2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練41 熱力學(xué)定律與能量守恒 新人教版

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1、分層規(guī)范快練(四十一)　熱力學(xué)定律與能量守恒 [雙基過(guò)關(guān)練] 1．(多選)下列對(duì)熱學(xué)相關(guān)知識(shí)的判斷中正確的是(　　) A．對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能一定增大 B．物體溫度升高時(shí)，物體內(nèi)的每個(gè)分子的速率都將增大 C．對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，其內(nèi)能一定增大 D．功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程 E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 解析：氣體內(nèi)能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯(cuò)誤；溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，部分分子速率也會(huì)減小，B錯(cuò)誤；理想氣體壓強(qiáng)和體積增大．溫度一定增大．內(nèi)能一定增大，C正確；一切涉及

2、熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不可逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的．但能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，品質(zhì)逐漸降低，可利用的能量在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確． 答案：CDE 2．(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞 B．空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量 C．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(lái)對(duì)外做功而不引起其他變化的熱機(jī) D．即使沒(méi)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 E．對(duì)能源的過(guò)度消耗使自然界的能量不斷減少．形成“能源危機(jī)” 解

3、析： 熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進(jìn)行，A正確；空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，B正確；不可能從單一熱源吸熱全部用來(lái)對(duì)外做功而不引起其他變化，故C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒(méi)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D正確；對(duì)能源的過(guò)度消耗將形成“能源危機(jī)”，但自然界的總能量守恒，故E錯(cuò)誤． 答案：ABD 3．[2019·惠州模擬](多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大 B．物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零 C．物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體

4、內(nèi)能不一定減小 D．質(zhì)量、溫度、體積都相等的物體的內(nèi)能不一定相等 E．溫度和質(zhì)量都相同的氫氣和氧氣內(nèi)能不相等 解析：物體的機(jī)械能和內(nèi)能是兩個(gè)完全不同的概念，物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定，而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定．分子動(dòng)能不可能為零(溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度)而物體的動(dòng)能可能為零，所以A、B不正確；物體體積減小時(shí)，分子間距離減小，但分子勢(shì)能可能增加，所以C正確．質(zhì)量、溫度、體積都相等的物體，如果是由不同物質(zhì)組成，分子數(shù)不一定相同，因此，物體內(nèi)能不一定相等，選項(xiàng)D正確；溫度和質(zhì)量都相同的氫氣和氧氣具有相同的分子平均動(dòng)能，但由于分子數(shù)不相等，分子總動(dòng)能不相等，分子勢(shì)能也不相等，

5、故其內(nèi)能不相等，選項(xiàng)E正確． 答案：CDE 4．(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，在這一過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氣體的體積變小 B．氣體的溫度降低 C．氣體從外界吸收熱量 D．氣體的內(nèi)能增大 E．單位時(shí)間內(nèi)碰撞到單位面積容器壁的分子數(shù)減少 解析：從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體的壓強(qiáng)不變，氣體的溫度升高，則氣體的體積增大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的溫度升高，故氣體的內(nèi)能增大，選項(xiàng)D正確；氣體的體積增大，對(duì)外做功，W<0，氣體的內(nèi)能變大，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，故氣體一定從外界吸熱，選項(xiàng)C正確；因?yàn)闅怏w的溫度

6、升高，分子平均動(dòng)能增大，而壓強(qiáng)不變，所以單位時(shí)間內(nèi)碰撞到單位面積容器壁的分子數(shù)減少，選項(xiàng)E正確． 答案：CDE 5．[2019·甘肅蘭州月考](多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C的狀態(tài)變化過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．A→B過(guò)程中，壓強(qiáng)不變 B．A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做負(fù)功 C．B→C過(guò)程中，氣體分子間距增大 D．B→C過(guò)程中，氣體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)變劇烈 E．C→A過(guò)程中，氣體對(duì)外放熱 解析：A→B過(guò)程溫度降低，體積增大，由＝c可知壓強(qiáng)變小，則氣體膨脹對(duì)外做功，即外界對(duì)氣體做負(fù)功，則A錯(cuò)誤，B正確；B→C過(guò)程為等容變化，溫度升高，則體積不變，分子運(yùn)

7、動(dòng)加劇，C錯(cuò)誤，D正確．C→A過(guò)程為等壓降溫，體積減小，由ΔU＝Q＋W知Q<0，則氣體放熱，E正確． 答案：BDE 6．(多選)如圖所示，絕熱容器被絕熱隔板K1、卡銷鎖住的絕熱光滑活塞K2隔成a、b、 c三部分，a部分為真空，b部分為一定質(zhì)量的稀薄氣體，且壓強(qiáng)pb

