2019-2020年高三物理一轮总复习（选修3-3）3热力学定律与能量守恒课时作业新人教版.doc

2019-2020年高三物理一轮总复习（选修3-3）3热力学定律与能量守恒课时作业新人教版一、选择题1(xx广州模拟)子弹射入静止于光滑水平地面上的木块，则()A做功使木块的内能增大B热传递使木块的动能增大C子弹损失的机械能等于木块增加的内能D子弹损失的机械能等于木块增加的动能【解析】子弹与木块之间的摩擦力做功，使子弹和木块的内能都增大，A项正确，B项错；子弹损失的能量转化为木块的动能以及系统的内能，故C、D项错【答案】A2.固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是()A气体对外做功，气体内能不变B气体对外做功，气体内能减小C外界对气体做功，气体内能不变D气体从外界吸热，气体内能减小【解析】因汽缸导热性良好，故气体温度等于环境温度，因环境温度不变，故气体温度不变，内能不变；又因为气体体积增大，故气体对外做功，所以选项A正确【答案】A3某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力关于实际气体的下列说法中正确的是()A若密闭容器沿竖直方向向上做加速直线运动，则密闭容器内的气体只对器壁的底部有作用力B若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C若容器绝热，气体被压缩，外界对气体做功，则气体的每个分子动能一定增加D若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的平均动能一定不变【解析】本题考查气体压强，物体内能及热力学第一定律，意在考查学生的分析应用能力密闭容器沿竖直方向向上做加速直线运动的情况下，密闭容器内的气体对整个容器器壁各处压强仍相同，对整个器壁都有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，由于器壁绝热，故气体既不吸热也不放热，根据热力学第一定律，气体内能增大，而气体的分子势能减小，故气体的分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能均增大，故C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子平均动能一定减小，即D错误【答案】B4(多选)根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是()A可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小C布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈D利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的【解析】根据热力学第二定律知机械能可以完全转化为内能，而内能向机械能的转化是有条件的，A项错温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，而气体压强大小宏观上取决于气体的温度与体积，温度升高，若体积增大，气体的压强可能减小，B项正确布朗运动是布朗颗粒的运动而非液体分子的运动，但它反映了液体分子运动的无规则性，温度越高，布朗运动越显著，C项错误利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，理论上满足热力学第一、第二定律，这在原理上是可行的，D项正确【答案】BD5(多选)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B一定量100 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加C对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，则压强必然增大【解析】气体失去容器约束会散开是因为气体分子可以充满整个空间而不是分子间有势能的缘故，所以A错误.100 的水变为100 的水蒸气，温度未变，分子平均动能未变，但由于吸热，内能增加，所以分子势能增加，所以B正确气体压强不变，体积增大则温度升高，对外做功且温度又升高，所以气体一定从外界吸热，C正确气体温度升高，平均动能增大，但体积如何变化不确定；单位面积、单位时间内的冲击次数如何变化也不确定，因此选项D是错误的【答案】BC6(多选)下列说法正确的是()A理想气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变B气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力C热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体D机械能不可能全部转化为内能，内能也不可能全部转化为机械能【解析】本题考查热学知识，意在考查学生对分子动理论、热力学第二定律的理解理想气体没有分子间势能，选项A错误；气体压强本质上就是大量气体分子碰撞器壁，在单位面积上的平均作用力，选项B正确；热力学第二定律可以理解为热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，或机械能可以全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，故选项C正确【答案】BC7(多选)(xx石家庄模拟)以下说法中正确的是()A在教室内空气中的氮气和氧气的分子平均动能相同B用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52 J，这时空气的内能增加了76 J，则空气从外界吸热128 JC有一分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b，当a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小D显微镜下观察到的布朗运动是液体分子的无规则运动E一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的【解析】在教室内空气中的氮气和氧气的温度相等，分子的平均动能相同，选项A正确；用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52 J，这时空气的内能增加了76 J，根据热力学第一定律UWQ，可知，空气从外界吸收的热量QUW76 J52 J24 J，选项B错误；a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小，选项C正确；显微镜下观察到的布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，选项D错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的，选项E正确【答案】ACE8.