《2021版高考物理一轮复习课时分层提升练五十热力学定律与能量守恒含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021版高考物理一轮复习课时分层提升练五十热力学定律与能量守恒含解析（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热力学定律与能量守恒(建议用时45分钟)1.(多选)(2020成都模拟)下列说法正确的是() A.分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小B.布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动C.分子力减小时,分子势能不一定减小D.做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的E.第二类永动机虽不违背能量转化与守恒定律,但也是不可能制成的【解析】选A、C、E。分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,故A正确;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的反映,不是分子的运动,故B错误;根据分子力曲线可知,分子距离小于平衡距离时,表现为斥力,距离增大,分子力减小,分子力做正功,分子
2、势能减小;当分子间的距离大于平衡距离时,分子力表现为引力,分子力先增大后减小,距离增大,分子力做负功,分子势能增大,所以分子力减小时,分子势能不一定减小,故C正确。做功和热传递在改变系统内能方面是等价的,故D错误;第二类永动机虽不违背能量守恒定律,但违反热力学第二定律,仍不可能制成,故E正确。2.(多选)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()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.
3、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】选A、D。气体经历等温过程,压强减小,根据pV=C,在此过程,气球内氦气体积逐渐增大,故选项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,选项B错误;在此高空,压强固定,关闭加热装置后,温度降低,根据=C,体积减小,故外界对气体做功,选项C错误;在此高空,压强固定,关闭加热装置后,温度降低,故会对外放热,选项D正确。3.(多选)(2020丽江模拟)下列说法中正确的是()A.布朗运动就是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动B.晶体和非晶体都有固定的熔点C.热量不可能从低温物体传到高温
4、物体D.物体的体积增大,分子势能不一定增加E.一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热【解析】选A、D、E。布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动,能反映液体分子的无规则运动,故A正确;晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故B错误;热量可以自发地由高温物体传到低温物体,在外界的影响下,也可以从低温物体传到高温物体,比如电冰箱,故C错误;当分子间的作用力表现为斥力时,物体的体积增大,分子间距增大,分子力做正功,分子势能减小;当分子间的作用力表现为引力时,物体的体积增大,分子间距增大,分子力做负功,分子势能增加,故D正确;一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大
5、,气体膨胀对外做功,由=C可以知道温度升高,则内能增加,根据热力学第一定律得知气体一定吸热,故E正确。故选A、D、E。4.(多选)如图为某实验器材的结构示意图,金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气,内筒中有水。在水加热升温的过程中,被封闭的空气()A.内能增大B.压强增大C.分子间引力和斥力都减小D.所有分子运动速率都增大【解题指南】解答本题时应从以下四点进行分析:(1)空气体积不变,有W=0;内壁由于水的升温会吸收热量,有Q0。(2)由热力学第一定律U=W+Q判断内能增大。(3)由内能增大进一步判断温度升高,压强变大。(4)分子间的作用力与分子间距有关。【解析】选A、B。空气体积不变,做
6、功为0,即W=0。又因为外壁隔热,而内壁由于水的升温会吸收热量,故Q0, 由热力学第一定律U=W+Q可得U0,内能增加,A正确;空气体积不变,分子数密度不变,气体内能增加,温度升高,分子热运动变剧烈,对器壁撞击加强,故压强变大,B正确;分子间距离不变,故作用力大小不变,C错误;气体温度升高,分子的平均热运动速率加快,不代表每一个分子运动都加快,D错误。5.(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观
7、过程是不可逆过程【解析】选A、C、E。做功和热传递是改变物体内能的两种方式,选项A正确;对某物体做功,物体的内能不一定增加,因为如果放出的热量Q大于外界对物体做的功W,则物体的内能减少,选项B错误;热力学第二定律告诉我们,不可能从单一热源吸收热量,使之完全变为功而不引起其他变化,但在引起其他变化的情况下,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;同理,在引起其他变化的情况下,也可使热量从低温物体传向高温物体,比如电冰箱可使内部低温物体热量传递到冰箱外高温空间,选项D错误;一切与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性,功转变为热的实际宏观过程不可逆,选项E正确。6.(多选)(2019济宁
