2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時跟蹤檢測（四十一）第十二章熱學(xué)第3節(jié)熱力學(xué)定律（選修3-3）

PAGEPAGEPAGE2課時跟蹤檢測〔四十一〕熱力學(xué)定律對點(diǎn)訓(xùn)練：熱力學(xué)第一定律1．(2022·北京高考)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減小C．物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加D．物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變解析：選C根據(jù)熱力學(xué)第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，當(dāng)外界對物體做的功大于物體放出的熱量或物體吸收的熱量大于物體對外界做的功時，物體的內(nèi)能增加，選項(xiàng)A、B錯誤，選項(xiàng)C正確；物體放出熱量同時對外做功，那么Q＋W<0，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯誤。2．(2022·重慶高考)重慶出租車常以天然氣作為燃料。加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，假設(shè)儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，那么罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強(qiáng)減小，分子平均動能增大D．對外做功，分子平均動能減小解析：選B溫度是分子平均動能的宏觀標(biāo)志，故天然氣的溫度升高過程中，分子平均動能增大，又天然氣可視為理想氣體，不需要考慮分子勢能，而氣體質(zhì)量不變，儲氣罐內(nèi)天然氣分子數(shù)不變，所以氣體分子總動能增大，故內(nèi)能增大，A、D項(xiàng)錯；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體體積不變，內(nèi)能增大，那么一定從外界吸收熱量，B項(xiàng)對；天然氣體積不變，隨溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，C項(xiàng)錯。3．(2022·福州質(zhì)檢)如圖是某噴水壺示意圖。未噴水時閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣；屢次充氣后按下按柄B翻開閥門K，水會自動經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴水過程溫度保持不變，那么()A．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增大B．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能增大C．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體放熱D．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大解析：選A充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體的質(zhì)量增加，氣體的溫度不變，故氣體的平均動能不變，氣體內(nèi)能增大，選項(xiàng)A正確，B錯誤；噴水過程中，氣體對外做功，體積增大，而氣體溫度不變，那么氣體吸熱，所以氣體壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)C、D錯誤。對點(diǎn)訓(xùn)練：熱力學(xué)第二定律4．(多項(xiàng)選擇)(2022·湖南長沙模擬)關(guān)于第二類永動機(jī)，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．第二類永動機(jī)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(jī)B．第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，所以不可能制成D．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)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(jī)械能E．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)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(jī)械能，而不引起其他變化解析：選ACE由第二類永動機(jī)的定義知，A正確；第二類永動機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，故B錯誤，C正確；機(jī)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(jī)械能，而不引起其他變化，故E正確，D錯誤。5．(多項(xiàng)選擇)(2022·開封5月質(zhì)檢)以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大B．布朗運(yùn)動不是液體分子的運(yùn)動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)那么運(yùn)動C．當(dāng)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(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第一定律E．某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，那么阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝eq\f(V,V0)解析：選ABC根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體放出熱量，假設(shè)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(yùn)動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)那么運(yùn)動，不是液體分子的運(yùn)動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)那么運(yùn)動，故B正確；當(dāng)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(fù)功，所以分子勢能也增大，故C正確；第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)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，那么阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝eq\f(V,V0)，對于氣體此式不成立，故E錯誤。6．(多項(xiàng)選擇)(2022·濟(jì)南模擬)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．單晶體冰糖磨碎后熔點(diǎn)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(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)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(diǎn)，磨碎后物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不變，熔點(diǎn)不變，A正確；足球充足氣后很難壓縮是由于足球內(nèi)外的壓強(qiáng)差的原因，與氣體的分子之間的作用力無關(guān)，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(xué)第一定律可知，其內(nèi)能一定增加，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的，故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，那么平均速率增大，單位時間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)增大，E錯誤。