2024高考物理一輪復(fù)習(xí)規(guī)范演練50熱力學(xué)定律與能量守恒定律含解析新人教版

PAGE6-規(guī)范演練50熱力學(xué)定律與能量守恒定律[抓基礎(chǔ)]1．依據(jù)你學(xué)過(guò)的熱學(xué)中的有關(guān)學(xué)問(wèn)，推斷下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)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C．盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，其次類永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)解析：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變更時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必需借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無(wú)限接近－273.15℃，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反了熱力學(xué)其次定律，其次類永動(dòng)機(jī)不行能制造出來(lái)，D錯(cuò)誤．答案：A2．關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第肯定律B．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)其次定律C．由熱力學(xué)第肯定律可知做功不肯定變更內(nèi)能，熱傳遞也不肯定變更內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳遞肯定會(huì)變更內(nèi)能D．由熱力學(xué)其次定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源汲取熱量，完全變勝利也是可能的解析：第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)其次定律，A、B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第肯定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)其次定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會(huì)引起其他變更，D正確．答案：D3．景頗族的祖先獨(dú)創(chuàng)的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨．猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃．對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過(guò)程中()A．氣體溫度上升，壓強(qiáng)不變B．氣體溫度上升，壓強(qiáng)變大C．氣體對(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加D．外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能削減答案：B4．(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體B．不行能使熱量從低溫物體傳向高溫物體C．其次類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律D．氣體向真空膨脹的過(guò)程是不行逆過(guò)程E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是可逆過(guò)程答案：ACD5．(多選)在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)?，然后密封進(jìn)行加壓測(cè)試，測(cè)試時(shí)，對(duì)包裝袋緩慢施加壓力，將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈橹鞠驓怏w，在加壓測(cè)試過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()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?duì)外做功D．包裝袋內(nèi)氮?dú)夥懦鰺崃縀．包裝袋內(nèi)氮?dú)獾娜糠肿舆\(yùn)動(dòng)速率都保持不變答案：ABD6．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．物體速度增大，則分子動(dòng)能增大，內(nèi)能也增大B．肯定質(zhì)量氣體的體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能減小C．相同質(zhì)量的兩種物體，提高相同的溫度，內(nèi)能的增量肯定相同D．物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關(guān)系E．凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性解析：速度增大，不會(huì)變更物體的分子的動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；體積增大時(shí)，氣體對(duì)外做功，不吸熱也不放熱時(shí)，內(nèi)能減小，故B正確；質(zhì)量相同，但物體的物質(zhì)的量不同，故溫度提高相同的溫度時(shí)，內(nèi)能的增量不肯定相同，故C錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能取決于物體的溫度和體積．故D正確；由熱力學(xué)其次定律可知，凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，故E正確．答案：BDE7.(多選)(2024·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)過(guò)程①②③④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸減小B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功C．過(guò)程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小解析：過(guò)程①中，氣體由a到b，體積V不變、T上升，則壓強(qiáng)增大，A錯(cuò)誤；過(guò)程②中，氣體由b到c，體積V變大，對(duì)外界做正功，B正確；過(guò)程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量，C錯(cuò)誤；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相同，D正確；由b到c的過(guò)程，作過(guò)狀態(tài)b、c的等壓線，分析可得pb>pc，由c到d的過(guò)程，溫度不變，Vc<Vd，pc>pd，故pb>pc>pd，E正確．答案：BDE8.(多選)(2024·桂林模擬)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)了三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其V-T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列推斷正確的是()A．過(guò)程ab中氣體肯定吸熱B．pc＝pb>paC．過(guò)程bc中分子勢(shì)能不斷增大D．過(guò)程bc中每一個(gè)分子的速率都減小E．