2020版高考物理一轮复习 课后限时集训36 热力学定律与能量守恒定律（含解析）新人教版

课后限时集训(三十六) 热力学定律与能量守恒定律(建议用时：40分钟)基础对点练题组一：热力学定律的理解1(多选)(2019杭州模拟)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能增大B热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成C气体向真空的自由膨胀是不可逆的D热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”E1 kg的0 的冰比1 kg的0 的水的内能小些BCE一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q0，W0，根据UWQ可知，气体的内能减小，选项A错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，选项B正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，选项C正确；热力学第二定律可描述为“热量不能自发地由低温物体传递到高温物体”，选项D错误；1 kg的0 的冰变成1 kg的0 的水要吸收热量，所以选项E正确。2(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ACE气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q0，对外做功，热力学第一定律的表达式为WQU，可知气体的内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确。3(多选)(2019襄阳模拟)下列对热力学定律的理解正确的是()A可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功B由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能C空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D热量不可能由低温物体传给高温物体E如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能可能减少ACE在引起其他影响的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，A正确；由热力学第一定律可知，当W0，Q0时，UWQ，可以等于0，B错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，C正确；热量可以由低温物体传给高温物体，D错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对外做的功大于从外界吸收的热量，则物体的内能减少，E正确。4(多选)关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是()A气体体积增大时，其内能一定减少B外界对气体做功，气体内能可能减少C气体从外界吸收热量，其内能一定增加D气体温度升高，其分子平均动能一定增加E气体温度升高，气体可能向外界放热BDE做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积增大时，可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A、C错误，B正确。温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，其分子平均动能一定增加，故D正确。内能增加，若外界对气体做的功大于内能的增加量，则气体向外放热，故E正确。5(多选)(2019文昌模拟)关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是()A空气相对湿度越大时，水蒸发越慢B物体的温度越高，分子平均动能越大C第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律D空调制冷，是人为的使热量由低温处传到高温处，所以违背了热力学第二定律E一定质量的理想气体压强不变，温度升高时吸收的热量一定大于内能的增加量ABE空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A正确；温度是分子的平均动能的标志，物体的温度越高，分子平均动能越大，故B正确；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，故C错误；空调制冷，是人为的使热量由低温处传到高温处，符合热力学第二定律的内容，故D错误；一定质量的理想气体压强不变，温度升高时体积增大，对外做功，因内能增大，故吸收的热量一定大于内能的增加量，故E正确。6(多选)(2019柳州模拟)下列说法中正确的是()A自然界中能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源B第二类永动机和第一类永动机，都违背了能量守恒定律C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现E液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样有光学各向异性ADE自然界中的能量虽然是守恒的，由热力学第二定律可知，能量集中的各种能量最终将会变为内能而耗散在大气中，从而不能再被利用，故要节约能源，所以A正确；能量守恒定律说明第一类永动机不可能制成，能量守恒的热力学过程具有方向性，即第二类永动机不可能实现，但第二类永动机不违背能量守恒定律，故B错误；根据一定质量的理想气体状态方程恒量可知，若温度T升高，体积V增大且增大的更多，则压强p可能减小，故C错误；浸润现象和不浸润现象都与表面层与表面张力有关，都是分子力作用的表现，故D正确；液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样有光学各向异性，故E正确。7(多选)(2019桂林模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其VT图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是()A过程ab中气体一定吸热BpcpbpaC过程bc中分子势能不断增大D过程bc中每一个分子的速率都减小E过程ca中气体吸收的热量等于对外界做的功ABE由题图知，该理想气体从a到b为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，根据UQW，可知气体一定吸热，选项A正确；从b到c为等压变化，故pcpb，而从a到b为等容变化，根据查理定律pCT，可知温度升高，压强变大，故pbpa，选项B正确；理想气体没有分子势能，选项C错误；从b到c，温度降低，分子的平均动能降低，平均速率减小，但不是每一个分子的速率都减小，选项D错误；从c到a，气体发生等温变化，内能不变，气体对外界做功，吸收热量，根据UQW，气体吸收的热量等于对外界做的功，选项E正确。8(多选)(2019广州模拟)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A当气体温度变化时，气体内能一定变化B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变D若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大E气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关ACE理想气体的内能仅由温度决定，温度变化，气体内能一定变化，A正确。若气体的内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能发生变化，气体的状态可能变化，B错误。由理想气体状态方程C知，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，所以其内能也一定不变，C正确。由理想气体状态方程C知，温度T升高，pV一定增大，但压强不一定增大，D错误。气体绝热压缩或膨胀时，气体不吸热也不放热，气体内能发生变化，温度升高或降低，在非绝热压缩或膨胀过程中，气体内能变化，要吸收或放出热量，由此可知，气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关，E正确。9.(多选)(2019许昌模拟)如图所示，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，BC和DA为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是()AAB过程中，气体对外界做功，吸热BBC过程中，气体分子的平均动能增加CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化E该循环过程中，气体放热ACDAB过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，根据UQW可知气体吸热，A正确。BC过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误。CD过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确。DA过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，D正确。该循环过程中，气体内能不变，对外做功，根据UQW可知气体吸热，E错误。10.(2019济南模拟)质量一定的理想气体完成如图所示的循环，其中AB过程是绝热过程，BC过程是等温过程，则AB过程气体内能_(选填“增加”“减小”或“不变”)，从状态A经C再回到状态A的过程中，气体吸收的热量_(选填“大于”“小于”或“等于”)放出的热量。解析：C到A为等容过程，根据查理定律知，根据题图可知，pApC，所以TATC，B到C为等温过程，TBTC，故TATB，A到B过程气体内能减小。A到B为绝热过程，故与外界无热量交换Q10，内能减少量等于对外做功，U1W1。B到C为等温过程，内能不变，U2W2Q20，体积减小，外界对气体做功，放出的热量Q2W2。C到A为等容过程，故做功W30，内能增加量U3Q3，又TBTC，所以A到B过程内能的减少量等于C到A过程内能的增加量，U1U3，所以吸收的热量Q3U3U1W1。根据pV图线与体积轴所围的面积表示做功大小，A到B过程对外做功大小W1，如图甲所示，B到C过程外界对气体做功大小W2，如图乙所示，A到B过程气体对外做功大于B到C过程外界对气体做功，即W1W2，可得Q3Q2，所以从状态A经C再回到状态A的过程中，气体吸收的热量大于放出的热量。甲乙答案：减小大于考点综合练题组二：热力学定律与气体实验定律的综合11.某种一定质量的理想气体从状态a开始，经过三个过程ab、bc、ca回到原状态。如图所示，状态a时体积是1 m3，压强是1.0105Pa，温度是300 K，求：(1)气体从ca过程外界对气体做功多少？(2)说明bc过程气体吸热小于1.5105 J。解析：(1)ca过程为等压变化Tc600 K，Va1 m3，Ta300 K由，解得Vc2 m3WpV1105 J。(2)bc过程为等温变化W(21)1051 J1.5105 JWUQW，温度不变U0气体吸热Q|W|1.5105 J。答案：(1)1105 J(2)见解析12.如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S。开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0。现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，重力加速度为g。求：(1)外界空气的温度是多少； (2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少。解析：(1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖吕萨克定律有得外界温度TT0T0T0。(2)活塞上升过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W(mgp0S)d根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能UQWQ(mgp0S)d。答案：(1)T0(2)Q(mgp0S)d- 7 -