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1、規(guī)范演練50熱力學(xué)定律與能量守恒定律抓基礎(chǔ)1根據(jù)你學(xué)過(guò)的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí),判斷下列說(shuō)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(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能b凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)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盡管科技不斷進(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)卻可以使溫度降到293 d第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)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(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)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(shí)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(guò)程都具有方向性,在熱傳
2、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(cuò)誤;盡管科技不斷進(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)也不能使溫度降到293 ,只能無(wú)限接近273.15 ,c錯(cuò)誤;第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)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(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái),d錯(cuò)誤答案:a2關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律,下列說(shuō)法正確的是 ()a第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律b第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律c由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能,熱傳遞也不一定改變內(nèi)能,但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)
3、改變內(nèi)能d由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的,從單一熱源吸收熱量,完全變成功也是可能的解析:第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第二定律,a、b錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律可知w0,q0,但uwq可以等于0,c錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第二定律可知d中現(xiàn)象是可能的,但會(huì)引起其他變化,d正確答案:d3景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示,用牛角做套筒,木制推桿前端粘著艾絨猛推推桿,艾絨即可點(diǎn)燃對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體,在此壓縮過(guò)程中 ()a氣體溫度升高,壓強(qiáng)不變b氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大c氣體對(duì)外界做正功,氣體內(nèi)能增加d外界對(duì)氣體做正功,氣體內(nèi)能減少答案:b4(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說(shuō)法
4、正確的是 ()a熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體b不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體c第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律d氣體向真空膨脹的過(guò)程是不可逆過(guò)程e功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是可逆過(guò)程答案:acd5(多選)在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)?,然后密封進(jìn)行加壓測(cè)試,測(cè)試時(shí),對(duì)包裝袋緩慢施加壓力,將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w,在加壓測(cè)試過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是 ()a包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膲簭?qiáng)增大b包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膬?nèi)能不變c包裝袋內(nèi)氮?dú)鈱?duì)外做功d包裝袋內(nèi)氮?dú)夥懦鰺崃縠包裝袋內(nèi)氮?dú)獾乃蟹肿舆\(yùn)動(dòng)速率都保持不變答案:abd6(多選)下列說(shuō)法中正確的是()a物體速度增大,則分子動(dòng)能增大,內(nèi)能也增大b一定質(zhì)量氣體的
5、體積增大,但既不吸熱也不放熱,內(nèi)能減小c相同質(zhì)量的兩種物體,提高相同的溫度,內(nèi)能的增量一定相同d物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關(guān)系e凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性解析:速度增大,不會(huì)改變物體的分子的動(dòng)能,故a錯(cuò)誤;體積增大時(shí),氣體對(duì)外做功,不吸熱也不放熱時(shí),內(nèi)能減小,故b正確;質(zhì)量相同,但物體的物質(zhì)的量不同,故溫度提高相同的溫度時(shí),內(nèi)能的增量不一定相同,故c錯(cuò)誤;物體的內(nèi)能取決于物體的溫度和體積故d正確;由熱力學(xué)第二定律可知,凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性,故e正確答案:bde7.(多選)(2018全國(guó)卷)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷過(guò)程到達(dá)狀態(tài)e.對(duì)此氣體,下
