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2024版高考物理一轮复习第14章热学第3讲热力学定律与能量守恒课后限时训练

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热力学定律与能量守恒

一、选择题(本题共8小题,1~5题为单选,6~8题为多选)

1.(2016·北京清华附中测试四)对于一个热力学系统,下列说法中正确的是导学号 51343416( D )

A.如果外界对它传递热量则系统内能一定增加 B.如果外界对它做功则系统内能一定增加 C.如果系统的温度不变则内能一定不变

D.系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和

[解析] 根据热力学第一定律可得外界对它传递热量,但是系统对外界做功,系统的内能有可能不增加,A错误;根据热力学第一定律,如果外界对它做功,但是系统对外界传递热量,系统的内能不一定增加,B错误;系统的温度不变,但有可能和外界存在做功或热传递的关系,内能会发生变化,C错误;根据热力学第一定律,系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和,D正确。

2.(2015·重庆理综)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么导学号 51343417( D )

A.外界对胎内气体做功,气体内能减小 B.外界对胎内气体做功,气体内能增大 C.胎内气体对外界做功,内能减小 D.胎内气体对外界做功,内能增大

[解析] 对车胎内的理想气体分析知,体积增大为气体对外做功,内能只有动能,而动能的标志为温度,故中午温度升高,内能增大,故选D。

3.(2015·北京理综)下列说法正确的是导学号 51343418( C ) A.物体放出热量,其内能一定减小 B.物体对外做功,其内能一定减小

C.物体吸收热量,同时对外做功,其内能可能增加 D.物体放出热量,同时对外做功,其内能可能不变

[解析] 根据热力学第一定律ΔU=Q+W判断,只有C项正确。

4.一定质量的理想气体,沿箭头方向由状态1变化到状态2,气体放出热量的变化过程是导学号 51343419( B )

1

[解析] A选项,由=C可知,温度T一定时(ΔU=0),p与V成反比,1到2体积V增大,气体对外做功,W<0,由ΔU=Q+W可得Q>0(吸热),故选项A错误,B选项,由=C知T减小(ΔU<0),而V减小(W>0),得Q<0(放热),选项B正确。C选项,由=C知压强p一定,T增大(ΔU>0),V增大(W<0),则Q>0(吸热),故选项C错误。D选项,由V-T图象可知,V一定(W=0),T增大(ΔU>0),可得Q>0(吸热),故选项D错误。

5.如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中,制冷剂汽化,吸收箱体内的热量,汽化后的制冷剂经过冷凝器液化,放出热量。下列说法中正确的是导学号 51343420( D )

pVTpVTpVT

A.热量可以自发地从冰箱内传递到冰箱外 B.电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律 C.电冰箱的工作原理违反了能量守恒定律

D.电冰箱能够不断地把冰箱内的热量传到冰箱外,是因为其消耗了电能

[解析] 热量不可能自发地由冰箱内传递到冰箱外,选项A错误;热量从箱内(低温)向箱外(高温)传递,该过程的实现借助了压缩机,消耗了电能,引起了其他变化;电冰箱的工作原理并没有违反热力学第二定律,也没有违反能量守恒定律,选项B、C错误,选项D正确。

6.如图,注射器内密封一部分气体,若针筒和活塞导热性能良好,则缓慢向外移动活塞的过程中气体导学号 51343421( CD )

A.对活塞不做功 C.温度保持不变

B.对活塞做负功 D.压强逐渐减小

2

[解析] 缓慢向外移动活塞的过程中,气体的体积增大,对外做功,即气体对活塞做正功,故A、B错误;针筒和活塞导热性能良好,缓慢向外移动活塞的过程,可以看成准静态过程,由热力学第一定律可知,气体对外做功的同时吸收热量,温度保持不变,故C正确;气体的体积增大,温度不变,由玻意耳定律可知气体的压强一定减小,故D正确。

7.下列说法正确的是导学号 51343422( CDE ) A.可以将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用 B.温度升高,说明物体中所有分子的动能都增大

C.气体对容器壁有压强是因为气体分子对容器壁频繁碰撞的结果 D.分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小 E.在一个绝热容器内,不停地搅拌液体,可使液体的温度升高

