3＝2×10－8 m3 1滴水的質(zhì)量為m＝Vρ＝2×10－8×103 kg＝2×10－5 kg

14、所以1滴水中水分子的個(gè)數(shù)為 n＝NA＝×6.02×1023＝6.69×1020個(gè)． 答案　(1)C　(2)6.69×1020個(gè) 10．(2020·泉州適應(yīng)考)(1)關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說法正確的是________． A．對(duì)氣體加熱，氣體內(nèi)能一定增加 B．布朗運(yùn)動(dòng)指的是懸浮顆粒在液體中的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) C．物體的溫度升高，物體中所有分子的動(dòng)能都會(huì)增加 D．物體內(nèi)部分子間距增加時(shí)，分子引力比分子斥力減小得快 (2)一根粗細(xì)均勻、足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直放置，下端封閉，上端開口，一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，此時(shí)氣體溫度為27 ℃，現(xiàn)使氣體溫度升高到127 ℃.則________．

15、 A．氣體的壓強(qiáng)增加 B．氣體的壓強(qiáng)減小 C．氣體的初態(tài)和末態(tài)體積之比為3∶4 D．氣體的初態(tài)和末態(tài)體積之比為27∶127 答案　(1)B　(2)C 11．如圖1－3－10所示， 圖1－3－10 A、B兩個(gè)汽缸中裝有體積均為10 L、壓強(qiáng)均為1 atm(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，A汽缸截面積為500 cm2) (1)求A中活塞應(yīng)向右移動(dòng)的距離． (2)A中氣體是吸熱還是放熱，為什么？ 解析　(1)對(duì)B：由＝得 PB′＝PB＝PB＝PB 對(duì)A：由PAVA＝PA′VA′　得VA′＝ 且：PA＝PB，PA′＝PB′　解得：VA′＝VA 所以Δl＝＝5 cm. (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(duì)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)5 cm (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(duì)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