2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第十三章第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律課時(shí)作業(yè)含解析

PAGEPAGE1熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、選擇題1．(2024·河北唐山模擬)依據(jù)熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．其次類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，因此不行能制成B．效率為100%的熱機(jī)是不行能制成的C．電冰箱的工作過(guò)程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞D．從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣κ翘岣邫C(jī)械效率的常用手段E．汲取了熱量的物體，其內(nèi)能也不肯定增加解析：其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因它違反了熱力學(xué)其次定律，故A錯(cuò)誤；效率為100%的熱機(jī)是不行能制成的，故B正確；電冰箱的工作過(guò)程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，故C正確；從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兏遣恍心軐?shí)現(xiàn)的，它不是提高機(jī)械效率的常用手段，故D錯(cuò)誤；變更內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，汲取了熱量的物體，其內(nèi)能也不肯定增加，E正確．答案：BCE2．(2024·吉林長(zhǎng)春質(zhì)檢)下列各說(shuō)法正確的是()A．氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力B．對(duì)于同一志向氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C．熱量總是自發(fā)地從分子平均動(dòng)能大的物體傳遞到分子平均動(dòng)能小的物體D．用活塞壓縮汽缸內(nèi)的志向氣體，對(duì)氣體做了3.0×105J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105JE．飽和汽壓與分子密度有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)解析：氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，故對(duì)于同一志向氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；分子的平均動(dòng)能大，則說(shuō)明物體的溫度高，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，選項(xiàng)C正確；用活塞壓縮汽缸內(nèi)的志向氣體，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，對(duì)氣體做了3.0×105J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105J，選項(xiàng)D正確；飽和汽壓與溫度有關(guān)，且隨著溫度的上升而增大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：BCD3．下列對(duì)熱學(xué)相關(guān)學(xué)問(wèn)的推斷中正確的是()A．對(duì)肯定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能肯定增大B．物體溫度上升時(shí)，物體內(nèi)的每個(gè)分子的速率都將增大C．對(duì)肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，其內(nèi)能肯定增大D．功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是不行逆過(guò)程E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源解析：氣體內(nèi)能變更由做功和熱傳遞共同確定，A錯(cuò)誤；溫度上升，分子的平均動(dòng)能增大，部分分子速率也會(huì)減小，B錯(cuò)誤；志向氣體壓強(qiáng)和體積增大，溫度肯定增大，內(nèi)能肯定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不行逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的，但能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，品質(zhì)漸漸降低，可利用的能量在漸漸削減，故要節(jié)約能源，E正確．答案：CDE4．關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說(shuō)法正確的是()A．熱力學(xué)第肯定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的體現(xiàn)，否定了創(chuàng)建和殲滅能量的可能性，告知我們第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成B．熱力學(xué)其次定律反映了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都具有方向性，告知我們其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成C．做功和熱傳遞都能變更物體的內(nèi)能，依據(jù)最終的結(jié)果可以區(qū)分是做功還是熱傳遞使物體溫度上升的D．熱力學(xué)第肯定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，熱力學(xué)其次定律指出內(nèi)能不行能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故二者是相互沖突的E．熱力學(xué)第肯定律和熱力學(xué)其次定律分別從不同的角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程所遵循的規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)解析：做功和熱傳遞都能變更物體的內(nèi)能，依據(jù)最終的結(jié)果無(wú)法推斷是做功還是熱傳遞使物體溫度上升的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱力學(xué)第肯定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，熱力學(xué)其次定律則指出了能量轉(zhuǎn)化的方向性，二者并不沖突，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABE5．關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法中正確的是()A．物體汲取熱量，內(nèi)能肯定增大B．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能肯定削減C．物體體積變更，內(nèi)能可能不變D．不行能從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣．質(zhì)量相同的0℃的水的內(nèi)能比0℃的冰的內(nèi)能大解析：物體汲取熱量，若同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能削減，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能肯定削減，選項(xiàng)B正確；物體體積變更，例如志向氣體體積變更，只要溫度不變，其內(nèi)能不變，選項(xiàng)C正確；可以從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣Γ菚?huì)引起其他變更，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；0℃的水變成0℃的冰須要放出熱量，故質(zhì)量相同的0℃的水的內(nèi)能比0℃的冰的內(nèi)能大，選項(xiàng)E正確．