《2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评： 三十八 选修3-3 3 热力学定律与能量守恒》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评： 三十八 选修3-3 3 热力学定律与能量守恒（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、核心素养测评核心素养测评 三十八三十八 热力学定律与能量守恒热力学定律与能量守恒 45 45 分钟分钟 100100 分分 一 选择题 本题共 9 小题 每小题 6 分 共 54 分 1 下列说法中不正确的是 A 第一类永动机无法制成是因为它违背了能量守恒定律 B 教室内看到透过窗户的 阳光柱 里粉尘颗粒杂乱无章的运动 这是布朗运动 C 地面附近有一正在上升的空气团 视为理想气体 它与外界的热 交换忽略不计 已知大气压强随高度增加而降低 则该空气团在此 上升过程中体积增大 温度降低 D 随着低温技术的发展 我们可以使温度逐渐降低 但最终不能达 到绝对零度 解析 选 B 由于第一类永动机是指不消
2、耗能量 而能获取能量 的永动机 可见它是违背能量守恒定律的 选项 A 正确 粉尘颗粒 的杂乱无章的运动 是由空气的流动所带动的 不是布朗运动 布 朗运动是指分子撞击微小颗粒而使颗粒运动 选项 B 错误 地面附 近有一正在上升的空气团 视为理想气体 它与外界的热交换忽略 不计 则在上升时 外界压强变小 故空气团会膨胀 则它对外做 功 由于不计与外界的热交换 根据热力学第一定律 则其内能会 减少 故温度降低 选项 C 正确 绝对零度是热力学的最低温度 该温度实际永远无法达到 只能无限接近 选项 D 正确 2 多选 2019 安顺模拟 景颇族的祖先发明的点火器如图所示 用牛角做套筒 木制推杆前端粘着
3、艾绒 猛推推杆 艾绒即可点燃 对筒内封闭的气体 在此压缩过程中 A 气体温度升高 压强不变 B 气体温度升高 压强变大 C 外界对气体做正功 气体内能增加 D 外界对气体做正功 气体内能减少 E 艾绒燃烧 放出热量 气体内能增加 解析 选 B C E 压缩气体时 外界对气体做功 内能增加 温度升高 体积变小 压强增大 故 B C 正确 A D 错误 气体 吸收艾绒燃烧放出的热量 内能增加 E 正确 3 多选 夏天 小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候 会 觉得从轮胎里喷出的气体凉 如果把轮胎里的气体视为理想气体 则关于气体喷出的过程 下列说法正确的是 A 气体的内能减少 B 气体的内能不变
4、 C 气体来不及与外界发生热交换 对外做功 温度降低 D 气体膨胀时 热量散得太快 使气体温度降低了 E 气体分子的平均动能减小 解析 选 A C E 气体喷出时 来不及与外界交换热量 发生 绝热膨胀 Q 0 对外做功 根据热力学第一定律 U W Q 可知内 能减少 温度降低 温度是分子平均动能的标志 则 A C E 正确 4 关于一定质量的气体 下列说法正确的是 A 气体放出热量 其内能一定减小 B 气体对外做功 其内能一定减小 C 气体的温度降低 每个分子热运动的动能一定减小 D 气体的温度降低 分子热运动的平均动能一定减小 解析 选 D 根据热力学第一定律 U Q W 可知 单纯的一方面
5、 即气体放出热量或者气体对外做功 不能推出其内能一定减小 故 选项 A B 均错误 温度是气体分子热运动平均动能的标志 气体的 温度降低 分子热运动的平均动能一定减小 但每个分子热运动的 动能不一定减小 故选项 C 错误 D 正确 5 多选 2020 大同模拟 如图所示 一定质量的理想气体从状态 A 开始 经历 ABCDE 过程到达状态 E 其中 BA 的延长线经过原点 BC 与横轴平行 DE 与纵轴平行 下列说法正确的是 A AB 过程中气体的体积逐渐减小 B BC 过程中气体从外界吸热 C CD 过程气体内能不变 D DE 过程气体对外界做功 E 状态 A 的体积比状态 E 的体积小 解析
