高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測（四十二）熱力學(xué)定律（含解析）-人教版高三物理試題

課時(shí)跟蹤檢測（四十二）熱力學(xué)定律對點(diǎn)訓(xùn)練：熱力學(xué)第一定律1．(2019·沭陽模擬)在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)猓缓竺芊膺M(jìn)行加壓測試，測試時(shí)，對包裝袋緩慢施加壓力，將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w，在加壓測試過程中，下列說法不正確的是()A．包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膲簭?qiáng)增大 B．包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膬?nèi)能不變C．包裝袋內(nèi)氮?dú)鈱ν庾龉?D．包裝袋內(nèi)氮?dú)夥懦鰺崃拷馕觯哼xC測試時(shí)，對包裝袋緩慢地施加壓力，說明在實(shí)驗(yàn)的過程中，袋內(nèi)氮?dú)獾臏囟炔蛔儯詺怏w的內(nèi)能不變。根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知，袋內(nèi)氮?dú)獾捏w積減小，則壓強(qiáng)增大，故A、B正確。袋內(nèi)氮?dú)獾捏w積減小，外界對氮?dú)庾龉?，故C錯(cuò)誤。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，知包裝袋內(nèi)氮?dú)夥懦鰺崃浚蔇正確。2．[多選](2018·蘇州期中)如果給自行車內(nèi)胎充氣過足，又放在陽光下暴曬，車胎極易爆裂。關(guān)于這一現(xiàn)象的描述，下列說法中正確的是(假設(shè)自行車內(nèi)胎的容積幾乎不變)()A．車胎爆裂，是車胎內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果B．在爆裂前的過程中，氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇，氣體壓強(qiáng)增大C．在車胎突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能減少D．在車胎突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能增加解析：選BC車胎內(nèi)氣體溫度升高，發(fā)生等容變化，由查理定律可知，壓強(qiáng)增大，而容易爆炸，不是由于氣體分子間斥力急劇增大造成的，故A錯(cuò)誤；氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動加劇，故B正確；在車胎突然爆裂的瞬間，氣體對外做功，瞬間吸收熱量很少，幾乎為零，由熱力學(xué)第一定律得知，氣體內(nèi)能減小，故C正確，D錯(cuò)誤。3．(2018·常州質(zhì)檢)如圖是某噴水壺示意圖。未噴水時(shí)閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣；多次充氣后按下按柄B打開閥門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，則()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(cuò)誤；噴水過程中，氣體對外做功，體積增大，而氣體溫度不變，則氣體吸熱，所以氣體壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。對點(diǎn)訓(xùn)練：熱力學(xué)第二定律4．(2019·南京模擬)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法中正確的是()A．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的B．只要對內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行D．熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，不能從低溫物體傳到高溫物體解析：選A做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的，做功是機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，A正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸熱而全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，B錯(cuò)誤；熱力學(xué)第二定律告訴我們，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的，故滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)進(jìn)行，如熱量不會自發(fā)地由低溫物體向高溫物體傳遞，C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，在外力做功的情況下實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱在壓縮機(jī)做功的情況下熱量由低溫物體傳到高溫物體，D錯(cuò)誤。5．(2018·宿遷期末)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化過程中無法把流散的能量重新收集加以利用。關(guān)于能量耗散，下列說法不正確的是()A．能量耗散過程中仍遵從能量守恒定律B．能量耗散表明要節(jié)約能源C．能量耗散說明能量的轉(zhuǎn)化有方向性D．能量耗散說明能量在數(shù)量上逐漸減少解析：選D能量耗散的過程是能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變過程，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，故A正確，D錯(cuò)誤；能量耗散說明能源使用后品質(zhì)降低，故表明要節(jié)約能源，故B正確；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，故C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6．(2019·海安模擬)如圖所示，固定的汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，在外力F作用下，將活塞B緩慢地向右拉動。在拉動活塞的過程中，假設(shè)汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好，環(huán)境的溫度保持不變，則下列說法正確的是()A．氣體從外界吸熱，內(nèi)能增加B．氣體向外界放熱，內(nèi)能減少C．氣體對外界做功，氣體壓強(qiáng)變小D．外界對氣體做功，氣體壓強(qiáng)變小解析：選C氣體體積變大，則氣體對外界做功，故W＜0；又汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好，環(huán)境的溫度保持不變，故氣體做等溫變化，溫度不變即內(nèi)能不變，即ΔU＝0；由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q得：Q＝－W＞0，故氣體從外界吸熱；由eq\f(pV,T)＝C可知，溫度不變，氣體體積變大，則氣體壓強(qiáng)變小，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。7．