（課標通用）高考物理一輪復習 作業(yè)54 熱力學定律與能量守恒（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、作業(yè)54　熱力學定律與能量守恒　 　　　　　　　　　　　 一、選擇題 1．(多選)根據你學過的熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是(　　) A．機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能 B．凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體 C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100% D．制冷機在制冷過程中，從室內吸收的熱量少于向室外放出的熱量 E．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以制造出來 解析：機械能可以全部轉

2、化為內能，而內能在引起其他變化時也可以全部轉化為機械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，C正確；由能量守恒知，制冷過程中，從室內吸收的熱量與壓縮機工作時產生的熱量之和等于向室外放出的熱量，故D正確；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能制造出來，E錯誤． 答案：ACD 2．(多選)下列關于熱現(xiàn)象的描述不正確的是(　　) A．根據熱力學定律，熱機的效率

3、不可能達到100% B．做功和熱傳遞都是通過能量轉化的方式改變系統(tǒng)內能的 C．溫度是描述熱運動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同 D．物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動也是無規(guī)則的 E．空調機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內送到溫度較高的室外，所以制冷機的工作不遵守熱力學第二定律 解析：根據熱力學第二定律可知，熱機不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化，因此，熱機的效率不可能達到100%，選項A正確；做功是通過能量轉化改變系統(tǒng)的內能，熱傳遞是通過能量的轉移改變系統(tǒng)的內能，選項B錯誤；溫度是表示熱運動的物理量，熱傳

4、遞過程中達到熱平衡時，溫度相同，選項C正確；一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則的運動，選項D正確；由熱力學第二定律知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響，空調機作為制冷機使用時，消耗電能，將熱量從溫度較低的室內送到溫度較高的室外，選項E錯誤． 答案：BE 3．(潮州朝安區(qū)高三模擬)(多選)對于一定量的氣體，下列說法正確的是(　　) A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和 B．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內能一定增加 E．氣

5、體在等壓膨脹過程中溫度一定升高 解析：氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，A正確；溫度高，氣體分子熱運動就劇烈，B正確；在完全失重的情況下，分子熱運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，C錯誤；做功也可以改變物體的內能，D錯誤；氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高，E正確． 答案：ABE 4．(東北三省四市模擬)(多選)下列說法中正確的是(　　) A．相互間達到熱平衡的兩物體的內能一定相等 B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入火罐內，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地“吸”在皮膚上．其原因是火罐內的氣體體積不變時，溫度降低，壓

6、強減小 C．空調既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向 D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的 解析：相互間達到熱平衡的兩物體的溫度相同，內能不一定相等，故A錯誤；火罐內氣體壓強小于大氣壓強，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據熱力學第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，但在一定外界條件影響下可以實現(xiàn)，故C正確；根據熱力學第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，故D正確． 答案：BCD 5．(洛陽孟津一高檢測)(多選)下列說法正確的是(　　) A．液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離，故

7、液體表面存在張力 B．懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運動，這種運動是分子熱運動 C．把很多小的單晶體放在一起，就變成了非晶體 D．第二類永動機沒有違反能量守恒定律 E．絕對零度不可達到 解析：通常，處于液體表面層的分子較為稀疏，其分子間距較大，液體分子之間的合力表現(xiàn)為平行于液體界面的引力，故A正確；懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運動，這種運動是布朗運動，故B錯誤；把很多小的單晶體放在一起，就變成了多晶體，故C錯誤；第二類永動機沒有違反能量守恒定律，但是違背了熱力學第二定律，故D正確；因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進行相互轉換而不消失，所以絕對零度是不存

