(江蘇專版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(四十二)熱力學(xué)定律(含解析)

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1、(江蘇專版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(四十二)熱力學(xué)定律(含解析) 對點訓(xùn)練:熱力學(xué)第一定律 1.(2019·沭陽模擬)在裝有食品的包裝袋中充入氮氣,然后密封進行加壓測試,測試時,對包裝袋緩慢施加壓力,將袋內(nèi)的氮氣視為理想氣體,在加壓測試過程中,下列說法不正確的是(  ) A.包裝袋內(nèi)氮氣的壓強增大  B.包裝袋內(nèi)氮氣的內(nèi)能不變 C.包裝袋內(nèi)氮氣對外做功 D.包裝袋內(nèi)氮氣放出熱量 解析:選C 測試時,對包裝袋緩慢地施加壓力,說明在實驗的過程中,袋內(nèi)氮氣的溫度不變,所以氣體的內(nèi)能不變。根據(jù)=C知,袋內(nèi)氮氣的體積減小,則壓強增大,故A、B正確。袋內(nèi)氮氣的體積減小,外界

2、對氮氣做功,故C錯誤。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,知包裝袋內(nèi)氮氣放出熱量,故D正確。 2.[多選](2018·蘇州期中)如果給自行車內(nèi)胎充氣過足,又放在陽光下暴曬,車胎極易爆裂。關(guān)于這一現(xiàn)象的描述,下列說法中正確的是(假設(shè)自行車內(nèi)胎的容積幾乎不變)(  ) A.車胎爆裂,是車胎內(nèi)氣體溫度升高,氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果 B.在爆裂前的過程中,氣體溫度升高,分子無規(guī)則熱運動加劇,氣體壓強增大 C.在車胎突然爆裂的瞬間,氣體內(nèi)能減少 D.在車胎突然爆裂的瞬間,氣體內(nèi)能增加 解析:選BC 車胎內(nèi)氣體溫度升高,發(fā)生等容變化,由查理定律可知,壓強增大,而容易爆炸,不是由于氣體分子間斥力

3、急劇增大造成的,故A錯誤;氣體溫度升高,分子無規(guī)則熱運動加劇,故B正確;在車胎突然爆裂的瞬間,氣體對外做功,瞬間吸收熱量很少,幾乎為零,由熱力學(xué)第一定律得知,氣體內(nèi)能減小,故C正確,D錯誤。 3.(2018·常州質(zhì)檢)如圖是某噴水壺示意圖。未噴水時閥門K閉合,壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣;多次充氣后按下按柄B打開閥門K,水會自動經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體,充氣和噴水過程溫度保持不變,則(  ) A.充氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增大 B.充氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能增大 C.噴水過程中,儲氣室內(nèi)氣體放熱 D.噴水過程中,儲氣室內(nèi)氣體壓強增大 解析:選A 充

4、氣過程中,儲氣室內(nèi)氣體的質(zhì)量增加,氣體的溫度不變,故氣體的平均動能不變,氣體內(nèi)能增大,選項A正確,B錯誤;噴水過程中,氣體對外做功,體積增大,而氣體溫度不變,則氣體吸熱,所以氣體壓強減小,選項C、D錯誤。 對點訓(xùn)練:熱力學(xué)第二定律 4.(2019·南京模擬)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法中正確的是(  ) A.做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的 B.只要對內(nèi)燃機不斷改進,就可以把內(nèi)燃機得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能 C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進行 D.熱量只能從高溫物體傳到低溫物體,不能從低溫物體傳到高溫物體 解析:選A 做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的,做功是機

5、械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,熱傳遞是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,A正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,不可能從單一熱源吸熱而全部轉(zhuǎn)化為機械能,即熱機的效率不可能達到100%,B錯誤;熱力學(xué)第二定律告訴我們,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的,故滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)進行,如熱量不會自發(fā)地由低溫物體向高溫物體傳遞,C錯誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律知,熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體,不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體,在外力做功的情況下實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體,如電冰箱在壓縮機做功的情況下熱量由低溫物體傳到高溫物體,D錯誤。 5.(2018·宿遷期末)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象,所謂能量耗散是指