過(guò)程ca中氣體汲取的熱量等于對(duì)外界做的功解析：由a到b，氣體做等容變更，溫度上升，內(nèi)能增大，依據(jù)ΔU＝Q＋W，故氣體肯定吸熱，選項(xiàng)A正確；由a到b為等容變更，溫度上升，壓強(qiáng)變大，故pb>pa，由b到c是等壓變更，故pc＝pb，選項(xiàng)B正確；志向氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由b到c，溫度降低，分子的平均動(dòng)能降低，平均速率減小，但不是每一個(gè)分子的速率都減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由c到a，氣體發(fā)生等溫膨脹，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外做功，汲取熱量，依據(jù)ΔU＝Q＋W，氣體汲取的熱量等于對(duì)外做的功，故選項(xiàng)E正確．答案：ABE[提素養(yǎng)]9．(2024·河北衡水月考)某同學(xué)估測(cè)室溫的裝置如圖所示，汽缸導(dǎo)熱性能良好，用絕熱的活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體．室溫時(shí)氣體的體積V1＝66mL，將汽缸豎直放置于冰水混合物中，穩(wěn)定后封閉氣體的體積V2＝60mL.不計(jì)活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦，室內(nèi)大氣壓p0＝1.0×105Pa.(1)依據(jù)題干條件可得室溫是多少？(2)上述過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功是多少？解析：(1)設(shè)室溫為T(mén)1，則eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，又T2＝273K，代入數(shù)據(jù)解得T1＝300.3K，即t1＝27.3℃.(2)外界對(duì)氣體做的功，有W＝p0·ΔV，解得W＝0.60J.答案：(1)27.3℃(2)0.60J10．肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B再變更到狀態(tài)C，其狀態(tài)變更過(guò)程的p-V圖象如圖所示．已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27℃.(1)求該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度；(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？解析：(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B做等容變更，由查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)，解得TB＝200K，即tB＝－73℃.氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C做等壓變更，由蓋—呂薩克定律有eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得TC＝300K，即tc＝27℃.(2)因?yàn)闋顟B(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且志向氣體的內(nèi)能是全部分子的動(dòng)能之和，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，所以在這個(gè)過(guò)程中ΔU＝0，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W得Q＝－W.在整個(gè)過(guò)程中，氣體在B到C過(guò)程對(duì)外做功，故W＝－pBΔV＝－200J，即Q＝－W＝200J，是正值，所以氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過(guò)程中是吸熱，汲取的熱量Q＝200J.答案：(1)－73℃27℃(2)吸熱200J11.如圖所示，ABC為粗細(xì)勻稱的“L”形細(xì)玻璃管，A端封閉，C端開(kāi)口．起先時(shí)AB豎直，BC水平，BC內(nèi)緊靠B端有一段長(zhǎng)l1＝30cm的水銀柱，AB內(nèi)志向氣體長(zhǎng)度l2＝20cm.現(xiàn)將玻璃管以B點(diǎn)為軸在豎直面內(nèi)逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，使AB水平．環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg，求：(1)旋轉(zhuǎn)后水銀柱進(jìn)入AB管的長(zhǎng)度；(2)玻璃管旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，外界對(duì)封閉氣體做正功還是做負(fù)功？氣體吸熱還是放熱？解析：(1)對(duì)封閉氣體，初態(tài)壓強(qiáng)為p0，末態(tài)為p1，設(shè)玻璃管截面積為S，水銀進(jìn)入AB管的長(zhǎng)度為x，依據(jù)玻意耳定律p0Sl2＝p1S(l2－x)，又p1＝p0＋pl1－px，代入數(shù)據(jù)得x＝5cm.(2)外界對(duì)氣體做正功，而氣體的溫度不變，則內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放熱．答案：(1)5cm(2)正功放熱12．(2024·湖南師大附中模擬)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸，高度為L(zhǎng)、底面積為S，缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體．溫度為熱力學(xué)溫度T0時(shí)，用繩子系住汽缸底，將汽缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái)，汽缸處于豎直狀態(tài)，缺內(nèi)氣體高為L(zhǎng)0，已知重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)活塞厚度及活塞與缸體的摩擦．(1)采納緩慢升溫的方法使活塞與汽缸脫離，缸內(nèi)氣體的溫度至少要上升到多少？(2)從起先升溫到活塞剛要脫離汽缸，缸內(nèi)氣體壓力對(duì)活塞做功多少？(3)當(dāng)活塞剛要脫離汽缸時(shí)，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量為ΔU，則氣體在活塞下移的過(guò)程中汲取的熱量為多少？解析：(1)氣體等壓變更，由蓋—呂薩克定律得eq\f(L0S,T0)＝eq\f(LS,T)，解得T＝eq\f(LT0,L0).(2)對(duì)活塞，由平衡條件得mg＋pS＝p0S，氣體對(duì)活塞做的功為W′＝pS(L－L0)，解得W′＝(p0S－mg)(L－L0)．(3)由熱力學(xué)第肯定律得ΔU＝W＋Q，又外界對(duì)氣體做功W＝－W′，氣體汲取的熱量Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)．答案：(1)eq\f(LT0,L0)(2)(p0S－mg)(L－L0)(3)ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)13．(2024·揭陽(yáng)模擬)肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過(guò)程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示．A狀態(tài)的壓強(qiáng)1×105Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量．解析：(1)志向氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，壓強(qiáng)保持不變，依據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，代入數(shù)據(jù)解得TB＝600K.(2)志向氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功W1＝－pA(VB－VA)，解得W1＝－100J.氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過(guò)程中，體積保持不變，依據(jù)查理定律