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1、2022年高考物理一輪復習 分層規(guī)范快練41 熱力學定律與能量守恒 新人教版
1.(多選)下列對熱學相關(guān)知識的判斷中正確的是( )
A.對一定質(zhì)量的氣體加熱,其內(nèi)能一定增大
B.物體溫度升高時,物體內(nèi)的每個分子的速率都將增大
C.對一定質(zhì)量的理想氣體,當它的壓強、體積都增大時,其內(nèi)能一定增大
D.功轉(zhuǎn)化為熱的實際宏觀過程是不可逆過程
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)能變化由做功和熱傳遞共同決定,A錯誤;溫度升高,分子的平均動能增大,部分分子速率也會減小,B錯誤;理想氣體壓強和體積增大.溫度一定增大.內(nèi)能一定增大,C正
2、確;一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的,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)化過程中,品質(zhì)逐漸降低,可利用的能量在逐漸減少,故要節(jié)約能源,E正確.
答案:CDE
2.(多選)根據(jù)熱力學定律,下列說法正確的是( )
A.電冰箱的工作表明,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
B.空調(diào)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
C.科技的不斷進步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機
D.即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失,熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能
E.對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少.形成“能源
3、危機”
解析: 熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞,但不能自發(fā)進行,A正確;空調(diào)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,B正確;不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化,故C錯誤;根據(jù)熱力學第二定律,即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失,熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能,故D正確;對能源的過度消耗將形成“能源危機”,但自然界的總能量守恒,故E錯誤.
答案:ABD
3.[2019·惠州模擬](多選)下列說法中正確的是( )
A.物體自由下落時速度增大,所以物體內(nèi)能也增大
B.物體的機械能為零時內(nèi)能也為零
C.物體的體積減小溫度
4、不變時,物體內(nèi)能不一定減小
D.質(zhì)量、溫度、體積都相等的物體的內(nèi)能不一定相等
E.溫度和質(zhì)量都相同的氫氣和氧氣內(nèi)能不相等
解析:物體的機械能和內(nèi)能是兩個完全不同的概念,物體的動能由物體的宏觀速率決定,而物體內(nèi)分子的動能由分子熱運動的速率決定.分子動能不可能為零(溫度不可能達到絕對零度)而物體的動能可能為零,所以A、B不正確;物體體積減小時,分子間距離減小,但分子勢能可能增加,所以C正確.質(zhì)量、溫度、體積都相等的物體,如果是由不同物質(zhì)組成,分子數(shù)不一定相同,因此,物體內(nèi)能不一定相等,選項D正確;溫度和質(zhì)量都相同的氫氣和氧氣具有相同的分子平均動能,但由于分子數(shù)不相等,分子總動能不相等,分子勢
5、能也不相等,故其內(nèi)能不相等,選項E正確.
答案:CDE
4.(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,在這一過程中,下列說法正確的是( )
A.氣體的體積變小
B.氣體的溫度降低
C.氣體從外界吸收熱量
D.氣體的內(nèi)能增大
E.單位時間內(nèi)碰撞到單位面積容器壁的分子數(shù)減少
解析:從狀態(tài)a到狀態(tài)b,氣體的壓強不變,氣體的溫度升高,則氣體的體積增大,選項A、B錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),氣體的溫度升高,故氣體的內(nèi)能增大,選項D正確;氣體的體積增大,對外做功,W<0,氣體的內(nèi)能變大,由熱力學第一定律ΔU=W+Q,故氣體一定從外界吸熱,選項C正確;因
6、為氣體的溫度升高,分子平均動能增大,而壓強不變,所以單位時間內(nèi)碰撞到單位面積容器壁的分子數(shù)減少,選項E正確.
答案:CDE
5.[2019·甘肅蘭州月考](多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C的狀態(tài)變化過程,則下列說法正確的是( )
A.A→B過程中,壓強不變
B.A→B過程中,外界對氣體做負功
C.B→C過程中,氣體分子間距增大
D.B→C過程中,氣體分子無規(guī)則熱運動變劇烈
E.C→A過程中,氣體對外放熱
解析:A→B過程溫度降低,體積增大,由=c可知壓強變小,則氣體膨脹對外做功,即外界對氣體做負功,則A錯誤,B正確;B→C過程為等容變化,溫度升高,則體積
7、不變,分子運動加劇,C錯誤,D正確.C→A過程為等壓降溫,體積減小,由ΔU=Q+W知Q<0,則氣體放熱,E正確.
答案:BDE
6.(多選)如圖所示,絕熱容器被絕熱隔板K1、卡銷鎖住的絕熱光滑活塞K2隔成a、b、 c三部分,a部分為真空,b部分為一定質(zhì)量的稀薄氣體,且壓強pb
8、:只打開隔板K1,b中氣體向a中真空擴散,氣體不做功,W=0,絕熱容器導致Q=0,由熱力學第一定律知ΔU=W+Q=0,內(nèi)能不變,A錯誤,B正確;只打開隔板K1時,b中氣體內(nèi)能不變,溫度不變,由玻意耳定律pV=C知b中氣體體積增大,壓強減小,C正確;只打開卡銷K2時,由于pb0,但Q′=0,則ΔU′=W′+Q′>0,內(nèi)能增加,E正確,D錯誤.