答案：BCE6．(2024·廣西桂林模擬)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其V-T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列推斷正確的是()A．過(guò)程ab中氣體肯定吸熱B．pc＝pb>paC．過(guò)程bc中分子勢(shì)能不斷增大D．過(guò)程bc中每一個(gè)分子的速率都減小E．過(guò)程ca中氣體汲取的熱量等于對(duì)外界做的功解析：由題圖知，該志向氣體從a到b為等容變更，外界對(duì)氣體做功為零，溫度上升，內(nèi)能增大，依據(jù)ΔU＝Q＋W，可知?dú)怏w肯定吸熱，選項(xiàng)A正確；從b到c為等壓變更，故pc＝pb，而從a到b為等容變更，依據(jù)查理定律p＝CT，可知溫度上升，壓強(qiáng)變大，故pb>pa，選項(xiàng)B正確；志向氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從b到c，溫度降低，分子的平均動(dòng)能降低，平均速率減小，但不是每一個(gè)分子的速率都減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；從c到a，氣體發(fā)生等溫變更，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外界做功，汲取熱量，依據(jù)ΔU＝Q＋W可知，氣體汲取的熱量等于對(duì)外界做的功，選項(xiàng)E正確．答案：ABE7．(2024·高考全國(guó)卷Ⅰ)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸減小B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功C．過(guò)程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小解析：由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb>pa，即過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過(guò)程②中氣體體積增大，所以過(guò)程②中氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)B正確；過(guò)程④中氣體體積不變，氣體對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，過(guò)程④中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確；由b到c的過(guò)程，作過(guò)狀態(tài)b、c的等壓線，分析可得pb>pc，由c到d的過(guò)程，溫度不變，Vc<Vd，所以pc>pd，所以pb>pc>pd，選項(xiàng)E正確．答案：BDE二、非選擇題8．如圖所示，圓柱形容器內(nèi)用活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為p0.若活塞固定，封閉氣體溫度上升1℃，需汲取的熱量為Q1；若活塞不固定，仍使封閉氣體溫度上升1℃，需汲取的熱量為Q2.不計(jì)一切摩擦，在活塞可自由移動(dòng)時(shí)，封閉氣體溫度上升1℃，活塞上升的高度h應(yīng)為多少？解析：活塞固定時(shí)，由熱力學(xué)第肯定律，氣體增加的內(nèi)能ΔU＝Q1，活塞不固定時(shí)，設(shè)外界對(duì)氣體做功為W，活塞上升的高度為h，則ΔU＝Q2＋W＝Q2－(p0Sh＋Gh)故h＝eq\f(Q2－Q1,p0S＋G).答案：eq\f(Q2－Q1,p0S＋G)9．(2024·湖北黃岡高三適應(yīng)性考試)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從A狀態(tài)經(jīng)過(guò)一系列的變更，最終回到A狀態(tài)，已知A狀態(tài)的溫度為27℃，求C狀態(tài)的溫度以及全過(guò)程中氣體吸(放)熱量．解析：氣體由A到B過(guò)程：初狀態(tài)：pA＝1×105Pa，TA＝300K，VA＝10L末狀態(tài)：pB＝2×105Pa，VB＝20L由志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pBVB,TB)可得TB＝1200KB到C過(guò)程為等容變更，有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)可得TC＝2400KtC＝(2400－273)℃＝2127℃整個(gè)過(guò)程中氣體溫度不變，即ΔU＝Q＋W＝0由p-V圖象可知外界對(duì)氣體做的功等于A、B、C、D四點(diǎn)所組成的四邊形的面積，由幾何學(xué)問(wèn)知W＝1.5×103J則Q＝－1.5×103J，即氣體放出熱量為1.5×103J答案：2127℃氣體放出熱量為1.5×103J10．將如圖所示的裝置的右端部分汽缸B置于溫度始終保持不變的環(huán)境中，絕熱汽缸A和導(dǎo)熱汽缸B均固定在地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無(wú)摩擦，起先時(shí)兩形態(tài)相同的長(zhǎng)方體汽缸內(nèi)裝有志向氣體，壓強(qiáng)均為p0、體積均為V0、溫度均為T0，緩慢加熱A中氣體，使汽缸A的溫度上升到1.5T0，穩(wěn)定后，求：(1)汽缸A中氣體的壓強(qiáng)pA以及汽缸B中氣體的體積VB；(2)此過(guò)程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說(shuō)明．解析：(1)因?yàn)榇藭r(shí)活塞處于平衡狀態(tài)，依據(jù)平衡條件可知pA＝pB，選汽缸A中氣體為探討對(duì)象，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得p0V0·eq\f(1,T0)＝pAVA·eq\f(1,1.5T0)，選汽缸B中氣體為探討對(duì)象，依據(jù)玻意耳定律得p0V0＝pBVB，又因?yàn)?V0＝VA＋VB，聯(lián)立得pA＝pB＝1.25p0，VB＝0.8V0.(2)因?yàn)锽中氣體溫度不變，所以內(nèi)能不變，活塞對(duì)B中氣體做正功，由熱力學(xué)第肯定律可知?dú)怏w放熱．答案：(1)1.25p00.8V0(2)見(jiàn)解析11．(2024·山東青島高三質(zhì)檢)如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S＝2cm2足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)．管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa(相當(dāng)于75cm高的汞柱的壓強(qiáng))．g取10m/s2.(1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長(zhǎng)？(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度上升到t2＝77℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？(3)若在(2)過(guò)程中，氣體汲取的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)：p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)：p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa，V2＝L2S，T2＝T1＝280K依據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm.(2)對(duì)氣體加熱過(guò)程中，氣體的壓