2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 3热力学定律与能量守恒 沪科版选修3-3.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 3热力学定律与能量守恒 沪科版选修3-31.(xx广州模拟)在各处温度相等的液体中,一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面,上升过程中气泡的体积不断增大,则气泡在上浮过程中()A.内能增大 B.吸收热量C.外界对气泡做功 D.无法判断2.(xx南昌模拟)如图所示,将一绝热汽缸放在水平的平台上,缸内封闭了一定质量的气体,绝热活塞可无摩擦移动,且不漏气。现使平台绕中心轴匀速转动,汽缸和平台相对静止,当缸内气体达到新的平衡时,缸内气体()A.压强减小,内能增大 B.压强、内能都减小C.压强、内能都不变 D.压强增大,内能减小3.(xx开封模拟)单冷型空调器一般用来降低室内温度,其制冷系统与电冰箱的制冷系统结构基本相同。某单冷型空调器的制冷机从低温物体吸收热量Q2,向高温物体放出热量Q1,而外界(压缩机)必须对工作物质做功W,制冷系数=。设某一空调的制冷系数为4,若制冷机每天从房间内部吸收2.0107J的热量,则下列说法正确的是()A.Q1一定等于Q2B.空调的制冷系数越大越耗能C.制冷机每天放出的热量Q1=2.5107JD.制冷机每天放出的热量Q1=5.0106J4.如图所示,内壁光滑的绝热汽缸竖直立于地面上,绝热活塞将一定质量的气体封闭在汽缸中,活塞静止时处于A位置。现将一重物轻轻地放在活塞上,活塞最终静止在B位置。若气体分子间的相互作用力可忽略不计,则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较()A.气体的温度可能相同B.气体的内能可能相同C.单位体积内的气体分子数不变D.单位时间内气体分子撞击单位面积汽缸壁的次数一定增多5.(xx山东高考)下列关于热现象的描述正确的一项是()A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的6.(xx银川模拟)地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)()A.体积减小,温度降低 B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低 D.体积增大,温度不变7.如图所示的p -V图中,一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B,气体对外做功280J,吸收热量410J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中外界对气体做功200J,求：(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少?变化量是多少?(2)BDA过程中气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?8.(xx苏州模拟)(1)(多选)下列说法中正确的是。(填写选项前的字母)A.机械能和内能的转化具有方向性B.大颗粒的盐磨成细盐,就变成了非晶体C.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的D.当温度由20变为40时,物体分子的平均动能应变为原来的2倍(2)首先在显微镜下研究悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动的科学家是英国植物学家,他进行了下面的探究：把有生命的植物花粉悬浮在水中,观察到了花粉在不停地做无规则运动;把保存了上百年的植物标本微粒悬浮在水中,观察到了微粒在不停地做无规则运动;把没有生命的无机物粉末悬浮在水中,观察到了粉末在不停地做无规则运动。由此可说明 。(3)如图所示的圆柱形汽缸固定在水平面上,缸内用活塞密封一定质量的理想气体,已知汽缸的横截面积为S,活塞重为G,大气压强为p0。将活塞固定,使汽缸内气体温度升高1,气体吸收的热量为Q1;如果让活塞可以缓慢自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气,且不计气体的重力),也使汽缸内气体温度升高1,其吸收的热量为Q2。简要说明Q1和Q2哪个大些。求汽缸内气体温度升高1时活塞向上移动的高度h。9.在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9J。图线AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零。求：(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量U1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量U2及其从外界吸收的热量Q2。10.如图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体,p0和T0分别为大气的压强和温度。已知：气体内能U与温度T的关系为U=T,为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;(2)在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q。答案解析1.【解析】选B。因温度不变,故气体内能不变,A错;体积不断增大,气体对外界做功,C错;由热力学第一定律可知,气体一定吸热,B对。2.【解析】选B。由题意知,在平台转动前,缸内气体的压强与外界大气压强相同。当平台转动缸内气体达到新的平衡时,活塞做圆周运动所需向心力是由内外气体的压力差来提供的,由题图可知,缸内气体的压强必小于外界大气压强,即缸内气体的压强减小,而系统又绝热,缸内气体必然膨胀,对外做功,故缸内气体的内能必减小,B正确。3.【解析】选C。Q1=Q2+WQ2,选项A错误;越大,从室内向外传递相同热量时压缩机所需做的功(耗电)越小,越节省能量,选项B错误;又Q1=Q2+=2.5107J,故选项C正确。