答案:BCE
7.
氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖所示.玻璃測溫泡A內(nèi)充有理想氣體,通過細玻璃管B和水銀壓強計相連.開始時A處于冰水混合物中,左管C中水銀面在O點處,右管D中水銀面高出O點h
9、1=14 cm.后將A放入待測恒溫槽中,上下移動D,使C中水銀面仍在O點處,測得D中水銀面高出O點h2=44 cm.(已知外界大氣壓為標準大氣壓,標準大氣壓相當于76 cmHg)
(1)恒溫槽的溫度為________℃;
(2)此過程A內(nèi)氣體內(nèi)能________(填 “增大”或“減小”),氣體不對外做功,氣體將________(填“吸熱”或“放熱”).
解析:(1)測溫泡內(nèi)氣體進行等容變化.
p1=p0+h1=76+14=90 cmHg,T1=273 K
p2=p0+h2=76+44=120 cmHg
由=,得T2=T1=×273=364 K=91 ℃
(2)理想氣體的內(nèi)能只與溫
10、度有關(guān),隨著溫度的升高,內(nèi)能將增大,氣體等容變化,做功為0,內(nèi)能的增加要靠吸熱來實現(xiàn).
答案:(1)91 (2)增大 吸熱
[技能提升練]
8.[2019·湖北武漢模擬](多選)如圖所示,在一定質(zhì)量的理想氣體壓強隨體積變化的p-V圖象中,氣體先后經(jīng)歷了ab、bc、cd、da四個過程,其中ab垂直于cd,ab垂直于V軸且與p軸平行,bc、da是兩條等溫線,下列判斷正確的是( )
A.氣體在狀態(tài)a時的溫度低于在狀態(tài)c時的溫度
B.從a→b的過程,氣體分子密集程度不變,分子平均動能增加
C.從a→b→c的過程,氣體密度不斷減小,溫度先升高后不變
D.從c→d的過程,氣體放
11、出的熱量大于外界對氣體做的功
E.從a→b→c→d的過程,設(shè)氣體對外做功為W1,外界對氣體做功為W2,氣體吸熱為Q1,放熱為Q2,則W1-W2
12、、d等溫,內(nèi)能相等,故外界對氣體做的功與氣體放出的熱量相等,E錯誤.
答案:ABD
9.如圖所示,一根兩端開口、橫截面積為S=2 cm2足夠長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).管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞,活塞下封閉著長L=21 cm的氣柱,氣體的溫度為t1=7 ℃,外界大氣壓取p0=1.0×105 Pa(相當于75 cm高的汞柱的壓強).
(1)若在活塞上放一個質(zhì)量為m=0.1 kg的砝碼,保持氣體的溫度t1不變,則平衡后氣柱為多長?(g=10 m/s2)
(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變,對氣體加熱,使其溫度升高到t2=77 ℃,此時氣柱為多長?
(3)若
13、在(2)過程中,氣體吸收的熱量為10 J,則氣體的內(nèi)能增加多少?
解析:(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為
p1=p0=1.0×105 Pa
V1=LS=42 cm3,T1=280 K
末狀態(tài)壓強p2=p0+=1.05×105 Pa
V2=L2S,T2=T1=280 K
根據(jù)玻意耳定律,有p1V1=p2V2,即p1L=p2L2
得L2=L=20 cm.
(2)對氣體加熱后,氣體的壓強不變,p3=p2,V3=L3S,T3=350 K
根據(jù)蓋·呂薩克定律,有=,即=
得L3=L2=25 cm.
(3)氣體對外做的功W=p2Sh=p2S(L3-L2)=1.05 J
根據(jù)熱力學第一定律
14、得ΔU=W+Q=-1.05 J+10 J=8.95 J
即氣體的內(nèi)能增加8.95 J.
答案:(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J
10.一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi),如圖所示水平放置.活塞的質(zhì)量m=20 kg,橫截面積S=100 cm2,活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣,開始使汽缸水平放置,活塞與汽缸底的距離L1=12 cm,離汽缸口的距離L2=3 cm.外界氣溫為27 ℃,大氣壓強為1.0×105 Pa,將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置,待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱,使活塞上表面剛好與汽缸口相平,已知g=10 m/s2,求
(1)此時汽缸的溫度為多少?
15、
(2)在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中,氣體膨脹對外做功,同時吸收Q=370 J的熱量,則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大?
解析:(1)當汽缸水平放置時,
p0=1.0×105 Pa,
V0=L1S,T0=(273+27) K=300 K
當汽缸口朝上,活塞到達汽缸口時,活塞的受力分析如圖所示,有
p1S=p0S+mg
則p1=p0+=1.0×105 Pa+ Pa=1.2×105 Pa
V1=(L1+L2)S
由理想氣體狀態(tài)方程得=
則T1=T0=×300 K=450 K.
(2)當汽缸口向上,未加熱穩(wěn)定時:由玻意耳定律得
p0L1S=p1LS
則L== cm=10 cm
加熱后,氣體做等壓變化,外界對氣體做功為
W=-p0(L1+L2-L)S-mg(L1+L2-L)=-60 J
根據(jù)熱力學第一定律
ΔU=W+Q得ΔU=310 J.
答案:(1)450 K (2)310 J