8、模拟)如图所示,在斯特林循环的p-V图像中,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,AB和CD为等温过程,该循环过程中,下列说法正确的是()A.AB过程中,气体从外界吸收热量B.BC过程中,气体分子的热运动变得更激烈C.CD过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D.DA过程中,内能的增加量等于气体从外界吸收的热量E.AB过程比CD过程气体分子的平均动能小【解析】选A、C、D。理想气体的内能只与温度有关,根据热力学第一定律有U=W+Q判断气体是吸热还是放热;根据图像利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可。AB为等温过程,一定质量的理想气体的温度不变,内
9、能不变,体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量,故A正确;BC过程中为等容变化,一定质量的理想气体的压强减小,温度降低,分子的平均动能减小,气体分子的热运动变慢,故B错误;CD过程为等温过程,一定质量的理想气体的压强增大,体积减小,分子密集程度增大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故C正确;DA过程为等容变化,外界对气体不做功,一定质量的理想气体的压强增大,温度升高,内能的增加量等于气体从外界吸收的热量,故D正确;AB和CD为等温过程,BC过程中为等容变化,一定质量的理想气体的压强减小,温度降低,所以AB过程比CD过程温度高,气体分子的平均动能大,故E错误;故
10、选A、C、D。7.(多选)如图所示,轻质活塞a和b把绝热汽缸分成甲和乙两部分,两部分中分别密封有可视为理想气体的等质量的氢气和氧气。活塞a导热与汽缸壁相连。活塞b绝热可在汽缸内无摩擦滑动,但不漏气,其右方为大气。图中k为加热用的电炉丝,开始时,系统处于平衡状态,两部分中气体的温度和压强皆相同,现接通电源,缓慢加热一段时间后停止加热,系统又达到新的平衡。则下列说法正确的是()A.甲、乙中气体的温度都升高了B.甲、乙中气体的内能的增加量相等C.乙中气体吸收的热量大于其内能的增加D.电炉丝放出的总热量等于甲、乙中气体增加内能的总和E.乙气体中分子在单位时间内对活塞a的碰撞次数一定减小【解析】选A、C
11、、E。甲、乙中密封的气体是等量的,且a是导热的,b是绝热的,所以加热后再次达到新的平衡时,甲、乙中气体的温度一定相同;根据热力学第二定律分析甲、乙中气体的温度;由热力学第一定律分析甲、乙吸收热量和内能的变化关系;压强不变,体积增大,分子在单位时间内对活塞a的碰撞次数一定减小。因为甲、乙中密封的气体是等量的,且a是导热的,b是绝热的,所以加热后再次达到新的平衡时,甲、乙中气体的温度一定相同;由热力学第二定律可知,由甲、乙组成的系统在吸收电炉丝传来的热量后,这一总热量必然有一部分用来增加系统的内能,使得甲、乙气体中的温度升高,故A正确;因为甲、乙中气体升高的温度相同,但两边气体种类不相同,所以甲、
12、乙中气体的内能的增加量不相等,故B错误;根据热力学第一定律,乙中气体吸收的热量加气体对外所做的功等于其内能的增加,故C正确;电炉丝放出的总热量等于甲、乙中气体增加内能的总和再加上b活塞对外界大气做的功,故D错误。甲中的气体温度升高,其压强增加,而b活塞可在汽缸内无摩擦滑动,因此乙中气体的压强始终等于大气压强,根据盖-吕萨克定律,乙体积增大,乙气体中分子在单位时间内对活塞a的碰撞次数一定减小。故E正确;故选A、C、E。8.(多选)如图所示,一定质量的理想气体,由状态A经状态B变化到状态C。设由A到B、由B到C的过程中,外界对气体做的功分别为W1、W2,气体从外界吸收的热量分别为Q1、Q2,则()
13、A.W1=0,W20B.Q10,Q20C.|W1|+|W2|=|Q1|+|Q2|D.|W1|+|W2|0;BC过程为等温变化过程,气体内能不变,即U2=0,又气体压强增大,体积减小,外界对气体做正功W20,据热力学第一定律可知U2=W2+Q2,所以Q2=-W20,A正确;Q10,Q20,B错误;因为Q2=-W20,则|W1|+|W2|Q1|+|Q2|,所以D正确,C错误。故选A、D。9.一定质量的理想气体经历如图所示的AB、BC、CA三个变化过程,设气体在状态A、B时的温度分别为TA和TB,则TA_(选填“大于”“等于”或“小于”)TB;气体从BC的过程中吸热950 J,则此过程中气体内能增加
14、了_J。【解析】根据气体状态方程判断状态A、B的温度,根据W=pV求出气体压力做功,再由热力学第一定律求内能增量。根据=C知,TA=TB从B到C气体发生等压变化,外界对气体做的功为:W=-pV=-4105(4-2)10-3 J=-800 J根据热力学第一定律有:U=Q+W得:U=950 J+(-800 J)=150 J答案:等于15010.如图所示,在汽缸右侧封闭一定质量的理想气体,压强与大气压强相同。把汽缸和活塞固定,使汽缸内气体升高到一定的温度,气体吸收的热量为Q1,气体的内能为U1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气),也使汽缸内气体温度升高相同温度,其吸收的热量为Q2,气体的内能为U2,则Q1_Q2,U1_U2。(均选填“大于”“等于”或“小于”)【解析】一定量的理想气体的内能由温度决定,温度变化量相同,物体内能变化相同;根据题意判断气体做功情况,应用热力学第一定律分析答题。一定量的气体的内能由温度决定,两种情况下气体温度变化情况相同,气体内能变化量相等,即:U1=U2=U;第一种情况,汽缸与活塞都固定不动,气体体积不变,气体不做功,W1=0;第二种情况,活塞自由移动,气体体积增大,气体对外做功,W2UQ1。答案:小于等于11.如图为一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T的变化关