6、 选 B D E 由理想气体状态方程整理得 p T AB 过程 中图象的斜率不变 故气体的体积不变 A 错误 BC 过程为等压过 程 压强不变 T 增大 气体体积增大 气体对外做功 理想气体 的内能随温度升高而增大 由热力学第一定律 U W Q 知气体从 外界吸热 B 正确 CD 过程气体温度升高 内能增大 C 错误 DE 段为等温过程 温度不变 压强降低 由 C 可知 气体体积增大 对外界做功 D 正确 由 C 知 则 p T 图象斜率越小 气体 体积越大 故 E 正确 6 多选 气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用 的气密性装置 其原理图如图所示 座舱 A 与气闸舱 B 之间
7、装有阀 门 K 座舱 A 中充满空气 气闸舱 B 内为真空 航天员从太空返回 气闸舱时 打开阀门 K A 中的气体进入 B 中 最终达到平衡 假设 此过程中系统与外界没有热交换 舱内气体可视为理想气体 下列 说法正确的是 A 气体并没有对外做功 气体内能不变 B B 中气体可自发地全部退回到 A 中 C 气体温度不变 体积增大 压强减小 D 气体体积膨胀 对外做功 内能减小 E 气体体积变大 气体分子单位时间内对舱壁单位面积碰撞的次数 将变少 解析 选 A C E 座舱 A 中空气进入处于真空状态的气闸舱 B 气体并没有对外做功 即 W 0 由热力学第一定律 U W Q 假设此 过程中系统与外
8、界没有热交换 则 Q 0 U 0 则气体内能不变 选项 A 正确 D 错误 按照熵增加原理 B 中气体不可以自发地全部 退回到 A 中 选项 B 错误 作为理想气体 由于气体内能不变 所 以气体温度不变 由理想气体状态方程 C 温度 T 不变 体积 V 增大 则压强 p 减小 选项 C 正确 根据气体压强的微观解释 由 于气体等温膨胀 气体分子的平均动能不变 但由于气体的体积变 大 则气体分子的密集程度减小 则气体分子单位时间内对舱壁单 位面积碰撞的次数将变少 也造成气体压强减小 选项 E 正确 加固训练 多选 2019 东莞模拟 一定质量的理想气体被活塞 封闭在透热的汽缸中 如图所示 不计活
9、塞与汽缸的摩擦 当用外 力向上缓慢拉动活塞的过程中 环境温度保持不变 下列判断正确 的是 A 外力对气体做正功 气体内能增加 吸收热量 B 气体对外做功 内能不变 吸收热量 C 外界对气体做功 内能不变 放出热量 D 气体吸收的热量等于气体对活塞做的功 E 气体分子平均动能不变 压强变小 解析 选 B D E 活塞缓慢上移的过程中 气体膨胀对活塞做 功 而气体温度保持不变 内能不变 由热力学第一定律 U W Q 0 知 Q 0 即吸收热量 故 B D 正确 由于温度保持不 变 故气体分子平均动能不变 气体等温膨胀 由 pV C 知 压强变 小 故 E 正确 7 多选 一定质量的理想气体的压强
10、p 与热力学温度 T 的变化图象 如图所示 下列说法正确的是 A A B 的过程中 气体对外界做功 气体内能增加 B A B 的过程中 气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量 C B C 的过程中 气体体积增大 对外做功 D B C 的过程中 气体对外界放热 内能不变 E B C 的过程中 气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加 解析 选 B D E A 到 B 的过程 是等容升温过程 气体不对外 做功 气体从外界吸收热量 使得气体内能增加 故 A 错误 B 正 确 B 到 C 的过程是等温压缩过程 压强增大 体积减小 外界对 该气体做功 内能不改变 则气体对外界放热 因压强增大 故气 体分子与容
11、器壁每秒碰撞的次数增加 故 C 错误 D E 正确 8 多选 2019 南昌模拟 一定质量的理想气体 从状态 A 变化到 状态 B 再变化到状态 C 其状态变化过程的 p V 图象如图所示 已 知气体处于状态 A 时的温度为 300 K 则下列判断正确的是 A 气体处于状态 B 时的温度是 900 K B 气体处于状态 C 时的温度是 300 K C 从状态 A 变化到状态 C 过程气体内能一直增大 D 从状态 A 变化到状态 B 过程气体放热 E 从状态 B 变化到状态 C 过程气体放热 解析 选 A B E 由题意知 TA 300 K A B 过程为等压变化 则有 代入数据解得 TB 90
