2020版高考物理大一轮复习 基础课3 热力学定律与能量守恒定律训练（含解析）教科版选修3-3.doc

基础课3热力学定律与能量守恒定律一、选择题(以下每小题均为多项选择题)1下列关于热力学第二定律的说法中正确的是()A所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能D气体向真空的自由膨胀是可逆的E热运动的宏观过程有一定的方向性解析符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生，选项A错误；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，选项B正确；机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能，选项C正确；气体向真空的自由膨胀是不可逆的，选项D错误；热运动的宏观过程有一定的方向性，选项E正确。答案BCE2下列对热学相关知识的判断中正确的是()A对一定质量的气体加热，其内能一定增大B物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大C对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大D功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程E自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源 解析气体内能变化由做功和热传递共同决定，A错误；温度升高，分子的平均动能增大，部分分子速率也会减小，B错误；理想气体压强和体积增大，温度一定增大，内能一定增大，C正确；一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，D正确；自然界中的能量在数量上是守恒的，但能量在转化过程中，品质逐渐降低，可利用的能量在逐渐减少，故要节约能源，E正确。答案CDE3关于物体的内能，以下说法中正确的是()A物体吸收热量，内能一定增大B物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少C物体体积改变，内能可能不变D不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功E质量相同的0 的水的内能比0 的冰的内能大解析物体吸收热量，若同时对外做功，其内能可能减少，选项A错误；根据热力学第一定律，物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，选项B正确；物体体积改变，例如理想气体体积改变，只要温度不变，其内能不变，选项C正确；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他变化，选项D错误；0 的水变成0 的冰需要放出热量，故质量相同的0 的水的内能比0 的冰的内能大，选项E正确。答案BCE4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解析气体喷出时，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WU，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。答案ACE5(2017河南、河北、山西联考)下列说法正确的是()A分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大B当分子间的作用力表现为引力时，随分子间距离的增大分子势能增大C一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量D一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量E熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度解析分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，选项A错误；当分子间的作用力表现为引力时，随分子间距离的增大分子势能增大，选项B正确；一定质量的理想气体发生等温膨胀，温度不变，内能不变，对外做功，一定从外界吸收热量，选项C正确；一定质量的理想气体发生等压膨胀，对外做功，根据盖吕萨克定律，等压膨胀，温度一定升高，内能增大，一定吸收热量，选项D错误；熵是系统内分子运动无序性的量度，其大小可以反映物体内分子运动的无序程度，选项E正确。答案BCE6下列有关热学的说法中正确的是()A气体放出热量，其分子的平均动能一定减小B气体温度升高，分子的平均动能一定增大C随着科技的进步，物体的温度可以降低到300 D热量可以从低温物体传递到高温物体E对物体做功，物体的内能可能减小 解析由热力学第一定律可知，气体放出热量，其内能不一定减小，温度不一定降低，故分子平均动能不一定减小，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，选项B正确；根据热力学第三定律可知，绝对零度(273 )是不可能达到的，所以300 是不可能达到的，选项C错误；在一定的条件下，热量可以从低温物体传递到高温物体，选项D正确；根据热力学第一定律可知，对物体做功的同时，若物体向外界放出热量，其内能可能减小，选项E正确。答案BDE7在一个标准大气压下，1 g水在沸腾时吸收了2 260 J的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170 J的功。已知阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，水的摩尔质量M18 g/mol。下列说法中正确的是()A分子间的平均距离增大B水分子的热运动变得更剧烈了C水分子总势能的变化量为2 090 JD在整个过程中能量是不守恒的E1 g水所含的分子数为3.31022个解析液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A正确；温度是分子热运动剧烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的剧烈程度是相同的，选项B错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，根据热力学第一定律UQW，可得水的内能的变化量U2 260 J170 J2 090 J，即水的内能增大2 090 J，则水分子的总势能增大了2 090 J，选项C正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D错误；1 g水所含的分子数为nNA6.010233.31022(个)，选项E正确。答案ACE二、非选择题8如图1所示，为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。求图1(1)大气压强p0(用“cmHg”做压强单位)；(2)此过程中外界对烧瓶内的气体_(填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将_(填“吸热”或“放热”)。解析(1)设大气压强为p0初状态：p1p0，V1800 mL注入水后：p2p0p，V2600 mL由玻意耳定律得：p1V1p2V2解得：p075 cmHg。(2)气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律知，应对外放热。答案(1)75 cmHg(2)做正功放热9一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能怎样发生变化？变化了多少？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，气体的内能增加了160 J。(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能应减少，其减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，则从状态2到状态1的内能应减少160 J，即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J。答案(1)增加160 J(2)外界对气体做功80 J10(2016山西忻州一中等四校联考)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的pV图像如图2所示。已知该气体在状态A时的温度为27 。图2(1)求该气体在状态B、C时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？解析(1)气体从状态A到状态B做等容变化，由查理定律有，解得TB200 K，即tB73 ；气体从状态B到状态C做等压变化，由盖吕萨克定律有，解得TC300 K，即tC27 。(2)因为状态A和状态C温度相等，且理想气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中U0，由热力学第一定律UQW得QW。在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，故WpBV200 J。即QW200 J，是正值，所以气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸收的热量Q200 J。答案(1)73 27 (2)吸收热量200 J11(2017潍坊模拟)如图3所示在绝热汽缸内，有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27 ，封闭气柱长9 cm，活塞横截面积S50 cm2。现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热22 J，稳定后气体温度变为127 。已知大气压强等于105 Pa，求：图3(1)加热后活塞到汽缸底端的距离；(2)此过程中气体内能改变了多少。解析(1)取被封闭的气体为研究的对象，开始时气体的体积为L1S，温度为：T1(27327) K300 K，末状态的体积为：L2S，温度为：T2(273127) K400 K气体做等压变化，则：代入数据得：L212 cm。(2)在该过程中，气体对外做功：WFLp0S(L2L1)10550104(129)102 J15 J，由热力学第一定律：UQW22 J15 J7 J。答案(1)12 cm(2)7 J