2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)54 熱力學(xué)定律與能量守恒（含解析）

作業(yè)54熱力學(xué)定律與能量守恒7一、選擇題1(多選)根據(jù)你學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是()A機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%D制冷機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量E第一類永動機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動機(jī)可以制造出來解析：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，C正確；由能量守恒知，制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量與壓縮機(jī)工作時產(chǎn)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(jī)違背能量守恒定律，第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動機(jī)不可能制造出來，E錯誤答案：ACD2(多選)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述不正確的是()A根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%B做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C溫度是描述熱運(yùn)動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達(dá)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(yùn)動是無規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動也是無規(guī)則的E空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作不遵守?zé)崃W(xué)第二定律解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)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(jī)的效率不可能達(dá)到100%，選項(xiàng)A正確；做功是通過能量轉(zhuǎn)化改變系統(tǒng)的內(nèi)能，熱傳遞是通過能量的轉(zhuǎn)移改變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項(xiàng)B錯誤；溫度是表示熱運(yùn)動的物理量，熱傳遞過程中達(dá)到熱平衡時，溫度相同，選項(xiàng)C正確；一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動，選項(xiàng)D正確；由熱力學(xué)第二定律知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時，消耗電能，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，選項(xiàng)E錯誤答案：BE3(2019年潮州朝安區(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(dá)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(yùn)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(qiáng)為零D氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E氣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(dá)的空間的體積，A正確；溫度高，氣體分子熱運(yùn)動就劇烈，B正確；在完全失重的情況下，分子熱運(yùn)動不停息，氣體對容器壁的壓強(qiáng)不為零，C錯誤；做功也可以改變物體的內(nèi)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：ABE4(2019年東北三省四市模擬)(多選)下列說法中正確的是()A相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)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(diǎn)燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)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(nèi)的氣體體積不變時，溫度降低，壓強(qiáng)減小C空調(diào)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(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的解析：相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同，內(nèi)能不一定相等，故A錯誤；火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)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(shí)現(xiàn)，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的，故D正確答案：BCD5(2019年洛陽孟津一高檢測)(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(nèi)部分子間距離，故液體表面存在張力B懸浮在液體中的固體小顆粒會不停地做無規(guī)則的運(yùn)動，這種運(yùn)動是分子熱運(yùn)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(jī)沒有違反能量守恒定律E絕對零度不可達(dá)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(yùn)動，這種運(yùn)動是布朗運(yùn)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(jī)沒有違反能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，故D正確；因?yàn)槿魏慰臻g必然存有能量和熱量，也不斷進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換而不消失，所以絕對零度是不存在的，故E正確答案：ADE圖5416(多選)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強(qiáng)隨熱力學(xué)溫度的變化如圖541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(nèi)能不變E氣體的內(nèi)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(qiáng)變大，由理想氣體狀態(tài)方程C，知?dú)怏w的體積V減小，由密度公式，故氣體的密度增大，選項(xiàng)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(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體向外放熱，故C、E錯誤，D正確答案：ABD7(2019年東北三省四市協(xié)作體聯(lián)考)(多選)如圖542所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)在此過程中()圖542A氣體對外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變E單位時間內(nèi)和單位面積的容器壁碰撞的分子數(shù)目減少解析：a內(nèi)氣體向真空膨脹，不對外界做功，故A錯；又因容器絕熱，Q0，由熱力學(xué)第一定律知，U0，故B對；由玻意耳定律知壓強(qiáng)減小；稀薄氣體可看作理想氣體，內(nèi)能不變，則溫度不變，C錯，D、E對答案：BDE8如圖543，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)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543ATb>Tc，Qab>QacBTb>Tc，Qab<QacCTbTc，Qab>QacDTbTc，Qab<Qac解析：一定質(zhì)量的理想氣體a到c是等容變化，有常數(shù)，a到b是等壓變化，有常數(shù)，從圖線信息知道，c和b溫度都是a的兩倍有Ta<TbTc.溫度變化相同，即氣體內(nèi)能增量相同由于a到b過程是體積膨脹，氣體要對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，a到b過程吸收熱量QabWU，a到c過程吸收熱量QacU，所以Qab>Qac.答案：C9(2019年杭州二中高三月考)(多選)一定質(zhì)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(qiáng)保持不變，體積逐漸收縮D溫度逐漸升高，壓強(qiáng)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(nèi)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(nèi)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(qiáng)不變，體積減小，則溫度減小，內(nèi)能減小，故一定向外放出熱量，C錯誤；溫度升高，則內(nèi)能變大，壓強(qiáng)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(nèi)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：ABD10(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖544所示，其中對角線ac的延長線過原點(diǎn)O.下列判斷正確的是()圖544A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(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)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(jù)題意可知一定量的理想氣體經(jīng)歷等溫或等壓過程回到原狀態(tài)再由pT圖象可知ac的延長線通過原點(diǎn)，所以ac是等容線，則a、c兩點(diǎn)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(nèi)能越大，故B正確；cd過程中是等溫變化，故U0，又因p增大，V變小，外界對氣體做功則WQ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VT.bc中外界對氣體做的功W1PbV1C(TbTc)，da中氣體對外界做的功W2paV2C(TaTd)C(TbTc)，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54511(2019年云南玉溪期中)一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi)，活塞質(zhì)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(qiáng)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(nèi)能的增加量解析：(1)氣體加熱緩慢上升過程中，處于等壓過程，設(shè)上升時溫度為T2，V1SH，V2S，由蓋呂薩克定律得，聯(lián)立解得：T2T1.(2)上升過程中，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：UQW式中：W(p0Smg)因此：UQ(p0Smg)答案：(1)T1(2)Q(p0Smg)12(2019年東北三校聯(lián)考)如圖546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(dǎo)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(zhì)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(dāng)氣體吸收熱量Q時，活塞上升了h，此時氣體的溫度為T1.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.圖546(1)加熱過程中，若A氣體內(nèi)能增加了E1，求B氣體內(nèi)能增加量E2；(2)現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)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(zhì)量m.解析：(1)B氣體對外做功Wp1Sh(p0Smg)h由熱力學(xué)第一定律得E1E2QW解得E2Q(mgp0S)hE1.(2)B氣體的初狀態(tài)p1p0，V12hS, T1B氣體末狀態(tài)p2p0， V2hS, T2由理想氣體狀態(tài)方程解得m答案：見解析13(2019年鄭州高三質(zhì)檢)一定質(zhì)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pV圖象如圖547所示已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 ，求： 圖547(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：AB，由查理定律得即：TBTA100 K，所以tBTB273173.(2)BC過程由蓋呂薩克定律得，解得TC300 K，所以tC 27A、C溫度相等，U0AC的過程，由熱力學(xué)第一定律UQW得QUWpV200 J，即氣體從外界吸熱200 J.答案：(1)173(2)吸熱200 J14如圖548所示，透熱的汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體，缸體質(zhì)量M200 kg，活塞質(zhì)量m10 kg，活塞橫截面積S100 cm2.活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣此時，缸內(nèi)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p01.0×105 Pa，重力加速度為g10 m/s2.求：圖548(1)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1；(2)汽缸內(nèi)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(nèi)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549所示：圖549列平衡方程：Mgp0Sp1S，解得：p11.0×105 Pa3.0×105 Pa.(2)設(shè)缸內(nèi)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t2327，氣體體積增大，對外做功，同時溫度升高內(nèi)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8