高考物理大一輪復習 選修3-3（第3課時）熱力學定律與能量守恒檢測-人教版高三選修3-3物理試題

第3課時熱力學定律與能量守恒【基礎鞏固】熱力學第一定律的理解與應用1.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,若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變,則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(B)A.壓強增大,內(nèi)能減小B.吸收熱量,內(nèi)能增大C.壓強減小,分子平均動能增大D.對外做功,分子平均動能減小解析:溫度是分子平均動能的標志,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,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,選項A,D錯誤;由熱力學第一定律可知,氣體體積不變,內(nèi)能增大,則一定從外界吸收熱量,選項B正確;天然氣體積不變,隨溫度升高,氣體壓強增大,選項C錯誤.2.(多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示.充氣袋四周被擠壓時,假設袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體(AC)A.體積減小,內(nèi)能增大B.體積減小,壓強減小C.對外界做負功,內(nèi)能增大D.對外界做正功,壓強減小解析:擠壓充氣袋,氣體的體積減小,充氣袋中氣體的壓強增大,外界對氣體做正功,氣體對外界做負功,由于袋內(nèi)氣體與外界沒有熱交換,根據(jù)熱力學第一定律可知,氣體內(nèi)能增大,故選項A,C正確.熱力學第二定律的理解與應用3.(多選)根據(jù)熱力學定律,下列說法中正確的是(AB)A.電冰箱的工作過程表明,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B.空調(diào)機在制冷過程中,從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C.科技的進步可以使內(nèi)燃機成為單一熱源的熱機D.對能源的過度消耗將使自然界的能量不斷減少,形成“能源危機”解析:熱力學第二定律的表述之一是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,即自發(fā)熱傳遞具有方向性,選項A中熱量并非自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項A正確;空調(diào)機制冷過程中一方面從室內(nèi)吸收熱量同時所消耗電能中的一部分又變?yōu)闊崃可⑹г谑覂?nèi),使排放到室外的熱量多于從室內(nèi)吸收的熱量,選項B正確;由熱力學第二定律的另一表述“不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響”可知選項C錯誤;由能量守恒定律知,能量總是守恒的,只是存在的形式不同,選項D錯誤.熱力學定律與氣體實驗定律的綜合問題4.導學號00622885(多選)如圖所示,絕熱隔板K把絕熱的汽缸分隔成體積相等的兩部分,K與汽缸壁的接觸是光滑的.兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間相互作用力可忽略.現(xiàn)通過電熱絲對氣體a加熱一段時間后,a,b各自達到新的平衡(BCD)A.a的體積增大了,壓強變小了B.b的溫度升高了C.加熱后a的分子熱運動比b的分子熱運動更劇烈D.a增加的內(nèi)能大于b增加的內(nèi)能解析:a氣體吸收熱量,體積增大,使隔板K壓縮b氣體,由熱力學第一定律可知,b氣體內(nèi)能增加,即溫度升高,選項B正確;對a,b兩部分氣體來說,加熱前p,V,T皆相等,加熱后,pa=pb,Va>Vb,由pVT=C可知壓強增大,且Ta>Tb5.導學號00622886一定質(zhì)量的理想氣體,從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B,C,D再回到A,體積V與溫度T的關系如圖所示.圖中TA,VA和TD為已知量.(1)從狀態(tài)A到B,氣體經(jīng)歷的是(選填“等溫”“等容”或“等壓”)過程.

(2)從B到C的過程中,氣體的內(nèi)能(選填“增大”“減小”或“不變”).

(3)從C到D的過程中,氣體對外(選填“做正功”“做負功”或“不做功”),同時(選填“吸熱”或“放熱”).

(4)氣體在狀態(tài)D時的體積VD=.

