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热力学定律与能量守恒
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1.(多选)(2024·成都模拟)下列说法正确的是 A.分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小 B.布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动 C.分子力减小时,分子势能不一定减小
D.做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的
E.第二类永动机虽不违背能量转化与守恒定律,但也是不可能制成的
【解析】选A、C、E。分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,故A正确;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的反映,不是分子的运动,故B错误;根据分子力曲线可知,分子距离小于平衡距离时,表现为斥力,距离增大,分子力减小,分子力做正功,分子势能减小;当分子间的距离大于平衡距离时,分子力表现为引力,分子力先增大后减小,距离增大,分子力做负功,分子势能增大,所以分子力减小时,分子势能不一定减小,故C正确。做功和热传递在改变系统内能方面是等价的,故D错误;第二类永动机虽不违背能量守恒定律,但违反热力学第二定律,仍不可能制成,故E正确。
2.(多选)气象探测气球内充有常温常压的氦气,从地面上升至某高空的过程中,气球内氦气的压强随外部气压减小而逐渐减小,其温度因启动加热装置而保持不变。高空气温为-7.0 ℃,球内氦气可视为理想气体,下列说法中正确的是 ( )
( )
A.在此过程,气球内氦气体积逐渐增大
B.在此高空,关闭加热装置后,氦气分子平均动能增大 C.在此高空,关闭加热装置后,氦气将对外界做功 D.在此高空,关闭加热装置后,氦气将对外放热
【解析】选A、D。气体经历等温过程,压强减小,根据pV=C,在此过程,气球内氦气体积逐渐增大,故选项A正确;在此高空,关闭加热装置后,温度降低,故氦气分子平均动能减小,选项B错
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误;在此高空,压强固定,关闭加热装置后,温度降低,根据=C,体积减小,故外界对气体做功,选项C错误;在此高空,压强固定,关闭加热装置后,温度降低,故会对外放热,选项D正确。 3.(多选)(2024·丽江模拟)下列说法中正确的是 ( ) A.布朗运动就是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动 B.晶体和非晶体都有固定的熔点 C.热量不可能从低温物体传到高温物体 D.物体的体积增大,分子势能不一定增加
E.一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热
【解析】选A、D、E。布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动,能反映液体分子的无规则运动,故A正确;晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故B错误;热量可以自发地由高温物体传到低温物体,在外界的影响下,也可以从低温物体传到高温物体,比如电冰箱,故C错误;当分子间的作用力表现为斥力时,物体的体积增大,分子间距增大,分子力做正功,分子势能减小;当分子间的作用力表现为引力时,物体的体积增大,分子间距增大,分子力做负功,分子势能增加,故D正确;一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,气体膨胀对外做功,由
=C可以知道温度升高,则内能增加,根据热力学第一定律得知气体一定吸热,故E正确。
故选A、D、E。
4.(多选)如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水。在水加热升温的过程中,被封闭的空气 ( )
A.内能增大 B.压强增大
C.分子间引力和斥力都减小 D.所有分子运动速率都增大
【解题指南】解答本题时应从以下四点进行分析:
(1)空气体积不变,有W=0;内壁由于水的升温会吸收热量,有Q>0。
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(2)由热力学第一定律ΔU=W+Q判断内能增大。 (3)由内能增大进一步判断温度升高,压强变大。 (4)分子间的作用力与分子间距有关。
【解析】选A、B。空气体积不变,做功为0,即W=0。又因为外壁隔热,而内壁由于水的升温会吸收热量,故Q>0, 由热力学第一定律ΔU=W+Q可得ΔU>0,内能增加,A正确;空气体积不变,分子数密度不变,气体内能增加,温度升高,分子热运动变剧烈,对器壁撞击加强,故压强变大,B正确;分子间距离不变,故作用力大小不变,C错误;气体温度升高,分子的平均热运动速率加快,不代表每一个分子运动都加快,D错误。 5.(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是 ( ) A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【解析】选A、C、E。做功和热传递是改变物体内能的两种方式,选项A正确;对某物体做功,物体的内能不一定增加,因为如果放出的热量Q大于外界对物体做的功W,则物体的内能减少,选项B错误;热力学第二定律告诉我们,不可能从单一热源吸收热量,使之完全变为功而不引起其他变化,但在引起其他变化的情况下,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;同理,在引起其他变化的情况下,也可使热量从低温物体传向高温物体,比如电冰箱可使内部低温物体热量传递到冰箱外高温空间,选项D错误;一切与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性,功转变为热的实际宏观过程不可逆,选项E正确。
6.(多选)(2024·济宁模拟)如图所示,在斯特林循环的p-V图像中,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,该循环过程中,下列说法正确的是
( )
A.A→B过程中,气体从外界吸收热量
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2024版高考物理一轮复习课时分层提升练五十热力学定律与能量守恒(含解析)
