2022屆高考物理一輪復習 第十三章 熱學 第三節(jié) 熱力學定律與能量守恒課后達標 新人教版

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1、2022屆高考物理一輪復習 第十三章 熱學 第三節(jié) 熱力學定律與能量守恒課后達標 新人教版 一、選擇題 1．根據(jù)你學過的熱學中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是(　　) A．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，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．制冷機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量 D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以制造出來 解析：選AC.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正

2、確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，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，但必須借助外界的幫助，B錯誤；由能量守恒知，制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量與壓縮機做的功之和等于向室外放出的熱量，故C正確；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤． 2．重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(　　) A．壓強增大，內(nèi)能減小 B．吸收熱量，內(nèi)能增大 C．壓強減小，分子平均

3、動能增大 D．對外做功，分子平均動能減小 解析：選B.儲氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，溫度升高，氣體從外界吸收熱量，分子平均動能增大，內(nèi)能增大，壓強變大．因氣體體積不變，故外界對氣體不做功，只有B正確． 3．景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨．猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中(　　) A．氣體溫度升高，壓強不變 B．氣體溫度升高，壓強變大 C．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加 D．外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少 E．艾絨燃燒，放出熱量，氣體內(nèi)能增加 解析：選BCE.壓縮氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，體積變

4、小，壓強增大，所以B、C正確，A、D錯誤，氣體吸收艾絨放出的熱量，內(nèi)能增加，E正確． 4．下列說法中正確的是(　　) A．懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運動就越明顯 B．用氣筒給自行車打氣，越打越費勁，說明氣體分子之間的分子力表現(xiàn)為斥力 C．當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小 D．一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，體積減小，則單位時間內(nèi)撞擊到器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增加 E．內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的熱機是不可能制成的 解析：選ADE.懸浮在液體中的固體小顆粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)就越少，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因而布朗運動就越

5、明顯，選項A正確；用氣筒給自行車打氣，越打越費勁，不能說明氣體分子之間的分子力表現(xiàn)為斥力，選項B錯誤；當分子之間表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨著分子之間距離的增大而增大，選項C錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，體積減小時，單位時間內(nèi)撞擊到器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增加，所以其壓強增大，選項D正確；熱力學第二定律指出，任何熱機的效率都不可能達到100%，選項E正確． 5. 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強隨熱力學溫度的變化如圖所示，則此過程(　　) A．氣體的密度增大 B．外界對氣體做功 C．氣體從外界吸收了熱量 D．氣體的內(nèi)能不變 E．氣體的內(nèi)能增加 解析：選

6、ABD.由題圖可得：從狀態(tài)A到狀態(tài)B，該理想氣體做等溫變化，而壓強變大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C，知氣體的體積V減小，由密度公式ρ＝，故氣體的密度增大，選項A正確；由體積減小知，外界對氣體做功，故B正確；由溫度不變知，氣體內(nèi)能不變，由熱力學第一定律知，氣體向外放熱，故C、E錯誤，D正確． 6. (2018·東北三省四市協(xié)作體聯(lián)考)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)氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變

7、小，溫度不變 E．單位時間內(nèi)和容器壁碰撞的分子數(shù)目減少 解析：選BDE.a內(nèi)氣體向真空膨脹，不對外界做功，故A錯；又因容器絕熱，Q＝0，由熱力學第一定律知，ΔU＝0，故B對；由玻意耳定律知壓強減小；稀薄氣體可看做理想氣體，內(nèi)能不變，則溫度不變，C錯，D、E對． 7．夏天，小明同學把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是(　　) A．氣體的內(nèi)能減少 B．氣體的內(nèi)能不變 C．氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低 D．氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了 E．氣體分子的平均動能

8、減小 解析：選ACE.氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q＝0，對外做功，熱力學第一定律的表達式為W＋Q＝ΔU，內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標志，則A、C、E正確． 8. 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在透熱的汽缸中，如圖所示．不計活塞與汽缸的摩擦，當用外力向上緩慢拉動活塞的過程中，環(huán)境溫度保持不變．下列判斷正確的是(　　) A．拉力對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加，吸收熱量 B．氣體對外做功，內(nèi)能不變，吸收熱量 C．外界對氣體做功，內(nèi)能不變，放出熱量 D．氣體吸收的熱量等于氣體對活塞做功 E．氣體分子平均動能不變，壓強變小 解析：選BDE.活塞緩慢上移