7．(多項(xiàng)選擇)(2022·鄭州高三質(zhì)檢)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小B．布朗運(yùn)動就是氣體或液體分子的無規(guī)那么運(yùn)動C．食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性D．做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是不等價(jià)的E．第二類永動機(jī)雖不違背能量守恒定律，但也是不可能制成的解析：選ACE分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，故A正確；布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)那么運(yùn)動，不是分子的運(yùn)動，故B錯誤；食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性，C正確；做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等價(jià)的，故D錯誤；第二類永動機(jī)雖不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，仍不可能制成，故E正確。對點(diǎn)訓(xùn)練：氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合8．(多項(xiàng)選擇)(2022·廣東高考)如圖為某實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣()A．內(nèi)能增大B．壓強(qiáng)增大C．分子間引力和斥力都減小D．所有分子運(yùn)動速率都增大解析：選AB在水加熱升溫的過程中，封閉氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，選項(xiàng)A正確；根據(jù)eq\f(p,T)＝C知，氣體的壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)B正確；氣體的體積不變，氣體分子間的距離不變，分子間的引力和斥力不變，選項(xiàng)C錯誤；溫度升高，分子熱運(yùn)動的平均速率增大，但并不是所有分子運(yùn)動的速率都增大，選項(xiàng)D錯誤。9.(多項(xiàng)選擇)如下圖，氣缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩局部氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞到達(dá)新的平衡，不計(jì)氣體分子勢能，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．氣體A吸熱，內(nèi)能增加B．氣體B吸熱，對外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動能增大D．氣體A和氣體B內(nèi)每個分子的動能都增大E．氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)減少解析：選ACE氣體A進(jìn)行等容變化，那么W＝0，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏wA吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度升高，氣體A分子的平均動能變大，但是不是每個分子的動能都增加，選項(xiàng)A、C正確，D錯誤；因?yàn)橹虚g是導(dǎo)熱隔板，所以氣體B吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；又因?yàn)閴簭?qiáng)不變，故體積變大，氣體對外做功，選項(xiàng)B錯誤；氣體B的壓強(qiáng)不變，但是體積增大，平均動能增大，所以氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)減少，選項(xiàng)E正確。10．〔多項(xiàng)選擇〕(2022·哈爾濱第三中學(xué)模擬)以下關(guān)于分子運(yùn)動和熱現(xiàn)象的說法正確的選項(xiàng)是()A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因?yàn)闅怏w分子之間存在勢能的緣故B．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加C．對于一定量的氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱D．如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強(qiáng)必然增大E．一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動動能和分子之間勢能的總和解析：選BCE氣體分子間距較大，分子間的分子力很小，分子永不停息地做無規(guī)那么運(yùn)動，所以氣體如果失去了容器的約束就會散開，故A錯誤；一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，內(nèi)能增加，動能不變，分子勢能增加，故B正確；由eq\f(pV,T)＝C可知，對于一定量的氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大那么溫度升高，體積增大對外做功，溫度升高那么內(nèi)能增加，結(jié)合熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量，故C正確；氣體分子總數(shù)不變，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但不知?dú)怏w體積的變化情況，因此壓強(qiáng)不一定增大，故D錯誤；一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運(yùn)動動能和分子之間勢能的總和，故E正確。故B、C、E正確。11．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化。VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB(1)求氣體在狀態(tài)B時的體積；(2)設(shè)A→B過程氣體吸收的熱量為Q1，B→C過程氣體放出的熱量為Q2，比擬Q1、Q2的大小并說明原因。解析：(1)設(shè)氣體在狀態(tài)B時的體積為VB，A→B過程氣體發(fā)生等壓變化，由蓋—呂薩克定律得，eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)得VB＝0.4m3(2)TA＝TC，所以A→B過程氣體增加的內(nèi)能與B→C過程氣體減小的內(nèi)能相同。而A→B過程氣體對外做功，W<0；B→C過程氣體不做功，W＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q1>Q2。答案：(1)0.4m3(2)Q1>Q212．(2022·鄭州高三質(zhì)檢)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圖像如下圖。該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃，求：(1)該氣體在狀態(tài)B時的溫度；(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量。解析：(1)對于理想氣體：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過程由蓋—呂薩克定律得：eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得：TC＝300K，所以：tC＝27℃A、C溫度相等，ΔU＝0A→C的過程，由熱力學(xué)第二定律ΔU＝Q＋W得：Q＝ΔU－W＝pΔV＝200J，即氣體從外界吸熱200J。答案：(1)－173℃(2)200J13.如下圖，一圓柱形絕熱氣缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體?；钊馁|(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距為h，此時封閉氣體的溫度為T1?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體吸收熱量Q時，氣體溫度上升到T2。大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與氣缸的摩擦，求：