12、0 K 选项 A 正确 B C 过程是 等容变化 则有 代入数据解得 TC 300 K 选项 B 正确 从 状态 A 变化到状态 C 过程 气体的温度先升高后降低 则气体的内 能先增大后减小 选项 C 错误 由 A B 气体的温度升高 内能增大 体积增大 气体对外做功 由热力学第一定律 U W Q 知 气体吸 热 选项 D 错误 B C 过程气体的体积不变 不做功 温度降低 气体的内能减小 由热力学第一定律 U W Q 知 气体放热 选项 E 正确 总结提升 1 1 气体做功特点 气体做功特点 1 一般计算等压变化过程的功 即 W p V 然后结合其他条件 利用 U W Q 进行相关计算 2
13、注意符号正负的规定 若研究对象为气体 对气体做功的正负由 气体体积的变化决定 气体体积增大 气体对外界做功 W0 2 2 两点注意 两点注意 1 一定质量的理想气体的内能只与温度有关 与热力学温度成正比 2 理想气体状态变化与内能变化的关系 V 增大 对外做功 W0 T 升高 内能增大 T 降低 内能减小 9 多选 2020 荆州模拟 如图所示 p V 图中的每个方格均为正 方形 一定质量的理想气体从 a 状态沿直线变化到 b 状态 再沿直 线变化到 c 状态 最后沿直线回到 a 状态 则下列说法正确的是 A 从 a 状态变化到 b 状态的过程中气体分子的平均动能先增大后减 小 B 从 a 状
14、态变化到 b 状态的过程中气体的密度不断增大 C 从 b 状态变化到 c 状态的过程中气体一定吸热 D 从 c 状态变化到 a 状态的过程中气体放出的热量一定大于外界对 气体做的功 E 从 c 状态变化到 a 状态的过程中气体的内能不断增大 解析 选 A C D 根据理想气体状态方程 C 从 a 状态变化 到 b 状态的过程中 pV 值先增大后减小 温度 T 也先增大后减小 对 理想气体 温度越高 分子平均动能越大 选项 A 正确 从 a 状态 变化到 b 状态的过程中气体的体积 V 不断增大 气体的密度不断减 小 选项 B 错误 从 b 状态变化到 c 状态的过程中气体做等容变化 外界对气体
15、做的功 W 0 根据查理定律知气体温度不断升高 U 0 由热力学第一定律 U Q W 得 Q 0 即气体一定吸热 选项 C 正确 从 c 状态变化到 a 状态的过程中 气体等压压缩 外界对 气体做的功 W 0 根据盖 吕萨克定律知温度降低 U 0 由热力 学第一定律 U Q W 得 QW 选项 D 正确 E 错误 二 计算题 16 分 需写出规范的解题步骤 10 如图所示的 p V 图象中 一定质量的理想气体由状态 A 经过 ACB 过程至状态 B 气体对外做功 280 J 吸收热量 410 J 气体又从状 态 B 经 BDA 过程回到状态 A 这一过程中外界对气体做功 200 J 则 1 A
16、CB 过程中气体的内能是增加还是减少 变化量是多少 2 BDA 过程中气体是吸热还是放热 吸收或放出的热量是多少 解析 1 ACB 过程中 W1 280 J Q1 410 J 由热力学第一定律得 UB UA W1 Q1 130 J 故 ACB 过程中气体的内能增加了 130 J 2 因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关 BDA 过程中气体内能的变化量 UA UB 130 J 由题意知 W2 200 J 由热力学第一定律得 UA UB W2 Q2 代入数据解得 Q2 330 J 即 BDA 过程中气体放出热量 330 J 答案 1 增加 130 J 2 放热 330 J 加固训练 2018 江苏高考 如图所示 一定质量的理想气体在 状态 A 时压强为 2 0 105 Pa 经历 A B C A 的过程 整个过程 中对外界放出 61 4 J 热量 求该气体在 A B 过程中对外界所做的 功 解析 整个过程中 外界对气体做功 W WAB WCA 且 WCA pA VC VA 由热力学第一定律 U Q W 得 WAB Q WCA 代入数据得 WAB 138 6 J 即气体对外界做的功为 1