解析:(1)由題圖可知,從狀態(tài)A到B,氣體體積不變,故是等容變化.(2)從B到C溫度不變,即分子平均動能不變,該理想氣體的內(nèi)能不變.(3)從C到D氣體體積減小,外界對氣體做正功W,所以氣體對外做負功,同時溫度降低,說明內(nèi)能減小,由熱力學第一定律ΔU=W+Q知氣體放熱.(4)從D到A是等壓變化,由VATA=VDTD,得V答案:(1)等容(2)不變(3)做負功放熱(4)TDT【素能提升】6.(2015·福建卷,29)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達狀態(tài)c.設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac.則(C)A.Tb>Tc,Qab>Qac B.Tb>Tc,Qab<QacC.Tb=Tc,Qab>Qac D.Tb=Tc,Qab<Qac解析:由理想氣體狀態(tài)方程知2p0·V0Tc=p0·2V0Tb,故T7.(2016·河北衡水模擬)(多選)下列說法中正確的是(BCD)A.盛有氣體的容器做加速運動時,容器中氣體的內(nèi)能必定會隨之增大B.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性,由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行C.氣體壓強的大小跟氣體分子的平均動能、分子的密集程度這兩個因素有關D.一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100E.當分子間的引力與斥力相等時分子勢能最大解析:物體的內(nèi)能是構成物質(zhì)的所有分子動能和勢能之和,與物體做什么性質(zhì)的運動沒有直接關系,即A項錯誤;熱量傳遞時滿足能量守恒的過程不一定能實現(xiàn),一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的,而熱力學第二定律揭示了這一規(guī)律,因此由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行,故B項正確;氣體壓強是由大量氣體分子頻繁地對器壁碰撞產(chǎn)生平均持續(xù)作用力而產(chǎn)生的,它取決于單位時間單位面積撞擊的分子個數(shù)和每個分子的撞擊力,跟氣體分子的平均動能和密集程度有關,即C項正確;100℃的水和1008.(2016·福州模擬)(多選)下列說法正確的是(CDE)A.凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體,而不能從低溫物體傳遞給高溫物體B.液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大是因為飽和汽的體積隨溫度的升高而增大C.液體與大氣相接觸,表面層內(nèi)分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引D.0℃的鐵和0E.氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關解析:通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體,如電冰箱,A錯誤;在一定溫度下,飽和汽的分子數(shù)密度是一定的,因而其壓強也是一定的,與體積無關,故密閉容器中某種蒸汽開始時若是飽和的,保持溫度不變,增大容器的體積,穩(wěn)定后蒸汽的壓強不變,液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大,是因為隨溫度的升高液體蒸發(fā)的速度加快,B錯誤;液體表面表現(xiàn)為張力,是由于液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離引起的,即分子間表現(xiàn)為引力,C正確;溫度是平均動能的標志,溫度相同,則分子平均動能相同,D正確;氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)的分子數(shù)和溫度有關,E正確.9.導學號00622887如圖所示,透熱的汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,缸體質(zhì)量M=200kg,活塞質(zhì)量m=10kg,活塞面積S=100cm2.活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣.此時,缸內(nèi)氣體的溫度為27℃,活塞位于汽缸正中,整個裝置都靜止.已知大氣壓恒為p0=1.0×105Pa,重力加速度為g=10m/s2(1)汽缸內(nèi)氣體的壓強p1;(2)汽缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時,活塞恰好會靜止在汽缸缸口AB處?此過程中汽缸內(nèi)的氣體是吸熱還是放熱?解析:(1)以汽缸為研究對象,受力分析如圖所示,列平衡方程Mg+p0S=p1S解得p1=Mg+p0SS(2)設缸內(nèi)氣體溫度升到t2時,活塞恰好會靜止在汽缸口.該過程是等壓變化過程,由蓋—呂薩克定律得V1T1=V2T2,即0氣體體積增大,對外做功,同時溫度升高內(nèi)能增大,所以透熱的汽缸一定從外界吸收熱量.答案:(1)3.0×105Pa(2)327℃【備用題組】1.(多選)下列有關熱學知識的論述正確的是(CD)A.