9、的過程中，氣體膨脹對活塞做功，而氣體溫度保持不變，內(nèi)能不變，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收熱量，故B、D正確；由于溫度保持不變，故分子平均動能不變，氣體做等溫膨脹，由pV＝C知，壓強變小，故E正確． 二、非選擇題 9．一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量． (1)氣體狀態(tài)從A到B是________過程(選填“等容”“等壓”或“等溫”)； (2)狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度________(選填“升高”“不變”或“降低”)； (3)狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體____

10、____(選填“吸熱”或“放熱”)； (4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界所做的總功為________． 解析：(1)A→B，對應(yīng)壓強值恒為p2，即為等壓過程． (2)B→C，由＝恒量，V不變，p減小，T降低． (3)C→D，由＝恒量，p不變，V減小，可知T降低．外界對氣體做功，內(nèi)能減小，由ΔU＝W＋Q可知C→D過程放熱． (4)A→B，氣體對外界做功WAB＝p2(V3－V1) B→C，V不變，氣體不做功 C→D，V減小，外界對氣體做功WCD＝－p1(V3－V2) 狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對外界做的總功W＝WAB＋WBC＋WCD＝p2(V3－V1)－

11、p1(V3－V2)． 答案：(1)等壓　(2)降低　(3)放熱 (4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2) 10. 我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀錄．在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K．某同學利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化．如圖所示，導熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0＝300 K，壓強p0＝1 atm，封閉氣體的體積V0＝3 m3，如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體． (1)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當于10

12、 m深的海水產(chǎn)生的壓強)． (2)下潛過程中封閉氣體________(選填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量________(選填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功． 解析：(1)當汽缸下潛至990 m時，設(shè)封閉氣體的壓強為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p＝100 atm 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得＝ 代入數(shù)據(jù)得V＝2.8×10－2 m3. (2)下潛過程中溫度降低，則ΔU<0，氣體體積減小， 則W>0，由ΔU＝Q＋W知，Q<0，放熱，且|Q|>W. 答案：(1)2.8×10－2 m3　(2)放熱　大于 11．(2018·河北保定模擬)一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能跟溫度成正比．

13、在初始狀態(tài)A時，體積為V0，壓強為p0，溫度為T0，已知此時其內(nèi)能為U0.該理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)由一系列變化，最終還回到原來狀態(tài)A，其變化過程的p－T 圖線如圖所示，其中CA延長線過坐標原點，BA在同一豎直直線上．求： (1)狀態(tài)B的體積； (2)狀態(tài)C的體積； (3)從狀態(tài)B經(jīng)由狀態(tài)C，最終回到狀態(tài)A的過程中，氣體與外界交換的熱量是多少？ 解析：(1)由題圖可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B為等溫變化過程，狀態(tài)B時氣體壓強為p1＝3p0，設(shè)體積為V1，由玻意耳定律得p0V0＝p1V1，解得V1＝. (2)由題圖可知，從狀態(tài)B到狀態(tài)C為等壓變化過程，狀態(tài)C時氣體溫度為T2＝3T0，設(shè)體積為V2，由蓋－呂薩克定律得＝，解得V2＝V0. (3)由狀態(tài)B經(jīng)狀態(tài)C回到狀態(tài)A，外界對氣體做的總功為ΔW；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，設(shè)外界對氣體做功為ΔWBC，ΔWBC＝p2(V1－V2)，聯(lián)立解得ΔWBC＝－2p0V0； 從狀態(tài)C回到狀態(tài)A，由圖線知為等容過程，外界對氣體不做功，所以ΔW＝ΔWBC＝－2p0V0， 從狀態(tài)B經(jīng)狀態(tài)C回到狀態(tài)A，內(nèi)能增加量為ΔU＝0，氣體從外界吸收的熱量為ΔQ，內(nèi)能增加量為ΔU，由熱力學第一定律得ΔU＝ΔQ＋ΔW，解得ΔQ＝2p0V0，即氣體從外界吸收熱量2p0V0. 答案：見解析