【加固训练】如图所示,两相同的容器装同体积的水和水银,A、B两球完全相同,分别浸没在水和水银的同一深度,A、B两球用同一种特殊的材料制成,当温度稍升高时,球的体积会明显变大。如果开始时水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢地升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则()A.A球吸收的热量较多 B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多 D.无法确定【解析】选B。小球吸热用于小球内能的增加和膨胀对外做功,对外做功等于液体重力势能的增加。小球的体积增加相同时,水银增加的重力势能大于水增加的重力势能,即B球做功较多,由热力学第一定律可知,B球吸收的热量较多,B正确。4.【解析】选D。活塞在B位置时,气体被压缩,外界对气体做功,而汽缸绝热,由热力学第一定律可知气体内能增大,又因为气体可视为理想气体,故温度升高,A、B错误;由于气体体积变小,则密度变大,所以单位体积内的气体分子数增多,单位时间内气体分子撞击单位面积汽缸壁的次数一定增多,C错误,D正确。5.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)热力学定律的内容及意义;(2)对温度、分子运动论等规律的理解。【解析】选C。根据热力学第二定律可知,热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,因此,热机的效率不可能达到100%,选项A错误;做功是通过能量转化改变系统的内能,热传递是通过能量的转移改变系统的内能,选项B错误;温度是表示热运动的物理量,热传递过程中达到热平衡时,温度相同,选项C正确;单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动表现出统计规律,选项D错误。6.【解析】选C。随着空气团的上升,大气压强也随着减小,那么空气团的体积会增大,空气团对外做功,其内能会减小,因为不计分子势能,所以内能由其温度决定,则其温度会降低。所以空气团的体积增大、温度降低、压强减小。【加固训练】被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿,就会重新鼓起来。这一过程乒乓球内的气体()A.吸热,对外做功,内能不变B.吸热,对外做功,内能增加C.温度升高,体积增大,压强不变D.压强增大,单位体积内分子数增多【解析】选B。乒乓球内的气体吸收热量后,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,A错误,B正确。乒乓球能鼓起来,说明内部气体的压强一定增大,单位体积内分子数减少,C、D均错误。7.【解析】(1)ACB过程中W1=-280J,Q1=410J由热力学第一定律得UB-UA=W1+Q1=130J故ACB过程气体的内能增加了130J。(2)因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关,BDA过程中气体内能的变化量UA-UB=-130J由题意知W2=200J,由热力学第一定律得UA-UB=W2+Q2,代入数值解得Q2=-330J,即BDA过程中气体放出热量330J。答案：(1)增加130J(2)放热330J【总结提升】用热力学第一定律分析问题的方法(1)在运用热力学第一定律的表达式U=W+Q来分析问题时,必须理解它的物理意义,掌握它的符号法则。做功和热传递都可以使物体的内能发生变化。如果物体跟外界同时发生做功和热传递,那么,外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和等于物体内能的增加。(2)按照符号法则将“+”“-”号代入U=W+Q计算或分析问题,如果事先不便确定其正负,可以先假定它为正,在计算出结果以后再做判断。若结果为正,说明与原假设一致,若结果为负,则说明与原假设相反。8.【解析】(1)选A、C。由热力学第二定律知能量的转化具有方向性,A正确;晶体与非晶体的本质区别在于分子的排列,晶体的分子排列是呈点阵结构的,显然大颗粒盐磨成细盐只是盐晶体颗粒变得小了,并不能改变分子的排列规律,B错误;能量的转化是有方向性的,并不是所有能量守恒的过程都能发生,C正确;对于一种给定的物质,其分子平均动能的大小是与热力学温度成正比的,D错误。(2)对有或没有生命的微粒都可以观察到布朗运动,说明布朗运动不是生命物质所特有的现象。(3)定容过程吸收的热量,用于增加气体的内能,U1=Q1;定压过程吸收的热量,用于增加气体的内能和对外做功,U2+|W2|=Q2。又U2=U1,则Q1Q2。气体对外做功|W2|=(p0S+G)h活塞向上移动的高度h=答案：(1)A、C(2)布朗微小颗粒的运动不是生命现象(3)Q1Q29.【解析】(1)由题意知从状态A到状态C的过程,气体发生等容变化该气体对外界做的功W1=0根据热力学第一定律有U1=W1+Q1内能的增量U1=Q1=9J。(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高该气体内能的增量U2=U1=9J根据热力学第一定律有U2=W2+Q2从外界吸收的热量Q2=U2-W2=3J。答案：(1)09J(2)9J3J10.【解题指南】解答本题时可按以下思路进行：(1)气体的状态参量发生变化时,可用气体实验定律进行分析。(2)先计算出外界对封闭气体所做的功及内能的变化,根据热力学第一定律进行分析。【解析】(1)在气体由p=1.2p0下降到p0的过程中,气体体积不变,温度由T=2.4T0变为T1,由查理定律得=在气体温度由T1变为T0的过程中,体积由V减小到V1,气体压强不变,由盖吕萨克定律得=,解得(2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为W=p0(V-V1)在这一过程中,气体内能的减少量为U=(T1-T0)由热力学第一定律得,汽缸内气体放出的热量为Q=W+U,解得Q=p0V+T0答案：(1)V(2)p0V+T0