8、在的，故E正確． 答案：ADE 圖54－1 6．(多選)一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強隨熱力學溫度的變化如圖54－1所示，則此過程(　　) A．氣體的密度增大 B．外界對氣體做功 C．氣體從外界吸收了熱量 D．氣體的內能不變 E．氣體的內能增加 解析：由題圖可得：從狀態(tài)A到狀態(tài)B，該理想氣體做等溫變化，而壓強變大，由理想氣體狀態(tài)方程＝C，知氣體的體積V減小，由密度公式ρ＝，故氣體的密度增大，選項A正確；由體積減小知，外界對氣體做功，故B正確；由溫度不變知，氣體內能不變，由熱力學第一定律知，氣體向外放熱，故C、E錯誤，D正確． 答案：ABD 7．(東

9、北三省四市協(xié)作體聯(lián)考)(多選)如圖54－2所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內有一定量的稀薄氣體，b內為真空．抽開隔板K后，a內氣體進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) 圖54－2 A．氣體對外界做功，內能減少 B．氣體不做功，內能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 E．單位時間內和單位面積的容器壁碰撞的分子數(shù)目減少 解析：a內氣體向真空膨脹，不對外界做功，故A錯；又因容器絕熱，Q＝0，由熱力學第一定律知，ΔU＝0，故B對；由玻意耳定律知壓強減?。幌”怏w可看作理想氣體，內能不變，則溫度不變，C錯，D、E對． 答案：BDE

10、 8．如圖54－3，一定質量的理想氣體，由狀態(tài)a經過ab過程到達狀態(tài)b或者經過ac過程到達狀態(tài)c.設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac.則(　　) 圖54－3 A．Tb>Tc，Qab>Qac B．Tb>Tc，QabQac D．Tb＝Tc，Qab

11、到b過程吸收熱量Qab＝W＋ΔU，a到c過程吸收熱量Qac＝ΔU，所以Qab>Qac. 答案：C 9．(杭州二中高三月考)(多選)一定質量的理想氣體在下列哪些過程中，一定從外界吸收了熱量(　　) A．溫度保持不變，體積逐漸膨脹 B．體積保持不變，溫度逐漸升高 C．壓強保持不變，體積逐漸收縮 D．溫度逐漸升高，壓強逐漸減小 E．溫度逐漸升高，體積逐漸收縮 解析：體積增大，氣體向外界做功，溫度不變，內能不變，故一定吸收了熱量，A正確；體積不變，氣體對外界不做功，溫度升高，內能增大，則只能氣體吸收熱量，B正確；體積減小，外界對氣體做功，壓強不變，體積減小，則溫度減小，內能減小，故一定

12、向外放出熱量，C錯誤；溫度升高，則內能變大，壓強減小，體積增大，氣體對外界做功，故一定吸收熱量，D正確；溫度升高，內能增大，體積減小，外界對氣體做功，氣體不一定從外界吸收熱量，E錯誤． 答案：ABD 10．(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖54－4所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是(　　) 圖54－4 A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等 B．氣體在狀態(tài)a時的內能大于它在狀態(tài)c時的內能 C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功 D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對

13、外界做的功 E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功 解析：根據題意可知一定量的理想氣體經歷等溫或等壓過程回到原狀態(tài)．再由p－T圖象可知ac的延長線通過原點，所以ac是等容線，則a、c兩點體積相等，故A正確；再由圖象可知Ta>Tc，溫度越高，分子平均動能越大，內能越大，故B正確；cd過程中是等溫變化，故ΔU＝0，又因p增大，V變小，外界對氣體做功．則W＝Q放，故C錯誤；da是等壓線，溫度升高體積增大，氣體對外界做功小于氣體從外界吸收的熱量，故D錯誤；bc是等壓線，da也是等壓線，都有ΔV＝ΔT.bc中外界對氣體做的功W1＝PbΔV1＝C(Tb－Tc)，da中氣體對外

