（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)38 熱力學(xué)定律與能量守恒定律

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)38 熱力學(xué)定律與能量守恒定律 建議用時(shí)：45分鐘 1．(多選)(2019·達(dá)州模擬)下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B．熱力學(xué)溫度是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一 C．熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 D．做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的 E．溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同 BCE　[布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體或氣體中的小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是由液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而引起的，不是固體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，也不是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；熱力

2、學(xué)溫度是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故C正確；做功是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，不是能量的轉(zhuǎn)化，故D錯(cuò)誤；溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，根據(jù)熱平衡定律可知，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同，故E正確。] 2．(多選)(2019·東北三省四市模擬)下列說法中正確的是(　　) A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等 B．民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地

3、“吸”在皮膚上。其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小 C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向 D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的 E．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會(huì)制造出效率為100%的熱機(jī) BCD　[相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同，內(nèi)能不一定相等，故A錯(cuò)誤；火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，在有外界做功的條件熱傳遞可以逆向，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)

4、動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，人類不可能制造出效率為100%的熱機(jī)，故E錯(cuò)誤。] 3．(多選)(2019·開封高三沖刺)如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中(　　) A．氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變 D．氣體壓強(qiáng)變大，溫度不變 E．單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁的分子數(shù)減少 BCE　[由于b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，氣體不做功，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由于氣體體積增大，溫度不變，

5、氣體壓強(qiáng)變小，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；氣體體積增大，單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁的分子數(shù)減少，選項(xiàng)E正確。] 4．(多選)(2019·長(zhǎng)沙模擬)下列敘述中，正確的是(　　) A．同一溫度下，氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律 B．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 C．第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來(lái)的，盡管它不違反熱力學(xué)第一定律，但它違反熱力學(xué)第二定律 D．物體熔化時(shí)吸熱，分子平均動(dòng)能不一定增加 E．只知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)就可以算出氣體分子的體積 ACD　[同一溫度下，氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，選項(xiàng)A正確；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中

6、固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來(lái)的，盡管它不違反熱力學(xué)第一定律，但它違反熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C正確；物體熔化時(shí)吸熱，如果溫度不變，物體內(nèi)分子平均動(dòng)能不變，比如晶體的熔化過程，選項(xiàng)D正確；只知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)就可以算出每個(gè)氣體分子所占的體積，不能算出氣體分子的體積，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。] 5．(多選)如圖所示，絕熱容器被絕熱隔板K1，卡銷鎖住的絕熱光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分為真空，b部分為一定質(zhì)量的稀薄氣體，且壓強(qiáng)pb

7、 B．只打開隔板K1，b中氣體不做功，內(nèi)能不變 C．只打開隔板K1，b中氣體壓強(qiáng)減小，溫度不變 D．只打開卡銷K2，b中氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小 E．只打開卡銷K2，外界對(duì)b中氣體做功，b中氣體內(nèi)能增加 BCE　[只打開隔板K1，b中氣體向a中真空擴(kuò)散，氣體不做功，W＝0，絕熱容器導(dǎo)致Q＝0，由熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，內(nèi)能不變，A錯(cuò)誤，B正確；只打開隔板K1時(shí)，b中氣體內(nèi)能不變，溫度不變，由玻意耳定律pV＝C知b中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，C正確；只打開卡銷K2時(shí)，由于pb0，但Q′＝0，則ΔU′＝W′＋Q′>

8、0，內(nèi)能增加，E正確，D錯(cuò)誤。] 6．(多選)(2019·哈爾濱六中二次模擬)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無(wú)熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。該循環(huán)過程中，下列說法正確的是(　　) A．A→B過程中，氣體對(duì)外界做功 B．B→C過程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大 C．C→D過程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D．C→D過程中，氣體放熱 E．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化 ACD　[A→B過程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，故A正確；B→C過

9、程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；C→D過程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C正確；C→D過程中，氣體內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，則氣體放熱，選項(xiàng)D正確；D→A過程中，絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，故E錯(cuò)誤。] 7．(2019·鄭州高三質(zhì)檢)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的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 ℃，求： (1)該氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度； (2)

10、該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量。 [解析]　(1)對(duì)于理想氣體：A→B，由查理定律得： ＝ 即TB＝TA＝100 K， 所以tB＝(100－273) ℃＝－173 ℃。 (2)B→C過程由蓋—呂薩克定律得：＝， 解得：TC＝300 K，所以tC＝27 ℃ A、C溫度相等，ΔU＝0 A→C的過程，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得： Q＝ΔU－W＝pBΔV＝200 J，即氣體從外界吸熱200 J。 [答案]　(1)－173 ℃　(2)從外界吸熱200 J 8．(多選)(2019·宿州市一質(zhì)檢)一定量的理想氣體的壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的變化圖象如圖所示。下列說法