[解析] 如果将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用,将违反热力学第二定律,故A错误;温度升高,物体中的分子平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,故B错误;根据气体压强产生的原因可知,C正确;分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,故D正确;搅拌液体,外界对液体做功,而此过程绝热,液体与外界无热量交换,据热力学第一定律可知,液体的温度升高,故E正确。

8.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导学号 51343423( AD )

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] 气体经历等温过程,压强减小,则气球内氦气体积逐渐增大,故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,压强不变,根据=C,可知体积减小,故是外界对气体做功,并且气体对外放热,故B、C错误,D正确。

二、非选择题

9.(2016·江苏运河中学第一次调研)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度T关系如图所示,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O、A、D三点在同一直线上,阿伏伽德罗常数为NA。导学号 51343424

VT 3

(1)由状态A变到状态D的过程中__AB__。 A.气体从外界吸收热量,内能增加

B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大 D.气体的密度不变

(2)在上述过程中,气体对外做功为5J,内能增加9J,则气体__吸收__(填“吸收”或“放出”)热量__14__J。

(3)在状态D,该气体的密度为ρ,体积为2V0,则状态D的温度为多少?该气体的分子数为多少?

[答案] (3)2T0

2ρV0NA

M[解析] (1)由V-T图线可知,由状态A变到状态D过程中,体积变大,温度升高,则

W<0,ΔU>0,则根据热力学第一定律可知Q>0,即气体从外界吸收热量,内能增加,选项A

正确;气体的压强不变,而温度升高时气体的平均速率变大,故可知单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少,选项B正确;气体温度升高,气体分子的平均动能变大,但不是每个气体分子的动能都会增大,选项C错误;因气体质量一定,体积变大,则气体的密度减小,选项D错误。

(2)由题意W=-5J,ΔU=9J。根据ΔU=W+Q,可得Q=14J,即气体吸收热量14J。

pV2ρV0NA

(3)从A→D,由状态方程=C,得TD=2T0。气体的质量m=2V0ρ,分子数n=。

TM10.(2016·广东肇庆第一次统检)如图所示,一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口,横截面积S1=4S2,下端与大气连通,粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体,水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平,空气柱和水银柱长度均为h=4cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出),对细管内气体进行缓慢抽气,最终使一半水银进入细管中,水银没有流出细管。已知大气压强为p0=76cmHg。导学号 51343425

4

(1)求抽气结束后细管内气体的压强;

(2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热?请说明原因。 [答案] (1)58cmHg (2)见解析

[解析] (1)缓慢抽气过程,粗管内气体温度不变,设细管内气体压强为p2, 1

由玻意耳定律知(p0-ρgh)hS1=p1(h+h)S1,

2

p2=p1+(h+2h)ρg,解得p2=58cmHg;

(2)吸热,抽气过程中,粗管内气体温度不变,内能不变,ΔU=W+Q=0,气体体积增大,对外做功,W<0,则Q>0,故气体需要吸热。

11.(2017·吉林省重点中学第二次模拟考试)在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环,是由两个等压过程和两个绝热过程组成,图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A),已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据),状态P位于过程

1

2

AB的中点。1atm=1×105Pa。导学号 51343426

(1)已知状态A的温度TA=400K,求状态D的温度TD;

(2)若已知P→C过程放热Q=5×10J,求B→C过程外界对气体做的功。 [答案] (1)600K (2)3×10J

[解析] (1)由题意知D→A过程为绝热过程,根据理想气体状态方程,有:代入数据解得:TD=600K

(2)对P→C过程,根据理想气体状态方程,有:可知,状态P和C的温度相同。

根据理想气体的内能只与温度有关,可知P、C两个状态内能相等

5

5

5

pAVApDVD= TATDpPVPpCVC= TPTC

2024版高考物理一轮复习第14章热学第3讲热力学定律与能量守恒课后限时训练

热力学定律与能量守恒一、选择题(本题共8小题,1~5题为单选,6~8题为多选)1.(2016·北京清华附中测试四)对于一个热力学系统,下列说法中正确的是导学号51343416(D)A.如果外界对它传递热量则系统内能一定增加B.如果外界对它做功则系统内能一定增加C.如果系统的温度不变则内能一定不变D.系统的
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