6、在能量轉(zhuǎn)化過程中無法把流散的能量重新收集加以利用。關(guān)于能量耗散,下列說法不正確的是(  ) A.能量耗散過程中仍遵從能量守恒定律 B.能量耗散表明要節(jié)約能源 C.能量耗散說明能量的轉(zhuǎn)化有方向性 D.能量耗散說明能量在數(shù)量上逐漸減少 解析:選D 能量耗散的過程是能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變過程,但是總的能量是守恒的,能量不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,故A正確,D錯誤;能量耗散說明能源使用后品質(zhì)降低,故表明要節(jié)約能源,故B正確;能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性,故C正確。 對點訓(xùn)練:氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的綜合 6.(2019·海安模擬)如圖所示,固定

7、的汽缸內(nèi)由活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,在外力F作用下,將活塞B緩慢地向右拉動。在拉動活塞的過程中,假設(shè)汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好,環(huán)境的溫度保持不變,則下列說法正確的是(  ) A.氣體從外界吸熱,內(nèi)能增加 B.氣體向外界放熱,內(nèi)能減少 C.氣體對外界做功,氣體壓強變小 D.外界對氣體做功,氣體壓強變小 解析:選C 氣體體積變大,則氣體對外界做功,故W<0;又汽缸壁的導(dǎo)熱性能良好,環(huán)境的溫度保持不變,故氣體做等溫變化,溫度不變即內(nèi)能不變,即ΔU=0;由熱力學(xué)第一定律:ΔU=W+Q得:Q=-W>0,故氣體從外界吸熱;由=C可知,溫度不變,氣體體積變大,則氣體壓強變小,故A、B、D錯誤,C

8、正確。 7.[多選](2018·南京金陵期末)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一個等壓變化從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2。在這兩個狀態(tài)下,各速率區(qū)間的氣體分子數(shù)n占總分子數(shù)N的百分比與分子速率v之間的關(guān)系分別如圖中1、2所示。下列說法正確的是(  ) A.氣體在狀態(tài)1時溫度較高 B.氣體經(jīng)歷的是等壓膨脹過程 C.在此過程中外界對氣體做正功 D.在此過程中氣體從外界吸熱 解析:選BD 由題圖知氣體在狀態(tài)1時分子平均速率較小,則知氣體在狀態(tài)1時溫度較低,A錯誤;氣體發(fā)生等壓變化,溫度升高,由氣體狀態(tài)方程=C,知氣體的體積增大,即氣體經(jīng)歷的是等壓膨脹過程,B正確;氣體膨脹時對外界做功,C錯誤;溫度升高,理想

9、氣體的內(nèi)能增大,氣體對外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸熱,D正確。 8.[多選](2019·沭陽模擬)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體沿p-V坐標圖中曲線所示的方向發(fā)生變化,其中曲線BDA是以p軸、V軸為漸近線的雙曲線的一部分,下列說法正確的是(  ) A.氣體沿曲線ACB由A變到B溫度一直是增加的 B.氣體沿曲線BDA由B變?yōu)锳一定是放熱的 C.氣體由A變到B再變到A,吸熱多于放熱 D.氣體由A變到B再變到A,放熱多于吸熱 解析:選BC 由題給圖像可知,p-V圖像的BDA是雙曲線的一部分,則由B到A變化是等溫變化;則氣體沿曲線ACB由A到B過程氣體溫度先增后減,故A錯誤。氣體

10、沿曲線BDA由B到A是等溫變化,氣體的溫度不變,氣體內(nèi)能不變,即:ΔU=0;由題給圖像可知,由B到A過程氣體體積變小,外界對氣體做功,W>0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知:Q<0,氣體要放熱,故B正確。氣體由A到B的過程要吸收熱量,吸收的熱量等于氣體對外界做的功Q=W,在由B到A的過程中,氣體要放出熱量,放出的熱量等于外界對氣體做的功Q′=W′,由圖像可知,從A到B與從B到A過程,氣體體積變化量相等,當(dāng)從A到B過程,氣體壓強較大,W>W′,則Q>Q′,即:氣體由A變到B再變到A,吸熱多于放熱,故C正確,D錯誤。 9.[多選](2019·連云港質(zhì)檢)如圖所示,a、b、c、d表示一定質(zhì)量

