（通用版）2023高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章熱學(xué)第3節(jié)課時提能練37熱力學(xué)定律與能量守恒定律

PAGEPAGE2課時提能練(三十七)熱力學(xué)定律與能量守恒定律(限時：40分鐘)A級根底過關(guān)練1．以下表達和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的選項是()A．第一類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律B．能量耗散過程中能量不守恒C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性E．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功ADE[第一類永動機是指不消耗能量卻可以不斷對外做功的機器，違背了能量守恒定律，A正確；能量耗散過程中能量仍是守恒的，B錯誤；電冰箱在電機做功情況下，不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，沒有違背熱力學(xué)第二定律，C錯誤；能量耗散具有方向性，D正確；物體在引起其他變化時可以從單一熱源吸收熱量并全部用于做功，E正確．]2．以下關(guān)于熱現(xiàn)象的說法正確的選項是()A．一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100℃的水蒸氣，系統(tǒng)的內(nèi)能保持不變B．對某物體做功，可能會使該物體的內(nèi)能增加C．氣體分子熱運動的平均動能與分子間勢能分別取決于氣體的溫度和體積D．一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)到達熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同E．功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功BCD[根據(jù)能量守恒定律，一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100℃的水蒸氣，系統(tǒng)的內(nèi)能增加，選項A錯；功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，熱量在引起其他變化的情況下也可以全部轉(zhuǎn)化為功，選項E錯．]3．(2022·南昌模擬)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱力學(xué)定律，以下說法中正確的選項是()A．甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙物體，說明甲物體的內(nèi)能比乙物體的多B．煤、石油、天然氣等能源所儲存的能量最初來源可追溯到太陽能C．一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等容過程，如果吸熱那么其內(nèi)能一定增大D．物體的內(nèi)能在宏觀上只與其溫度和體積有關(guān)E．壓縮氣體，對其做2.0×105J的功，同時氣體向外界放出1.5×105J的熱量，那么氣體的內(nèi)能增加了0.5×105JBCE[甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙物體，說明甲物體的溫度比乙物體的溫度高，選項A錯；煤、石油、天然氣等能源所儲存的能量最初來源可追溯到太陽能，選項B對；一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等容過程，不對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，如果吸熱那么其內(nèi)能一定增大，選項C對；物體的內(nèi)能在宏觀上不但與其溫度和體積有關(guān)，而且還與分子數(shù)有關(guān)，選項D錯；壓縮氣體，對其做2.0×105J的功，同時氣體向外界放出1.5×105J的熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，那么氣體的內(nèi)能增加了0.5×105J，選項E對．]4.(2022·全國卷Ⅰ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖13-3-4所示．以下判斷正確的選項是()圖13-3-4A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同ADE[由p-T圖象可知過程ab是等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，體積不變，由熱力學(xué)第一定律可知過程ab一定吸熱，選項A正確；過程bc溫度不變，即內(nèi)能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項B錯誤；過程ca壓強不變，溫度降低，內(nèi)能減少，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對氣體做的功，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，由p-T圖象可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，那么分子平均動能最小，選項D正確；b、c兩狀態(tài)溫度相等，分子平均動能相等，由于壓強不相等，所以單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同，選項E正確．]5．(2022·河南省實驗中學(xué)模擬)以下說法中正確的選項是()A．無論技術(shù)怎樣改良，熱機的效率都不能到達100%B．露珠呈球狀是由于液體外表張力的作用C．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性D．阿伏加德羅常數(shù)、某種氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算該種氣體分子體積的大小E．“用油膜法估測分子的大小〞實驗中，用一滴油酸酒精溶液的體積與淺盤中油膜面積的比值可估測油酸分子的直徑ABC[根據(jù)熱力學(xué)第二定律，無論技術(shù)怎樣改良，熱機的效率都不能到達100%，故A正確；露珠呈球狀是由于液體外表張力的作用，故B正確；能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，說明能量雖然守恒，但是仍然要節(jié)約能源，故C正確；阿伏加德羅常數(shù)、某種氣體的摩爾質(zhì)量和密度，可以估算該種氣體分子平均占據(jù)空間體積的大小，由于分子距離很大，故不能確定分子的大小，故D錯誤；“用油膜法估測分子的大小〞實驗中，用一滴油酸酒精溶液中油酸的體積與淺盤中油膜面積的比值可估測油酸分子的直徑，故E錯誤．]6．(2022·鄭州高三第二次質(zhì)量預(yù)測)以下說法正確的選項是()A．分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小B．布朗運動就是氣體或液體分子的無規(guī)那么運動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)能方面是不等價的E．第二類永動機雖不違背能量守恒定律，但也是不可能制成的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；布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)那么運動，是液體分子的無規(guī)那么運動的反映，不是分子的運動，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)能方面是等價的，故D錯誤；第二類永動機雖不違背能量守恒定律，但違反熱力學(xué)第二定律，仍不可能制成，故E正確．]