高三物理一轮复习 第十一章 热学 第3节 热力学定律课时跟踪检测（选修3-3）试题

热力学定律对点训练：热力学第一定律1．(2015·梅州联考)小红和小明打乒乓球不小心把乒乓球踩扁了，小明认真观察后发现表面没有开裂，于是把踩扁的乒乓球放在热水里泡一下，基本恢复了原状。乒乓球内的气体可视为理想气体，对于乒乓球恢复原状的过程，下列描述中正确的是()A．内能变大，球内气体对外做正功的同时吸热B．内能变大，球内气体对外做正功的同时放热C．内能变大，球内气体对外做负功的同时吸热D．内能变小，球内气体对外做负功的同时放热解析：选A乒乓球内的气体受热膨胀，故对外做功，故W＜0；气体温度升高，故内能增加，故ΔU＞0；根据热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，Q＞0，即吸收热量；故A正确，B、C、D错误。2．(2015·茂名一模)如图1所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()图1A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加解析：选CF向下压活塞时，外力对气体做功，因和外界没有热交换，故由热力学第一定律可知气体的内能增加；因理想气体不计分子势能，故气体的分子平均动能增加，气体温度升高；由理想气体的状态方程可知，因温度升高、气体体积减小，故气体的压强增大；故选C。3．(2016·连云港模拟)如图2所示，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内迅速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体作为理想气体。则瓶内气体的内能变化量为________J，瓶内气体的温度________(选填“升高”或“降低”)。图2解析：由题意可知，气体对外做功：W对外＝eq\f(\f(1,2)mv2,η)＝eq\f(\f(1,2)×0.02×102,0.1)J＝10J，由题意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，气体与外界没有热交换，即Q＝0，则气体内能的变化量：ΔU＝W＋Q＝15J－10J＋0＝5J，气体内能增加，温度升高。答案：5升高对点训练：热力学第二定律4．(多选)(2015·怀化二模)下列说法正确的是()A．不能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．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：选CD工厂扩散到外界的能量可以收集起来重新利用，A错误；温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，B错误；气体的压强是由分子无规则运动对器壁频繁碰撞产生的，C正确；搅拌的同时给液体做功，内能增加，温度升高，D正确。5．(多选)(2016·河南省实验中学模拟)下列说法中正确的是()A．无论技术怎样改进，热机的效率都不能达到100%B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性D．已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子体积的大小E．“油膜法估测分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径解析：选ABC根据热力学第二定律，无论技术怎样改进，热机的效率都不能达到100%，故A正确；露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，故B正确；能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，说明能量虽然守恒，但是仍然要节约能源，故C正确；已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子平均占据空间体积的大小，由于分子距离很大，故不能确定分子的大小，故D错误；“油膜法估测分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液中油酸的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径，不是油酸酒精溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值，故E错误。6．(多选)(2015·郑州高三第二次质量预测)下列说法正确的是()A．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小B．布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的E．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但也是不可能制成的解析：选ACE分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，不是分子的运动，故B错误；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C正确；做功和热传递在改变系统内能方面是等价的，故D错误；第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但违反热力学第二定律，仍不可能制成，故E正确。对点训练：气体实验定律与热力学第一定律7．(多选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：选AD对于理想气体而言，内能是由温度决定的，根据理想气体状态方程，eq\f(pV,T)＝恒量可知，当体积不变，压强不变时，其温度也一定不发生变化，因此内能不变，A正确；而反过来，内能不变只能说明温度不变，可能发生等温变化，也就是气体状态可能发生变化，B错误；根据理想气体状态方程，eq\f(pV,T)＝恒量，温度升高，只能是pV乘积变大，至于压强可能增加也可能减小，C错误；内能是由温度决定的，当温度升高时，内能一定增加，D正确。8．(多选)如图3所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是()图3A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A分子的平均动能增大D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少解析：选ACE气体A进行等容变化，则W＝0，根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加；又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误；气体B的压强不变，但是体积增大，平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，选项E正确。9．(2015·重庆高考)(1)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()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(2)北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会很快冻结。若刚吹出时肥皂泡内气体温度为T1、压强为p1，肥皂泡冻结后泡内气体温度降为T2。整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体积和质量变化，大气压强为p0。求冻结后肥皂膜内外气体的压强差。解析：(1)中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功。选项D正确。(2)肥皂泡内气体等容变化，冻结后，设膜内气体压强为p2，则eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，得p2＝eq\f(T2,T1)p1，则肥皂膜内外气体的压强差Δp＝p2－p0＝eq\f(T2,T1)p1－p0。答案：(1)D(2)压强差：eq\f(T2,T1)p1－p010．(2015·江苏高考)(1)在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试。测试时，对包装袋缓慢地施加压力。将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力________(选填“增大”“减小”或“不变”)，包装袋内氮气的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1L。将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。解析：(1)对氮气加压后，气体内部的压强增大，由F＝pS知，单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大。由于加压过程是缓慢的，氮气的温度保持不变，所以氮气的内能不变。(2)若不漏气，设加压后的体积为V1，由玻意耳定律知：p0V0＝p1V1，代入数据得V1＝0.5L，因为0.45L<0.5L，说明包装袋漏气。答案：(1)增大不变(2)若不漏气，设加压后的体积为V1，由等温过程得p0V0＝p1V1，代入数据得V1＝0.5L，因为0.45L<0.5L，故包装袋漏气。11．(2015·郑州高三第二次质量预测)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p­V图像如图4所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：图4(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。解析：(1)对于理想气体：A→B，由查理定律得：eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)即：TB＝eq\f(pB,pA)TA＝100K，所以：tB＝T－273℃＝－173℃(2)B→C过程由盖—吕萨克定律得：eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，得：TC＝300K，所以：tC＝27℃A、C温度相等，ΔU＝0A→C的过程，由热力学第二定律ΔU＝Q＋W得：Q＝ΔU－W＝pΔV＝200J，即气体从外界吸热200J。答案：(1)－173℃(2)200J12．如图5所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：图5(1)活塞上升的高度；(2)加热