高考物理一轮复习 第14章 热学 第3讲 热力学定律与能量守恒课后限时训练 新人教版选修

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺热力学定律与能量守恒一、选择题(本题共8小题，15题为单选，68题为多选)1(2016北京清华附中测试四)对于一个热力学系统，下列说法中正确的是(D)A如果外界对它传递热量则系统内能一定增加B如果外界对它做功则系统内能一定增加C如果系统的温度不变则内能一定不变D系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和解析根据热力学第一定律可得外界对它传递热量，但是系统对外界做功，系统的内能有可能不增加，A错误；根据热力学第一定律，如果外界对它做功，但是系统对外界传递热量，系统的内能不一定增加，B错误；系统的温度不变，但有可能和外界存在做功或热传递的关系，内能会发生变化，C错误；根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和，D正确。2(2015重庆理综)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么(D)A外界对胎内气体做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大解析对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体对外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。3(2015北京理综)下列说法正确的是(C)A物体放出热量，其内能一定减小B物体对外做功，其内能一定减小C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析根据热力学第一定律UQW判断，只有C项正确。4一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，气体放出热量的变化过程是(B)解析A选项，由C可知，温度T一定时(U0)，p与V成反比，1到2体积V增大，气体对外做功，W0(吸热)，故选项A错误，B选项，由C知T减小(U0)，得Q0)，V增大(W0(吸热)，故选项C错误。D选项，由VT图象可知，V一定(W0)，T增大(U0)，可得Q0(吸热)，故选项D错误。5如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中，制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，汽化后的制冷剂经过冷凝器液化，放出热量。下列说法中正确的是(D)A热量可以自发地从冰箱内传递到冰箱外B电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律C电冰箱的工作原理违反了能量守恒定律D电冰箱能够不断地把冰箱内的热量传到冰箱外，是因为其消耗了电能解析热量不可能自发地由冰箱内传递到冰箱外，选项A错误；热量从箱内(低温)向箱外(高温)传递，该过程的实现借助了压缩机，消耗了电能，引起了其他变化；电冰箱的工作原理并没有违反热力学第二定律，也没有违反能量守恒定律，选项B、C错误，选项D正确。6如图，注射器内密封一部分气体，若针筒和活塞导热性能良好，则缓慢向外移动活塞的过程中气体(CD)A对活塞不做功B对活塞做负功C温度保持不变D压强逐渐减小解析缓慢向外移动活塞的过程中，气体的体积增大，对外做功，即气体对活塞做正功，故A、B错误；针筒和活塞导热性能良好，缓慢向外移动活塞的过程，可以看成准静态过程，由热力学第一定律可知，气体对外做功的同时吸收热量，温度保持不变，故C正确；气体的体积增大，温度不变，由玻意耳定律可知气体的压强一定减小，故D正确。7下列说法正确的是(CDE)A可以将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用B温度升高，说明物体中所有分子的动能都增大C气体对容器壁有压强是因为气体分子对容器壁频繁碰撞的结果D分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小E在一个绝热容器内，不停地搅拌液体，可使液体的温度升高解析如果将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用，将违反热力学第二定律，故A错误；温度升高，物体中的分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，故B错误；根据气体压强产生的原因可知，C正确；分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故D正确；搅拌液体，外界对液体做功，而此过程绝热，液体与外界无热量交换，据热力学第一定律可知，液体的温度升高，故E正确。8气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中，气球内氦气的压强随外部气压减小而逐渐减小，其温度因启动加热装置而保持不变，高空气温为7.0，球内氦气可视为理想气体，下列说法中正确的是(AD)A在此过程，气球内氦气体积逐渐增大B在此高空，关闭加热装置后，氦气分子平均动能增大C在此高空，关闭加热装置后，氦气将对外界做功D在此高空，关闭加热装置后，氦气将对外放热解析气体经历等温过程，压强减小，则气球内氦气体积逐渐增大，故A正确；在此高空，关闭加热装置后，温度降低，故氦气分子平均动能减小，压强不变，根据C，可知体积减小，故是外界对气体做功，并且气体对外放热，故B、C错误，D正确。二、非选择题9(2016江苏运河中学第一次调研)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏伽德罗常数为NA。(1)由状态A变到状态D的过程中_AB_。A气体从外界吸收热量，内能增加B气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D气体的密度不变(2)在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体_吸收_(填“吸收”或“放出”)热量_14_J。(3)在状态D，该气体的密度为，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？答案(3)2T0解析(1)由VT图线可知，由状态A变到状态D过程中，体积变大，温度升高，则W0，则根据热力学第一定律可知Q0，即气体从外界吸收热量，内能增加，选项A正确；气体的压强不变，而温度升高时气体的平均速率变大，故可知单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，选项B正确；气体温度升高，气体分子的平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都会增大，选项C错误；因气体质量一定，体积变大，则气体的密度减小，选项D错误。(2)由题意W5J，U9J。根据UWQ，可得Q14J，即气体吸收热量14J。(3)从AD，由状态方程C，得TD2T0。气体的质量m2V0，分子数n。10(2016广东肇庆第一次统检)如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S14S2，下端与大气连通，粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h4cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管。已知大气压强为p076cmHg。(1)求抽气结束后细管内气体的压强；(2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。答案(1)58cmHg(2)见解析解析(1)缓慢抽气过程，粗管内气体温度不变，设细管内气体压强为p2，由玻意耳定律知(p0gh)hS1p1(hh)S1，p2p1(h2h)g，解得p258cmHg；(2)吸热，抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，UWQ0，气体体积增大，对外做功，W0，故气体需要吸热。11(2017吉林省重点中学第二次模拟考试)在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环，是由两个等压过程和两个绝热过程组成，图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(ABCDA)，已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据)，状态P位于过程AB的中点。1atm1105Pa。(1)已知状态A的温度TA400K，求状态D的温度TD；(2)若已知PC过程放热Q5105J，求BC过程外界对气体做的功。答案(1)600K(2)3105J解析(1)由题意知DA过程为绝热过程，根据理想气体状态方程，有：代入数据解得：TD600K(2)对PC过程，根据理想气体状态方程，有：可知，状态P和C的温度相同。根据理想气体的内能只与温度有关，可知P、C两个状态内能相等对PB过程，外界做功W1pPV1105(64)J2105J设BC过程外界对气体做的功为W2从P到C过程根据热力学第一定律，有0W1W2Q代入数据解得BC过程外界对气体做的功：W23105J12(2017云南师大附中月考)如图所示，一个绝热的汽缸(汽缸足够高)竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B，活塞的质量m8kg，横截面积S10cm2，与隔板相距h25cm，现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q200J时，活塞上升了h10cm，此时气体的温度为t127，已知大气压强p01105Pa，重力加速度g取10m/s2。(1)加热过程中，若A气体的内能增加了U155J，求B气体的内能增加量U2；(2)现在停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时，A气体的温度为t230，求添加砂粒的总质量M。答案(1)127J(2)7.452kg解析(1)B气体对外做功W(p0Smg)h18J，由热