兩個溫度不同的物體相互接觸時,熱量既能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,也可以自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體B.無論用什么方式都不可能使熱量從低溫物體向高溫物體傳遞C.物體由大量分子組成,其單個分子的運動是無規(guī)則的,但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律D.滿足能量守恒定律的客觀過程并不是都可以自發(fā)地進行解析:根據(jù)熱力學第二定律,熱量自發(fā)地傳遞時具有方向性,但在外界的影響下,熱量也能從低溫物體向高溫物體傳遞,選項A,B錯誤,D正確;分子動理論告訴我們,物質(zhì)是由分子組成的,分子都在做永不停息地無規(guī)則運動,但大量分子的運動遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律,故C正確.2.(多選)二氧化碳是導致“溫室效應”的主要原因之一,人類在采取節(jié)能減排措施的同時,也在研究控制溫室氣體的新方法,目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術.在某次實驗中,將一定質(zhì)量的二氧化碳氣體封閉在一可自由壓縮的導熱容器中,將容器緩慢移到海水某深處,氣體體積減小為原來的一半,不計溫度變化,則此過程中(ABE)A.外界對封閉氣體做正功B.封閉氣體向外界傳遞熱量C.封閉氣體分子的平均動能增大D.封閉氣體從外界吸收熱量E.封閉氣體的壓強增為原來的2倍解析:當氣體體積減小時,外界對氣體做正功,選項A正確;因為氣體的溫度不變,所以氣體分子的平均動能不變,選項C錯誤;由熱力學第一定律可得,封閉氣體將向外界傳遞熱量,選項D錯誤,B正確,由玻意耳定律可知,選項E正確.3.(多選)下列有關物體內(nèi)能改變的判斷中,正確的是(CD)A.外界對物體做功,物體的內(nèi)能一定增加B.外界對物體傳遞熱量,物體的內(nèi)能一定增加C.物體對外界做功,物體的內(nèi)能可能增加D.物體向外界放熱,物體的內(nèi)能可能增加解析:做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W知,當外界對物體做功時,物體的內(nèi)能不一定增加,同理當外界對物體傳遞熱量時,物體的內(nèi)能也不一定增加,所以A,B錯誤;由ΔU=Q+W可知,若物體對外界做功,物體的內(nèi)能可能增加,同理物體向外界放熱,物體的內(nèi)能可能增加,故C,D正確.4.關于熱現(xiàn)象,下列敘述正確的是(D)A.溫度降低,物體內(nèi)所有分子運動的速率都變小B.分子力隨分子間距離的增大而減小C.凡是不違背能量守恒定律的實驗構想,都是能夠?qū)崿F(xiàn)的D.溫度升高,物體的內(nèi)能不一定增大解析:溫度降低時,物體內(nèi)所有分子運動的平均速率減小,但并非所有分子的速率都減小,A錯誤;分子間距離從平衡位置開始增大時,分子力先增大后減小,B錯誤;由熱力學第二定律可知,C錯誤;溫度升高,但同時物體對外做功,其內(nèi)能有可能減小,D正確.5.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)的容器中,容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞.今對活塞施加一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動一段距離后,氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦,則被密封的氣體(C)A.溫度升高,壓強增大,內(nèi)能減少B.溫度降低,壓強增大,內(nèi)能減少C.溫度升高,壓強增大,內(nèi)能增加D.溫度降低,壓強減小,內(nèi)能增加解析:容器絕熱,活塞對氣體做功,由熱力學第一定律可知,氣體內(nèi)能增加;溫度是分子平均動能的標志,氣體內(nèi)能增加,故溫度一定升高;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT6.如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機工作時,強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),在蒸發(fā)器中的制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量,經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化,放出熱量到箱體外.下列說法正確的是(B)A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.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,是因為其消耗了電能C.電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學第二定律解析:熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律,是能量守恒定律的具體表現(xiàn),適用于所有的熱學過程,故C錯誤;由熱力學第二定律可知,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,除非有外界的影響或幫助.電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部,需要壓縮機的