2020高考物理一輪總復習 第十三章 熱學 基礎課3 熱力學定律與能量守恒定律練習（含解析）新人教版

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1、基礎課 3 熱力學定律與能量守恒定律 一、選擇題 1.(多選)(2018年全國卷Ⅲ)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p -V圖中從a到b的直線所示．在此過程中(　　) A．氣體溫度一直降低 B．氣體內(nèi)能一直增加 C．氣體一直對外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 解析：選BCD　一定質(zhì)量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程＝可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項A錯誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，可知氣體的內(nèi)能一直增加，選項B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，選項C正確；

2、根據(jù)熱力學第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，選項D正確；氣體吸收的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對外做功，選項E錯誤． 2．(多選)(2018屆菏澤一模)關于生活中的熱學現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大 B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是用鑷子夾一棉球，沾一些酒精，點燃，在罐內(nèi)迅速旋轉(zhuǎn)一下再抽出，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上，其原因是，當火罐內(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強增大 C．盛有氧氣的鋼瓶，在27 ℃的室內(nèi)測得其壓強是9.0×10

3、6 Pa，將其搬到－3 ℃的工地上時，測得瓶內(nèi)氧氣的壓強變?yōu)?.2×106 Pa，通過計算可判斷出鋼瓶漏氣 D．熱量能夠自發(fā)地從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體 E．一輛空載的卡車停在水平地面上，在緩慢裝沙過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，若把車胎內(nèi)氣體看成理想氣體，則胎內(nèi)氣體向外界放熱 解析：選ACE　夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大，A正確；把罐扣在皮膚上，罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經(jīng)過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強減小，火罐內(nèi)氣體壓強小于外界大氣壓，大氣壓就將罐緊緊地

4、壓在皮膚上，B錯誤；若不漏氣，則氣體做等容變化，由＝，p2＝＝8.1×106 Pa，由于p2>7.2×106 Pa，所以鋼瓶在搬運過程中漏氣，C正確；熱量只能自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，而內(nèi)能多的物體溫度不一定高，D錯誤；汽車在緩慢裝沙的過程中，壓強增大，而氣體溫度不變，所以體積變小，外界對氣體做功，內(nèi)能不變，放出熱量，E正確． 3．(多選)(2019屆潮州模擬)對于一定量的氣體，下列說法正確的是(　　) A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，

5、氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 解析：選ABE　氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，A正確；溫度高，氣體分子熱運動就劇烈，B正確；在完全失重的情況下，分子熱運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，C錯誤；做功也可以改變物體的內(nèi)能，D錯誤；氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高，E正確． 4.(多選)(2017年全國卷Ⅲ)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到初態(tài)a.下列說法正確的是(　　) A．在過程ab中氣體的內(nèi)能增加 B

6、．在過程ca中外界對氣體做功 C．在過程ab中氣體對外界做功 D．在過程bc中氣體從外界吸收熱量 E．在過程ca中氣體從外界吸收熱量 解析：選ABD　ab過程中氣體壓強增大，體積不變，則溫度升高，內(nèi)能增加，A項正確；ab過程發(fā)生等容變化，氣體對外界不做功，C項錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能僅由溫度決定，bc過程發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，bc過程中氣體體積增大，氣體對外界做正功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體從外界吸收熱量，D項正確；ca過程發(fā)生等壓變化，氣體體積減小，外界對氣體做功，B項正確；ca過程中氣體溫度降低，內(nèi)能減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體向外界放熱，E項錯誤．

7、5．(多選)(2019屆長沙模擬)關于第二類永動機，下列說法中正確的是(　　) A．第二類永動機是指沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機 B．第二類永動機違背了能量守恒定律，所以不可能制成 C．第二類永動機違背了熱力學第二定律，所以不可能制成 D．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能 E．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化 解析：選ACE　由第二類永動機的定義知，A正確；第二類永動機違背了熱力學第二定律，故B錯誤，C正確；

8、機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化，故E正確，D錯誤． 6．(多選)(2018屆濟南模擬)下列說法正確的是(　　) A．單晶體冰糖磨碎后熔點不會發(fā)生變化 B．足球充足氣后很難壓縮，是足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 D．自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的 E．一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)不變 解析：選ACD　單晶體冰糖有固定的熔點，磨碎后物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不變，熔點不變，A正確；足球充足氣后很難

9、壓縮是由于足球內(nèi)外的壓強差的原因，與氣體的分子之間的作用力無關，B錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過等容過程，吸收熱量，沒有對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，其內(nèi)能一定增加，C正確；根據(jù)熱力學第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，D正確；一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，溫度升高，分子的平均動能增大，則平均速率增大，單位時間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)增大，E錯誤． 7．(多選)下列說法中正確的是(　　) A．在較暗的房間里，看到透過窗戶的“陽光柱”里粉塵的運動不是布朗運動 B．氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律 C．隨著分子間