11、正確的是(　　) A．A→B的過程中，氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增加 B．A→B的過程中，氣體從外界吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量 C．B→C的過程中，氣體體積增大，對(duì)外做功 D．B→C的過程中，氣體對(duì)外界放熱，內(nèi)能不變 E．B→C的過程中，氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加 BDE　[從A到B的過程，是等容升溫過程，氣體不對(duì)外做功，氣體從外界吸收熱量，使得氣體內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤，B正確；從B到C的過程是等溫壓縮過程，壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對(duì)氣體做功，氣體放出熱量，內(nèi)能不變，因體積減小，分子數(shù)密度增大，故氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加，故C錯(cuò)誤，D、E正確。] 9．(多選)

12、(2019·四川蓉城名校聯(lián)考)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)。其p-T圖象如圖所示。下列判斷正確的是(　　) A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小 E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 ADE　[由圖象可知，ab過程，氣體壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，則氣體發(fā)生等容變化，氣體體積不變，外界對(duì)氣體不做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量，故A正確；由圖示圖象可知

13、，bc過程氣體發(fā)生等溫變化，氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律可知，體積增大，氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體吸熱，故B錯(cuò)誤；ca過程壓強(qiáng)不變，溫度降低，體積減小，外界對(duì)氣體做功W>0，氣體溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0，由熱力學(xué)第一定律可知，外界對(duì)氣體所做的功小于氣體所放熱量，故C錯(cuò)誤；由圖象可知，a狀態(tài)溫度最低，分子平均動(dòng)能最小，故D正確；由圖象可知，bc過程氣體發(fā)生等溫變化，氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律可知，體積增大，b、c狀態(tài)氣體的分子數(shù)密度不同，b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同，故E正確。] 10.利用燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的

14、能量對(duì)外做功的機(jī)器叫熱機(jī)。熱機(jī)是依靠由某些熱力學(xué)過程組成的特定熱力學(xué)循環(huán)進(jìn)行工作的。如圖所示的p-V圖表示的是某一熱機(jī)的循環(huán)圖。一定質(zhì)量的氣體(可看成理想氣體)由狀態(tài)2經(jīng)過狀態(tài)1至狀態(tài)4，氣體對(duì)外做功280 J，吸收熱量410 J；氣體又從狀態(tài)4經(jīng)狀態(tài)3回到狀態(tài)2，這一過程中外界對(duì)氣體做功200 J。求： (1)2→1→4過程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少，變化量是多少； (2)4→3→2過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？ [解析]　(1)2→1→4過程中，氣體對(duì)外界做功280 J，則W1＝－280 J，氣體吸收熱量410 J，則Q1＝410 J 由熱力學(xué)第一定律有：Δ

15、U1＝W1＋Q1＝130 J 故在2→1→4的過程中氣體的內(nèi)能增加，增加量為130 J。 (2)4→3→2過程中氣體內(nèi)能的變化量為 ΔU2＝－ΔU1＝－130 J 由題知，此過程中外界對(duì)氣體做功200 J， 則W2＝200 J 由熱力學(xué)第一定律有：ΔU2＝W2＋Q2＝－130 J 解得Q2＝－330 J 故在4→3→2的過程中氣體放熱， 放出的熱量為330 J。 [答案]　(1)增加　130 J　(2)放熱　330 J 11．一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在水平放置的汽缸內(nèi)，如圖所示?；钊馁|(zhì)量m＝20 kg，橫截面積S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣，開

16、始使汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L1＝12 cm，離汽缸口的距離L2＝3 cm。汽缸內(nèi)氣體的初始溫度為27 ℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，已知g＝10 m/s2，求： (1)此時(shí)氣體的溫度為多少； (2)在對(duì)缸內(nèi)氣體加熱的過程中，氣體膨脹對(duì)外做功，同時(shí)吸收Q＝370 J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？ [解析]　(1)當(dāng)汽缸水平放置時(shí)， p0＝1.0×105 Pa， V0＝L1S，T0＝(273＋27) K＝300 K 當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時(shí)，活塞的受力分析如圖所示，有 p1S＝p0S＋mg 則p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝1.2×105 Pa V1＝(L1＋L2)S 由理想氣體狀態(tài)方程得＝ 則T1＝T0＝×300 K＝450 K。 (2)當(dāng)汽缸口向上，未加熱穩(wěn)定時(shí)：由玻意耳定律得 p0L1S＝p1LS 則L＝＝ cm＝10 cm 加熱后，氣體做等壓變化，外界對(duì)氣體做功為 W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 ΔU＝W＋Q得ΔU＝310 J。 [答案]　(1)450 K　(2)310 J 7