14、界做的功W2＝paΔV2＝C(Ta－Td)＝C(Tb－Tc)，因此bc過程中外界對氣體做的功等于da過程中氣體對外界做的功，故E正確． 答案：ABE 二、非選擇題 圖54－5 11．(云南玉溪期中)一定質量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內，活塞質量為m、橫截面積為S，可沿汽缸壁無摩擦滑動并保持良好的氣密性，整個裝置與外界絕熱，初始時封閉氣體的溫度為T1，活塞距離汽缸底部的高度為H，大氣壓強為p0.現(xiàn)用一電熱絲對氣體緩慢加熱，若此過程中電熱絲傳遞給氣體的熱量為Q，活塞上升的高度為，求： (1)此時氣體的溫度； (2)氣體內能的增加量． 解析：(1)氣體加熱緩慢上升過程中，處于等

15、壓過程， 設上升時溫度為T2，V1＝SH，V2＝S， 由蓋—呂薩克定律得＝，聯(lián)立解得：T2＝T1. (2)上升過程中，根據熱力學第一定律得： ΔU＝Q＋W 式中：W＝－(p0S＋mg) 因此：ΔU＝Q－(p0S＋mg)． 答案：(1)T1　(2)Q－(p0S＋mg) 12．(東北三校聯(lián)考)如圖54－6所示，一個絕熱的汽缸豎直放置，上方有一個絕熱且光滑的活塞，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，隔板將汽缸分成兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B.活塞的質量為m，橫截面積為S，與隔板相距h.現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體A，當氣體吸收熱量Q時，活塞上升了h，此時氣體的溫度為T1.已知大氣

16、壓強為p0，重力加速度為g. 圖54－6 (1)加熱過程中，若A氣體內能增加了ΔE1，求B氣體內能增加量ΔE2； (2)現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當活塞恰好回到原來的位置時A氣體的溫度為T2.求此時添加砂粒的總質量Δm. 解析：(1)B氣體對外做功W＝p1Sh＝(p0S＋mg)h 由熱力學第一定律得ΔE1＋ΔE2＝Q－W 解得ΔE2＝Q－(mg＋p0S)h－ΔE1. (2)B氣體的初狀態(tài) p1＝p0＋，V1＝2hS, T1 B氣體末狀態(tài) p2＝p0＋， V2＝hS, T2 由理想氣體狀態(tài)方程＝ 解得Δm＝ 答案：見解析 13．(鄭州高三質檢)一

17、定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖象如圖54－7所示．已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 ℃，求： 圖54－7 (1)該氣體在狀態(tài)B時的溫度； (2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量． 解析：(1)對于理想氣體：A→B，由查理定律得＝ 即：TB＝TA＝100 K， 所以tB＝TB－273℃＝－173℃. (2)B→C過程由蓋—呂薩克定律得＝， 解得TC＝300 K，所以tC ＝27℃ A、C溫度相等，ΔU＝0 A→C的過程，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得 Q＝ΔU－W＝pΔV＝200 J，即氣體從外界吸熱2

18、00 J. 答案：(1)－173℃　(2)吸熱200 J 14．如圖54－8所示，透熱的汽缸內封有一定質量的理想氣體，缸體質量M＝200 kg，活塞質量m＝10 kg，活塞橫截面積S＝100 cm2.活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣．此時，缸內氣體的溫度為27℃，活塞位于汽缸正中，整個裝置都靜止．已知大氣壓恒為p0＝1.0×105 Pa，重力加速度為g＝10 m/s2.求： 圖54－8 (1)汽缸內氣體的壓強p1； (2)汽缸內氣體的溫度升高到多少時，活塞恰好會靜止在汽缸缸口AB處？此過程中汽缸內的氣體是吸熱還是放熱？ 解析：(1)以汽缸為研究對象，受力分析如圖54－9所示： 圖54－9 列平衡方程：Mg＋p0S＝p1S， 解得：p1＝＝＋1.0×105 Pa＝3.0×105 Pa. (2)設缸內氣體溫度升到t2時，活塞恰好會靜止在汽缸口． 該過程是等壓變化過程，由蓋—呂薩克定律得： ＝，＝， 解得t2＝327℃， 氣體體積增大，對外做功，同時溫度升高內能增大，所以透熱的汽缸一定從外界吸收熱量． 答案：(1)3.0×105 Pa　(2)327℃　吸熱