7．如圖13-3-5所示，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)．現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞到達新的平衡，不計氣體分子勢能，不計活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變，那么以下判斷正確的選項是()圖13-3-5A．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總次數(shù)減少ACE[氣體A進行等容變化，那么W＝0，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知氣體A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，但不是每個分子的動能都增加，選項A、C正確，D錯誤；因為中間是導(dǎo)熱隔板，所以氣體B吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；又因為壓強不變，故體積變大，氣體對外做功，選項B錯誤；氣體B的壓強不變，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E正確．]8．(2022·安慶模擬)如圖13-3-6所示，固定的光滑斜面傾角為θ＝30°，一質(zhì)量為M＝4kg，底面積為S＝2cm2的氣缸放在斜面上．導(dǎo)熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸中，活塞通過一根細桿固定在斜面底端，細桿與斜面平行，活塞和氣缸內(nèi)壁間光滑．初始時氣缸內(nèi)、外氣體壓強均為大氣壓強p0＝1×105Pa，活塞與氣缸底部距離為l0＝0.2m，將氣缸由靜止釋放，經(jīng)過足夠長時間后氣缸靜止，重力加速度g取10m/s2.(1)求氣缸最終靜止時活塞與氣缸底部距離．(2)整個過程中，氣缸內(nèi)氣體是從外界吸收熱量還是向外界釋放熱量？數(shù)值為多少？圖13-3-6【解析】(1)釋放氣缸時，氣缸內(nèi)氣體壓強為p0，體積為l0S；氣缸最終靜止時，設(shè)氣缸內(nèi)氣體壓強為p，活塞與氣缸底部距離為l，對氣缸受力分析如下圖．由平衡條件有pS＝p0S＋Mgsinθ解得p＝p0＋eq\f(Mgsinθ,S)由玻意耳定律得p0l0S＝plS解得l＝eq\f(p0Sl0,p0S＋Mgsinθ)＝0.1m.(2)氣缸下降過程中，內(nèi)部氣體被壓縮，外界對氣體做功，最終靜止時溫度與外界相同，內(nèi)能不變，所以整個過程中，缸內(nèi)氣體向外界釋放熱量．始末狀態(tài)，對氣缸由動能定理，有Mg(l0－l)sinθ＋p0S(l0－l)＋W＝0即重力、大氣壓力做的功和內(nèi)部氣體壓力做的功之和為零對封閉氣體，由熱力學(xué)第一定律，有Q＋W′＝0W′為外界對氣體做的正功，且有W′＝－W各式聯(lián)立解得Q＝－[Mg(l0－l)sinθ＋p0S(l0－l)]＝－4J即放出熱量大小為4J.【答案】(1)0.1m(2)釋放熱量4JB級題型組合練9．如圖13-3-7甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為m.現(xiàn)使汽缸內(nèi)的氣體緩緩按圖乙所示的規(guī)律變化，汽缸內(nèi)的氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B.假設(shè)該過程中氣體內(nèi)能發(fā)生了變化，氣體柱高度增加了ΔL.外界大氣壓強為p0.圖13-3-7(1)(多項選擇)以下說法中正確的選項是________．A．該過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強始終為p0B．該過程中氣體的內(nèi)能不斷增大C．該過程中氣體不斷從外界吸收熱量D．氣體在該過程中吸收的熱量大于它對外界做的功E．A和B兩個狀態(tài)，汽缸內(nèi)壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)相同(2)汽缸內(nèi)氣體的溫度為T1時，氣體柱的高度為L＝________(用圖中和題目中給出的字母表示)．(3)假設(shè)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中從外界吸收的熱量為Q，那么被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少？【導(dǎo)學(xué)號：92492419】【解析】(1)根據(jù)圖乙可知氣體在該過程中發(fā)生的是等壓變化，該過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強始終為p0＋eq\f(mg,S)，選項A錯誤；由圖乙可知氣體溫度升高，內(nèi)能增大，氣體體積膨脹對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體必定從外界吸收熱量，且氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外做的功，選項B、C、D正確；A和B兩個狀態(tài)，氣體溫度不相同，氣體分子運動的平均速率不相等，單個分子對汽缸內(nèi)壁的平均撞擊力也不相等，根據(jù)等壓變化，可判斷汽缸內(nèi)壁單位面積單位時間內(nèi)受到分子撞擊的次數(shù)不同，選項E錯誤．(2)由蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(LS,T1)＝eq\f(L＋ΔLS,T2)解得L＝eq\f(T1·ΔL,T2－T1).(3)對活塞和砝碼整體，由力的平衡條件得mg＋p0S＝pS解得p＝p0＋eq\f(mg,S)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中對外做的功為W＝pSΔL＝(p0S＋mg)ΔL由熱力學(xué)第一定律得氣體內(nèi)能的變化量為ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)ΔL.【答案】(1)BCD(2)eq\f(T1,T2－T1)ΔL(3)Q－(p0S＋mg)ΔL10．(1)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確的選項是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E．機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的實際宏觀過程是不可逆過程ACE[由ΔU＝W＋Q可知做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種途徑，它們是等效的，故A正確、B錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知，可以從單一熱源吸收熱量，使之全部變?yōu)楣?，但會產(chǎn)生其他影響，故C正確；由熱力學(xué)第二定律知，熱量只是不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，那么D項錯；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程不可逆，那么E正確．](2)如圖13-3-8所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一局部氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動，容器的橫截面積為S.開始時氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0.現(xiàn)將整個裝置放在大氣壓恒為p0的空氣中，當氣體從外界吸收熱量Q后，活塞緩慢上升d，然后再次平衡，求：圖13-3-8①外界空氣的溫度是多少？②在此過程中的密閉氣體的內(nèi)能增加了多少？【