11、的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài),圖中ad平行于橫坐標軸,dc平行于縱坐標軸,ab的延長線過原點,以下說法正確的是(  ) A.從狀態(tài)d到狀態(tài)c,氣體不吸熱也不放熱 B.從狀態(tài)c到狀態(tài)b,氣體放熱 C.從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣體對外不做功 D.從狀態(tài)b到狀態(tài)a,氣體吸熱 解析:選BD 從狀態(tài)d到狀態(tài)c,溫度不變,氣壓減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,體積增加,體積增加說明對外做功,溫度不變說明內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU=W+Q,氣體吸收熱量,故A錯誤;從狀態(tài)c到狀態(tài)b,氣體的體積減小,外界對氣體做功,溫度降低內(nèi)能減小,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知氣體放熱,故B正確;從狀態(tài)a到狀態(tài)d,氣

12、壓不變,溫度升高,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,故體積增加,體積增加說明對外做功,故C錯誤;從狀態(tài)b到狀態(tài)a,ab的延長線過原點,是等容變化,溫度升高說明內(nèi)能增加,體積不變說明氣體不做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU=W+Q,氣體吸收熱量,故D正確。 10.(2019·泰州中學(xué)月考)如圖1所示,一定質(zhì)量的理想氣體按圖線方向先從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài)C,在狀態(tài)C時氣體體積VC=3.0×10-3m3,溫度與狀態(tài)A相同。求氣體: (1)在狀態(tài)B時的體積; (2)整個過程中放出的熱量; (3)在圖2中的p-V坐標系中作出上述過程的圖像,并標出每個狀態(tài)的狀態(tài)參量。 解析:(1)由題圖可

13、知從B→C,氣體等壓變化,由蓋—呂薩克定律有= 解得VB=VC=5.0×10-3 m3。 (2)整個過程外界對氣體做功W=pBΔV=pB(VB-VC)=600 J 整個過程ΔU=0, 由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q得 Q=-600 J,即放出600 J的熱量。 (3)氣體由A→B過程中,氣體等容變化, 由查理定律=得pA=pB=1.8×105 Pa, 在p-V坐標系中作出題述過程的圖像,如圖所示。 答案:(1)5.0×10-3 m3 (2)600 J (3)見解析圖 11.(2019·如東中學(xué)月考)如圖所示,一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B,A、B兩狀態(tài)的相關(guān)參量

14、數(shù)據(jù)已標于p-V圖像上。求: (1)該氣體由A→B過程中對外做功多少? (2)則此過程中氣體內(nèi)能增加了多少? (3)氣體與外界交換了多少熱量,是吸收還是放出熱量。 解析:(1)根據(jù)p-V圖像與橫軸所圍的面積等于氣體對外做的功, W=(1+3)×105×2×10-3 J=400 J。 (2)由題給圖像可知,pAVA=pBVB,所以A與B兩狀態(tài)氣體溫度相等,氣體的內(nèi)能不變,則此過程中氣體內(nèi)能增加了0。 (3)由于氣體對外做功400 J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,所以氣體要吸熱400 J。 答案:(1)400 J (2)0 (3)400 J 吸熱 12.(2019·蘇州期考)如圖所示

15、,有一個紅酒瓶狀的玻璃容器水平放置,左側(cè)“瓶身”的體積為300 cm3,右側(cè)“瓶頸”是一段內(nèi)部橫截面積為0.5 cm2,有效長度為40 cm的玻璃管,管內(nèi)有一段長度可忽略不計的水銀柱,密閉了一定質(zhì)量的氣體在容器內(nèi)。當(dāng)大氣壓為1.0×105 Pa、密閉氣體溫度為27 ℃時,水銀柱剛 好位于玻璃管最左側(cè)?,F(xiàn)緩慢升高密閉氣體溫度,則當(dāng)溫度升高到________℃時,水銀柱會掉出容器;若在此過程中,密閉氣體從外界吸收的熱量為12 J,求在這一過程中密閉氣體內(nèi)能的變化。 解析:當(dāng)水銀柱到達管口時,所測氣溫最高,設(shè)為T2,此時氣體體積為V2, 初狀態(tài):T1=(273+27)K=300 K;V1=300 cm3, 末狀態(tài):V2=(300+40×0.5)cm3=320 cm3 氣體發(fā)生等壓變化,由蓋—呂薩克定律得:=, 代入數(shù)據(jù)得:T2=320 K, t2=T2-273 ℃=(320-273)℃=47 ℃; 水銀柱移動過程中,外界對氣體做功: W=-p0SL=-1.0×105×0.5×10-4×40×10-2 J=-2.0 J, 又因為Q=12 J 由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能變化為ΔU=W+Q, 代入數(shù)據(jù)得:ΔU=10 J,即內(nèi)能增加了10 J。 答案:47 增加了10 J

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