[多選](2018·南京金陵期末)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一個(gè)等壓變化從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2。在這兩個(gè)狀態(tài)下，各速率區(qū)間的氣體分子數(shù)n占總分子數(shù)N的百分比與分子速率v之間的關(guān)系分別如圖中1、2所示。下列說法正確的是()A．氣體在狀態(tài)1時(shí)溫度較高B．氣體經(jīng)歷的是等壓膨脹過程C．在此過程中外界對氣體做正功D．在此過程中氣體從外界吸熱解析：選BD由題圖知?dú)怏w在狀態(tài)1時(shí)分子平均速率較小，則知?dú)怏w在狀態(tài)1時(shí)溫度較低，A錯(cuò)誤；氣體發(fā)生等壓變化，溫度升高，由氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，知?dú)怏w的體積增大，即氣體經(jīng)歷的是等壓膨脹過程，B正確；氣體膨脹時(shí)對外界做功，C錯(cuò)誤；溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w從外界吸熱，D正確。8.[多選](2019·沭陽模擬)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體沿p-V坐標(biāo)圖中曲線所示的方向發(fā)生變化，其中曲線BDA是以p軸、V軸為漸近線的雙曲線的一部分，下列說法正確的是()A．氣體沿曲線ACB由A變到B溫度一直是增加的B．氣體沿曲線BDA由B變?yōu)锳一定是放熱的C．氣體由A變到B再變到A，吸熱多于放熱D．氣體由A變到B再變到A，放熱多于吸熱解析：選BC由題給圖像可知，p-V圖像的BDA是雙曲線的一部分，則由B到A變化是等溫變化；則氣體沿曲線ACB由A到B過程氣體溫度先增后減，故A錯(cuò)誤。氣體沿曲線BDA由B到A是等溫變化，氣體的溫度不變，氣體內(nèi)能不變，即：ΔU＝0；由題給圖像可知，由B到A過程氣體體積變小，外界對氣體做功，W＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知：Q＜0，氣體要放熱，故B正確。氣體由A到B的過程要吸收熱量，吸收的熱量等于氣體對外界做的功Q＝W，在由B到A的過程中，氣體要放出熱量，放出的熱量等于外界對氣體做的功Q′＝W′，由圖像可知，從A到B與從B到A過程，氣體體積變化量相等，當(dāng)從A到B過程，氣體壓強(qiáng)較大，W>W′，則Q>Q′，即：氣體由A變到B再變到A，吸熱多于放熱，故C正確，D錯(cuò)誤。9．[多選](2019·連云港質(zhì)檢)如圖所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，dc平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長線過原點(diǎn)，以下說法正確的是()A．從狀態(tài)d到狀態(tài)c，氣體不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)c到狀態(tài)b，氣體放熱C．從狀態(tài)a到狀態(tài)d，氣體對外不做功D．從狀態(tài)b到狀態(tài)a，氣體吸熱解析：選BD從狀態(tài)d到狀態(tài)c，溫度不變，氣壓減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，體積增加，體積增加說明對外做功，溫度不變說明內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU＝W＋Q，氣體吸收熱量，故A錯(cuò)誤；從狀態(tài)c到狀態(tài)b，氣體的體積減小，外界對氣體做功，溫度降低內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w放熱，故B正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)d，氣壓不變，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，故體積增加，體積增加說明對外做功，故C錯(cuò)誤；從狀態(tài)b到狀態(tài)a，ab的延長線過原點(diǎn)，是等容變化，溫度升高說明內(nèi)能增加，體積不變說明氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU＝W＋Q，氣體吸收熱量，故D正確。10．(2019·泰州中學(xué)月考)如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體按圖線方向先從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，在狀態(tài)C時(shí)氣體體積VC＝3.0×10－3m3，溫度與狀態(tài)A相同。求氣體：(1)在狀態(tài)B時(shí)的體積；(2)整個(gè)過程中放出的熱量；(3)在圖2中的p-V坐標(biāo)系中作出上述過程的圖像，并標(biāo)出每個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量。解析：(1)由題圖可知從B→C，氣體等壓變化，由蓋—呂薩克定律有eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)解得VB＝eq\f(TB,TC)VC＝5.0×10－3m3。(2)整個(gè)過程外界對氣體做功W＝pBΔV＝pB(VB－VC)＝600J整個(gè)過程ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝－600J，即放出600J的熱量。(3)氣體由A→B過程中，氣體等容變化，由查理定律eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)得pA＝eq\f(TA,TB)pB＝1.8×105Pa，在p-V坐標(biāo)系中作出題述過程的圖像，如圖所示。答案：(1)5.0×10－3m3(2)600J(3)見解析圖11．(2019·如東中學(xué)月考)如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B，A、B兩狀態(tài)的相關(guān)參量數(shù)據(jù)已標(biāo)于p-V圖像上。求：(1)該氣體由A→B過程中對外做功多少？(2)則此過程中氣體內(nèi)能增加了多少？(3)氣體與外界交換了多少熱量，是吸收還是放出熱量。解析：(1)根據(jù)p-V圖像與橫軸所圍的面積等于氣體對外做的功，W＝eq\f(1,2)(1＋3)×105×2×10－3J＝400J。(2)由題給圖像可知，pAVA＝pBVB，所以A與B兩狀態(tài)氣體溫度相等，氣體的內(nèi)能不變，則此過程中氣體內(nèi)能增加了0。(3)由于氣體對外做功400J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，所以氣體要吸熱400J。答案：(1)400J(2)0(3)400J吸熱12.(2019·蘇州期考)如圖所示，有一個(gè)紅酒瓶狀的玻璃容器水平放置，左側(cè)“瓶身”的體積為300cm3，右側(cè)“瓶頸”是一段內(nèi)部橫截面積為0.5cm2，有效長度為40cm的玻璃管，管內(nèi)有一段長度可忽略不計(jì)的水銀柱，密閉了一定質(zhì)量的氣體在容器內(nèi)。當(dāng)大氣壓為1.0×105Pa、密閉氣體溫度為27℃時(shí)，水銀柱剛好位于玻璃管最左側(cè)?，F(xiàn)緩慢升高密閉氣體溫度，則當(dāng)溫度升高到________℃時(shí)，水銀柱會掉出容器；若在此過程中，密閉氣體從外界吸收的熱量為12J，求在這一過程中密閉氣體內(nèi)能的變化。解析：當(dāng)水銀柱到達(dá)管口時(shí)，所測氣溫最高，設(shè)為T2，此時(shí)氣體體積為V2，初狀態(tài)：T1＝(273＋27)K＝300K；V1＝300cm3，末狀態(tài)：V2＝(300＋