(多选)如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中()A汽缸内每个分子的动能都增大B封闭气体对外做功C汽缸内单位体积内的分子数增多D封闭气体吸收热量E汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少【解析】在这个过程中，封闭气体的温度升高，压强不变，体积肯定增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，选项A错误；气体体积增大，气体对外做功，选项B正确；气体体积增大，汽缸内单位体积内的分子数减少，选项C错误；封闭气体的温度升高，内能增加，封闭气体对外做功，其一定吸收热量，选项D正确；气体分子平均动能增大，压强不变，汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，选项E正确【答案】BDE9(多选)如图所示是一定质量的理想气体的状态变化图线，下列说法正确的是()A由状态A变化到状态B，气体分子的平均动能增大B由状态B变化到状态C，气体密度增大C由状态A变化到状态C，气体内能不变D由A经B到C的过程与由A经D到C的过程，气体对外做功相同E由A经B到C、由A经D到C、由A直接到C的三个过程中，气体均吸热，但是吸热量不同【解析】由状态A变化到状态B，温度升高，气体分子的平均动能增大，选项A正确；由状态B变化到状态C，气体的体积和质量都不变，密度不变，选项B错误；由状态A变化到状态C，体积和压强均增大，温度升高，内能增大，选项C错误；pV图线与坐标轴围成的面积表示做的功，图中两过程线下的面积不同，因而做功不同，选项D错误；选项E中的三个过程内能增量相同，但气体对外做功不同，由热力学第一定律可知，吸收热量不同，选项E正确【答案】AE10某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A对外做正功，分子的平均动能减小B对外做正功，内能增大C对外做负功，分子的平均动能增大D对外做负功，内能减小【解析】开箱时汽缸内气体膨胀，对外做功，气体与外界无热交换即Q0，由热力学第一定律UWQ.知U0，内能减少；因忽略气体分子间相互作用，无分子势能，所以气体温度降低，分子的平均动能减少，故答案为A.【答案】A二、非选择题11太空宇航员的航天服能保持与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境若在地面上航天服内气体的压强为p0，体积为2 L，温度为T0，到达太空后由于外部气压降低，航天服急剧膨胀，内部气体体积增大为4 L(所研究气体视为理想气体)(1)宇航员由地面到太空的过程中，若不采取任何措施，航天服内气体内能_(填“增大”、“减小”或“不变”)，为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体_(填“制冷”或“加热”)(2)试求在太空中航天服内气体的压强【解析】(1)宇航员由地面到太空，若不采取任何措施，由于外部气压降低，航天服内气体体积增大，气体对外做功，内能减小为使航天服内气体保持恒温，即保持内能不变，需要给内部气体加热(2)研究航天服内的气体，在地面时有p1p0，V12 L；升到太空后有V24 L；根据玻意耳定律可知p1V1p2V2，解得p20.5p0.【答案】(1)减小加热(2)0.5p012.在一个密闭的汽缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A变化到状态B的VT图象，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A点的压强为p1.0105 Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q7.0102 J，求此过程中气体内能的增量U.【解析】由AB的反向延长线经过坐标原点可以判断，理想气体经历的是等压变化，由盖吕萨克定律得：解得：VB8.0103 m3气体对外界做功，故Wp(VBVA)1.0105(8.01036.0103) J2102 J根据热力学第一定律：UQW解得：U7.0102 J2.0102 J5.0102 J【答案】见解析13.在如图所示的pV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280 J，吸收热量410 J；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200 J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？【解析】(1)ACB过程中W1280 J，Q1410 J由热力学第一定律得UBUAW1Q1130 J故ACB过程中气体的内能增加了130 J(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UAUB130 J由题意知W2200 J，由热力学第一定律得UAUBW2Q2代入数据解得Q2330 J即BDA过程中气体放出热量330 J【答案】见解析14.如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，气体最初的压强为，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g.求：(1)活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V；(2)整个过程中通过缸壁传递的热量Q.(一定质量理想气体的内能仅由温度决定)【解析】(1)设活塞在B处时被封闭气体的压强为p，活塞受力平衡，则p0SmgpS解得pp0由玻意耳定律p0V0pV得气体体积V(2)由于气体的温度不变，则内能的变化U0由能量守恒定律可得Q(p0Smg)h活塞下降的高度为h通过缸壁传递的热量QV0【答案】(1)(2)V0