課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十三） 熱力學(xué)定律與能量守恒定律

PAGE第5頁(yè)共5頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十三）熱力學(xué)定律與能量守恒定律1．關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C．氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能一定增大D．一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)解析：選D質(zhì)量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動(dòng)能相同，但是不同的氣體，其摩爾質(zhì)量可能不同，則分子個(gè)數(shù)可能不同，所以分子總動(dòng)能不一定相同，A錯(cuò)誤；宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系，所以宏觀運(yùn)動(dòng)速度大，內(nèi)能不一定大，B錯(cuò)誤；氣體被壓縮，同時(shí)對(duì)外放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能可能不變，C錯(cuò)誤；理想氣體的分子勢(shì)能為零，所以一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與分子平均動(dòng)能有關(guān)，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，D正確。2．(多選)關(guān)于能量和能量守恒，下列表述正確的是()A．能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式B．能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．滿足能量守恒定律的物理過(guò)程一定能自發(fā)進(jìn)行解析：選AB根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會(huì)下降，故依然要節(jié)約能源，C錯(cuò)誤；自然界的宏觀熱現(xiàn)象的過(guò)程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過(guò)程不一定能自發(fā)進(jìn)行，D錯(cuò)誤。3．(多選)對(duì)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界吸收120J的熱量，則它的內(nèi)能增大20JB．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能一定減少C．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，沒(méi)有違反熱力學(xué)第一定律D．熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)第二定律解析：選ACD根據(jù)熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，選項(xiàng)A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能不一定減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反熱力學(xué)第一定律，不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C正確；能量耗散過(guò)程體現(xiàn)了宏觀自然過(guò)程的方向性，符合熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D正確。4．(多選)如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說(shuō)法正確的是()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?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律解析：選BC熱力學(xué)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(xué)過(guò)程，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)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(jī)的幫助并消耗電能，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示。其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功解析：選ABD由ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項(xiàng)A正確；理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，故在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；過(guò)程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd。設(shè)過(guò)程bc中壓強(qiáng)為p0＝pb＝pc，過(guò)程da中壓強(qiáng)為p0′＝pd＝pa。由外界對(duì)氣體做功W＝p·ΔV知，過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項(xiàng)D正確。

6.(2021·沈陽(yáng)模擬)(多選)我國(guó)航天員漫步太空已變成現(xiàn)實(shí)。已知飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”，飛船專(zhuān)門(mén)用來(lái)完成此功能的艙叫“氣閘艙”，其原理圖如圖所示，相通的艙A、B間裝有閥門(mén)K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，打開(kāi)閥門(mén)K后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡。若將此氣體近似看成為理想氣體，則下列說(shuō)法正確的是()A．氣體體積膨脹，對(duì)外做功，內(nèi)能減小B．氣體體積變大，氣體分子單位時(shí)間對(duì)艙壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少C．氣體并沒(méi)有對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中解析：選BCD氣體自由膨脹，沒(méi)有對(duì)外做功，故內(nèi)能不變，溫度也不變，故A錯(cuò)誤，C正確；一切宏觀熱現(xiàn)象均具有方向性，故B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中，故D正確；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知當(dāng)T不變、V增大時(shí)，p減小，故氣體分子單位時(shí)間對(duì)艙壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，B正確。7．(2020·山東等級(jí)考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過(guò)程后回到初始狀態(tài)a，其p-V圖像如圖所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0,2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0,2p0)。以下判斷正確的是()A．氣體在a→b過(guò)程中對(duì)外界做的功小于在b→c過(guò)程中對(duì)外界做的功B．氣體在a→b過(guò)程中從外界吸收的熱量大于在b→c過(guò)程中從外界吸收的熱量C．在c→a過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D．氣體在c→a過(guò)程中內(nèi)能的減少量大于b→c過(guò)程中內(nèi)能的增加量解析：選C氣體在a→b過(guò)程中體積增大，氣體對(duì)外做功，在b→c過(guò)程中體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)p-V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功可知，在這兩個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外做的功相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氣體在a→b過(guò)程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功；氣體在b→c過(guò)程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，c狀態(tài)的溫度高于b狀態(tài)的溫度，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功與內(nèi)能增加量之和，即氣體在a→b過(guò)程中吸收的熱量小于氣體在b→c過(guò)程中吸收的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體在c→a的過(guò)程中，體積減小，溫度降低，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，外界對(duì)氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項(xiàng)C正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相等，所以氣體在c→a的過(guò)程中內(nèi)能的減少量等于氣體在b→c過(guò)程中內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．(2020·江蘇高考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其p-eq\f(1,V)圖像如圖所示，求該過(guò)程中氣體吸收的熱量Q。解析：A→B過(guò)程，外界對(duì)氣體做的功W1＝p(VA－VB)B→C過(guò)程W2＝0根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝(W1＋W2)＋QA和C的溫度相等ΔU＝0代入數(shù)據(jù)解得Q＝2×105J。答案：2×105J9．(2021·煙臺(tái)一模)如圖所示，上端帶卡環(huán)的絕熱圓柱形汽缸豎直放置在水平地面上，汽缸內(nèi)部的高度為h，汽缸內(nèi)部被厚度不計(jì)、質(zhì)量均為m的活塞A和B分成高度相等的三部分，下邊兩部分封閉有理想氣體M和N，活塞A導(dǎo)熱性能良好，活塞B絕熱，兩活塞均與汽缸接觸良好，不計(jì)一切摩擦，N部分氣體內(nèi)有加熱裝置，初始狀態(tài)溫度為T(mén)0，汽缸的橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)大小為eq\f(mg,S)且保持不變?，F(xiàn)對(duì)N部分氣體緩慢加熱。(1)當(dāng)活塞A恰好到達(dá)汽缸上端卡環(huán)時(shí)，N部分氣體從加熱裝置中吸收的熱量為Q，求該過(guò)程中N部分氣體內(nèi)能的變化量；(2)活塞A恰好接觸汽缸上端卡環(huán)后，繼續(xù)給N部分氣體加熱，當(dāng)M部分氣體的高度達(dá)到eq\f(h,9)時(shí)，求此時(shí)N部分氣體的溫度。解析：(1)活塞A到達(dá)汽缸上端卡環(huán)前，氣體M和N均做等壓變化，活塞A、B之間的距離不變。當(dāng)活塞A恰好到達(dá)汽缸上端卡環(huán)時(shí)，N部分氣體的壓強(qiáng)：pN2＝pM1＋eq\f(mg,S)＝p0＋eq\f(2mg,S)＝eq\f(3mg,S)N部分氣體增加的體積：ΔV＝eq\f(Sh,3)N部分氣體對(duì)外做功：W＝pN2·ΔV＝mghN部分氣體內(nèi)能的變化量：ΔU＝Q－W＝Q－mgh。(2)活塞A恰好接觸汽缸上端卡環(huán)后，繼續(xù)給N部分氣體加熱，氣體M做等溫變化，由玻意耳定律得：eq\f(2mg,S)·eq\f(h,3)S＝pM2·eq\f(h,9)S解得：pM2＝e