10、距離增大，分子間作用力減小，分子勢能也減小 D．一定量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時，其內(nèi)能不變 E．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 解析：選ABE　布朗運動是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的無規(guī)則運動，在較暗的房間里可以觀察到射入屋內(nèi)的陽光中有懸浮在空氣里的小顆粒在飛舞，是由于氣體的流動造成的，這不是布朗運動，故A正確；麥克斯韋提出了氣體分子速率分布的規(guī)律，即“中間多，兩頭少”，故B正確；分子力的變化比較特殊，隨著分子間距離的增大，分子間作用力不一定減小，當分子表現(xiàn)為引力時，分子做負功，分子勢能增大，故C錯誤；一定量理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時，不吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能

11、減小，故D錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，故E正確． 8.(多選)(2019屆桂林中學月考)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p -V圖象如圖所示．已知氣體處于狀態(tài)A時的溫度為300 K，則下列判斷正確的是(　　) A．氣體處于狀態(tài)B時的溫度是900 K B．氣體處于狀態(tài)C時的溫度是300 K C．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程氣體內(nèi)能一直增大 D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B過程氣體放熱 E．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程氣體放熱 解析：選ABE　由題意知TA＝300 K；A→B過程為等壓變化，則有＝，

12、代入數(shù)據(jù)解得TB＝900 K，選項A正確；B→C過程是等容變化，則有＝，代入數(shù)據(jù)解得TC＝300 K，選項B正確；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程，氣體的溫度先升高后降低，則氣體的內(nèi)能先增大后減小，選項C錯誤；由A→B氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q知，氣體吸熱，選項D錯誤；B→C過程氣體的體積不變，不做功，溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q知，氣體放熱，選項E正確． 9．(多選)(2018屆湖南師大附中第四次月考)下列說法中正確的是(　　) A．氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果 B．足球充足氣后很難壓縮，是因為

13、足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C．一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹過程氣體一定從外界吸收熱量 D．自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的 E．飽和汽壓與分子密度有關，與溫度無關 解析：選ACD　氣體分子頻繁地對容器壁面進行碰撞，表現(xiàn)為氣體的壓強，故A項正確；氣體分子間的間距大于10r0，分子間的作用力幾乎為零，故B項錯誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT，當氣體體積增大，氣體對外做功，為了使氣體壓強不變，需要氣體溫度即內(nèi)能增大，則一定從外界吸收熱量，故C項正確；根據(jù)熱力學第二定律，一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行的，故D項正確；對于同一種液體，飽和汽

14、壓隨溫度升高而增大，故E項錯誤． 10．(多選)(2019屆開封質(zhì)檢)下列說法中正確的是(　　) A．氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大 B．布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動 C．當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D．第二類永動機和第一類永動機都不能制成，原因也是相同的 E．某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝ 解析：選ABC　根據(jù)熱力學第一定律，氣體放出熱量，若外界對氣體做功，使氣體溫度升高，其分子的平均動能增大，故A正確；布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)

15、則運動，不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故B正確；當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力總是隨分子間距離的減小而增大，隨分子間距離的減小，分子力做負功，所以分子勢能也增大，故C正確；第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，故D錯誤；某固體或液體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝，對于氣體此式不成立，故E錯誤． 二、非選擇題 11．(2018屆達州一模)在圖甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體，圖乙是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V-T圖象．已知AB的反向延長線通過坐標原點，氣體在A點的壓強為p＝1.0×105

16、 Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量Q＝6.0×102 J，求： (1)氣體在狀態(tài)B的體積VB； (2)此過程中氣體內(nèi)能的增量ΔU. 解析：(1)由V-T圖象通過坐標原點，則知從A到B理想氣體發(fā)生等壓變化．由蓋—呂薩克定律得 ＝ 解得VB＝VA＝×6.0×10－3 m3＝8.0×10－3 m3. (2)外界對氣體做的功 W＝－p(VB－VA)＝－1.0×105×(8.0×10－3－6.0× 10－3) J＝－2×102 J 根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W 解得ΔU＝6.0×102 J－2×102 J＝4.0×102 J＝400 J. 答案：(1)8.

17、0×10－3 m3　(2)400 J 12.(2018屆湖南師大附中模擬)如圖所示，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強為1.2p0的理想氣體．p0和T0分別為外界大氣的壓強和溫度．已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關系為U＝aT，a為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的，求： (1)缸內(nèi)氣體與大氣達到平衡時的體積V1； (2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q. 解析：(1)在氣體由壓強p＝1.2p0到p0時V不變，溫度由2.4T0變?yōu)門1，由查理定律得＝ 解得T1＝2T0 在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中，體積由V減小到V1，氣體壓強不變，由蓋—呂薩克定律得＝ 解得V1＝0.5V. (2)活塞下降過程中， 活塞對氣體做的功為W＝p0(V－V1) 在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為ΔU＝a(T1－T0) 由熱力學第一定律得，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為 Q＝W＋ΔU 解得Q＝p0V＋aT0. 答案：(1)0.5V　(2)p0V＋aT0 7