物理大一轮复习课时规范训练第章第节热力学定律与能量守恒定律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课时规范训练［基础巩固题组］1．（多选）如图，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中,则金属罐在水中缓慢下降过程中，罐内空气（可视为理想气体)(）A．内能增大B．分子间的平均距离减小C．向外界放热D．对外界做正功解析:选BC。由于温度不变，故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)，A选项错误;取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B选项正确；内能不变ΔU＝0，体积变小，W〉0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q〈0，即向外放热，故C选项正确、D选项错误．2．(多选）下列说法中正确的是（)A．一定质量的理想气体温度升高时,分子的平均动能一定增大B．不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化C．不可能使热量从低温物体传向高温物体D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大E．分子间距离增大时，分子力一定减小解析:选ABD。温度是分子平均动能的标志，温度升高,分子平均动能增大,A正确．热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热,使之完全变为功而不引起其他变化，B正确．通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体，C错误．当分子力表现为引力时，增大分子间的距离，需要克服分子间的引力做功，所以分子势能增大，D正确．分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小,因此分子力可能增大，也可能减小，E错误．3．（多选)下列说法正确的是（）A．1g100℃的水的内能小于1gB．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关C．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散不符合热力学第二定律D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律E．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关解析：选ABE。1g100℃的水的势能小于1g100℃的水蒸气的势能，温度相同，二者的分子平均动能相同,故A正确．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，B正确．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律,C错误．第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，D错误．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关，E正确．4．(多选)下列说法正确的是(）A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力B．对于一定质量的理想气体，温度升高,气体内能一定增大C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关D．物体内能增加，温度一定升高E．热量可以从低温物体传到高温物体解析：选BCE。气体总是充满容器，说明气体分子在做无规则热运动，而气体分子之间既存在引力也存在斥力，A错误．由于理想气体的内能只与温度有关，所以对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大，B正确．温度越高布朗运动越剧烈，说明水中悬浮的微粒的运动与温度有关，而悬浮微粒的运动是由水分子运动对微粒的碰撞造成的，即水分子的运动与温度有关,C正确．物体内能增加，例如冰吸热熔化,内能增加，但是温度不变，D错误．热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱中热量从低温物体传到高温物体，E正确．5．(多选）如图所示，汽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，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（）A．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。A气体经历等容变化，W＝0，而吸收热量,由ΔU＝W＋Q知,内能增加，A正确;B气体经历等压变化,W＜0，由eq\f（V,T）＝C可知，T增大，则B气体吸收热量,内能增加，B错误;A、B气体温度都升高，则气体分子的平均动能都增大，但并不是每个分子的动能都增大，故C正确，D错误;由于气体B压强不变而温度升高,即分子每次碰撞器壁的冲量增加，则分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少，E正确．6．(多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度变化关系的V－t图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是（)A．气体的内能增大B．气体的内能不变C．气体的压强减小D．气体的压强不变E．气体对外做功，同时从外界吸收热量解析：选ACE.由状态A到状态B,温度升高，内能增大，A正确，B错误;由理想气体状态方程可知，由状态A到状态B,压强减小，C正确、D错误;气体内能增加，从外界吸收热量,压强减小，对外做功，E正确．7．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．(1)气体状态从A到B是______(填“等容"“等压"或“等温"）过程;（2）状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(填“升高”“不变"或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(填“吸热"或“放热”)．（4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．解析:(1）由p－V图象可以看出,从A到B是等压变化．(2）从B到C状态，气体体积不变，压强减小，则eq\f(pV，T)等于定值可知,气体温度降低．（3)从C到D状态，气体压强不变，体积减小，由eq\f(pV，T）等于定值可知，气体温度降低,内能减少，ΔU＜0；由于气体体积减小，外界对气体做功，W＞0,由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，放热．（4）从A→B，气体体积增大，气体对外界做功W1＝p2（V3－V1）;从B→C，气体体积不变，W2＝0；从C→D，气体体积减小，外界对气体做功或气体对外界做负功,即W3＝－p1(V3－V2)；故从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界做总功W＝W1＋W2＋W3＝p2（V3－V1)－p1(V3－V2)．答案：(1)等压(2）降低(3）放热(4）p2(V3－V1)－p1(V3－V2)［综合应用题组]8．气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体．通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D,使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44cm。已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg。(1）求恒温槽的温度；（2）此过程A内气体内能________（填“增大”或“减小");气体不对外做功,气体将________（填“吸热”或“放热”）．解析：（1)设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273K，A内气体发生等容变化,根据查理定律得eq\f（p1,T1)＝eq\f（p2,T2)①p1＝p0＋ph1②p2＝p0＋ph2③联立①②③式,代入数据得T2＝364K(或91℃）（2）温度升高，A内气体内能增大，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，W＝0，ΔU＞0,即吸热．答案：(1)364K(或91℃)(2)增大吸热9．一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳暴晒,气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.(1)求此时气体的压强；（2)保持T1＝350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．解析：（1）由题意知气体体积不变，由查理定律得eq\f(p0，T0)＝eq\f（p1，T1)得p1＝eq\f（T1,T0）p0＝eq\f（350,300）p0＝eq\f(7，6)p0（2）抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V2，由玻意耳定律可得p1V0＝p0V2则V2＝eq\f(p1V0,p0）＝eq\f(7，6)V0所以，集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为eq\f(ρV0,ρ·\f(7,6）V0）＝eq\f（6,7）因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体的体积膨胀对外做功．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体一定从外界吸收热量．答案：(1）eq\f(7,6)p0（2)eq\f（6，7)吸热，原因见解析10．如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）．管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L＝21cm的气柱，气体的温度为t1＝7℃,外界大气压取p0＝1。0×105Pa（相当于75cm高的汞柱的压强）．（1)若在活塞上放一个质量为m＝0.1kg的砝码，保持气体的温度t1不变,则平衡后气柱为多长？（g＝10m/s2）（2)若保持砝码的质量不变，对气体加热,使其温度升高到t2＝77℃，此时气柱为多长?（3)若在(2）过程中，气体吸收的热量为10J，则气体的内能增加多少？解析：(1）被封闭气体的初状态为p1＝p0＝1.0×105PaV1＝LS＝42cm3,T1＝280K末状态压强p2＝p0＋eq\f(mg，S)＝1.05×105PaV2＝L2S,T2＝T1＝280K根据玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f（p1,p2)L＝20cm.（2)对气体加热后，气