8、K1，b中氣體向a中真空擴(kuò)散，氣體不做功，W＝0，絕熱容器導(dǎo)致Q＝0，由熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，內(nèi)能不變，A錯(cuò)誤，B正確；只打開(kāi)隔板K1時(shí)，b中氣體內(nèi)能不變，溫度不變，由玻意耳定律pV＝C知b中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，C正確；只打開(kāi)卡銷K2時(shí)，由于pb0，但Q′＝0，則ΔU′＝W′＋Q′>0，內(nèi)能增加，E正確，D錯(cuò)誤． 答案：BCE 7. 氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示．玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連．開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1＝14 c

9、m.后將A放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測(cè)得D中水銀面高出O點(diǎn)h2＝44 cm.(已知外界大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76 cmHg) (1)恒溫槽的溫度為_(kāi)_______℃； (2)此過(guò)程A內(nèi)氣體內(nèi)能________(填 “增大”或“減小”)，氣體不對(duì)外做功，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)． 解析：(1)測(cè)溫泡內(nèi)氣體進(jìn)行等容變化． p1＝p0＋h1＝76＋14＝90 cmHg，T1＝273 K p2＝p0＋h2＝76＋44＝120 cmHg 由＝，得T2＝T1＝×273＝364 K＝91 ℃ (2)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，隨著

10、溫度的升高，內(nèi)能將增大，氣體等容變化，做功為0，內(nèi)能的增加要靠吸熱來(lái)實(shí)現(xiàn)． 答案：(1)91　(2)增大　吸熱 [技能提升練] 8．[2019·湖北武漢模擬](多選)如圖所示，在一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)隨體積變化的p－V圖象中，氣體先后經(jīng)歷了ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中ab垂直于cd，ab垂直于V軸且與p軸平行，bc、da是兩條等溫線，下列判斷正確的是(　　) A．氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度低于在狀態(tài)c時(shí)的溫度 B．從a→b的過(guò)程，氣體分子密集程度不變，分子平均動(dòng)能增加 C．從a→b→c的過(guò)程，氣體密度不斷減小，溫度先升高后不變 D．從c→d的過(guò)程，氣體放出的熱量大于

11、外界對(duì)氣體做的功 E．從a→b→c→d的過(guò)程，設(shè)氣體對(duì)外做功為W1，外界對(duì)氣體做功為W2，氣體吸熱為Q1，放熱為Q2，則W1－W2

12、能相等，故外界對(duì)氣體做的功與氣體放出的熱量相等，E錯(cuò)誤． 答案：ABD 9．如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S＝2 cm2足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)．管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L＝21 cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7 ℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105 Pa(相當(dāng)于75 cm高的汞柱的壓強(qiáng))． (1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1 kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長(zhǎng)？(g＝10 m/s2) (2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77 ℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？ (3)若在(2)過(guò)程

13、中，氣體吸收的熱量為10 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？ 解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為 p1＝p0＝1.0×105 Pa V1＝LS＝42 cm3，T1＝280 K 末狀態(tài)壓強(qiáng)p2＝p0＋＝1.05×105 Pa V2＝L2S，T2＝T1＝280 K 根據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2 得L2＝L＝20 cm. (2)對(duì)氣體加熱后，氣體的壓強(qiáng)不變，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350 K 根據(jù)蓋·呂薩克定律，有＝，即＝ 得L3＝L2＝25 cm. (3)氣體對(duì)外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋

14、Q＝－1.05 J＋10 J＝8.95 J 即氣體的內(nèi)能增加8.95 J. 答案：(1)20 cm　(2)25 cm　(3)8.95 J 10．一定質(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＝20 kg，橫截面積S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣，開(kāi)始使汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L1＝12 cm，離汽缸口的距離L2＝3 cm.外界氣溫為27 ℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開(kāi)口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)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＝10 m/s2，求 (1)此時(shí)汽缸的溫度為多少？ (2)在

15、對(duì)缸內(nèi)氣體加熱的過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外做功，同時(shí)吸收Q＝370 J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(shí)， p0＝1.0×105 Pa， V0＝L1S，T0＝(273＋27) K＝300 K 當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時(shí)，活塞的受力分析如圖所示，有 p1S＝p0S＋mg 則p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝1.2×105 Pa V1＝(L1＋L2)S 由理想氣體狀態(tài)方程得＝ 則T1＝T0＝×300 K＝450 K. (2)當(dāng)汽缸口向上，未加熱穩(wěn)定時(shí)：由玻意耳定律得 p0L1S＝p1LS 則L＝＝ cm＝10 cm 加熱后，氣體做等壓變化，外界對(duì)氣體做功為 W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 ΔU＝W＋Q得ΔU＝310 J. 答案：(1)450 K　(2)310 J 7