6、列說(shuō)法正確的是()a過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小b過(guò)程中氣體對(duì)外界做正功c過(guò)程中氣體從外界吸收了熱量d狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等e狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小解析:過(guò)程中,氣體由a到b,體積v不變、t升高,則壓強(qiáng)增大,a錯(cuò)誤;過(guò)程中,氣體由b到c,體積v變大,對(duì)外界做正功,b正確;過(guò)程中,氣體由d到e,溫度t降低,內(nèi)能u減小,體積v不變,氣體不做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律uqw得qpc,由c到d的過(guò)程,溫度不變,vcpd,故pbpcpd,e正確答案:bde8.(多選)(2019桂林模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷了三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其v-t圖象如圖所示,pa、pb、pc分別表示狀
7、態(tài)a、b、c的壓強(qiáng),下列判斷正確的是()a過(guò)程ab中氣體一定吸熱bpcpbpac過(guò)程bc中分子勢(shì)能不斷增大d過(guò)程bc中每一個(gè)分子的速率都減小e過(guò)程ca中氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功解析:由a到b,氣體做等容變化,溫度升高,內(nèi)能增大,根據(jù)uqw,故氣體一定吸熱,選項(xiàng)a正確;由a到b為等容變化,溫度升高,壓強(qiáng)變大,故pbpa,由b到c是等壓變化,故pcpb,選項(xiàng)b正確;理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤;由b到c,溫度降低,分子的平均動(dòng)能降低,平均速率減小,但不是每一個(gè)分子的速率都減小,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤;由c到a,氣體發(fā)生等溫膨脹,內(nèi)能不變,氣體對(duì)外做功,吸收熱量,根據(jù)uqw,氣體吸收的熱量等于對(duì)外
8、做的功,故選項(xiàng)e正確答案:abe提素養(yǎng)9(2019河北衡水月考)某同學(xué)估測(cè)室溫的裝置如圖所示,汽缸導(dǎo)熱性能良好,用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體室溫時(shí)氣體的體積v166 ml,將汽缸豎直放置于冰水混合物中,穩(wěn)定后封閉氣體的體積v260 ml.不計(jì)活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦,室內(nèi)大氣壓p01.0105 pa.(1)根據(jù)題干條件可得室溫是多少?(2)上述過(guò)程中,外界對(duì)氣體做的功是多少?解析:(1)設(shè)室溫為t1,則,又t2273 k,代入數(shù)據(jù)解得t1300.3 k,即t127.3 .(2)外界對(duì)氣體做的功,有wp0v,解得w0.60 j.答案:(1)27.3 (2)0.60 j10一定質(zhì)量的理想
9、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(guò)程的p-v圖象如圖所示已知該氣體在狀態(tài)a時(shí)的溫度為27 .(1)求該氣體在狀態(tài)b、c時(shí)的溫度;(2)該氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)c的過(guò)程中是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少?解析:(1)氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b做等容變化,由查理定律有,解得tb200 k,即tb73 .氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)c做等壓變化,由蓋呂薩克定律有,解得tc300 k,即tc27 .(2)因?yàn)闋顟B(tài)a和狀態(tài)c溫度相等,且理想氣體的內(nèi)能是所有分子的動(dòng)能之和,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以在這個(gè)過(guò)程中u0,由熱力學(xué)第一定律uqw得qw.在整個(gè)過(guò)程中,氣體在b到c過(guò)程對(duì)外做功,故wpbv200
10、j,即qw200 j,是正值,所以氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)c過(guò)程中是吸熱,吸收的熱量q200 j.答案:(1)73 27 (2)吸熱200 j11.如圖所示,abc為粗細(xì)均勻的“l(fā)”形細(xì)玻璃管,a端封閉,c端開(kāi)口開(kāi)始時(shí)ab豎直,bc水平,bc內(nèi)緊靠b端有一段長(zhǎng)l130 cm的水銀柱,ab內(nèi)理想氣體長(zhǎng)度l220 cm.現(xiàn)將玻璃管以b點(diǎn)為軸在豎直面內(nèi)逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90,使ab水平環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)p075 cmhg,求:(1)旋轉(zhuǎn)后水銀柱進(jìn)入ab管的長(zhǎng)度;(2)玻璃管旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,外界對(duì)封閉氣體做正功還是做負(fù)功?氣體吸熱還是放熱?解析:(1)對(duì)封閉氣體,初態(tài)壓強(qiáng)為p0,末態(tài)為p1,設(shè)玻璃管截面積為s,
11、水銀進(jìn)入ab管的長(zhǎng)度為x,根據(jù)玻意耳定律p0sl2p1s(l2x),又p1p0pl1px,代入數(shù)據(jù)得x5 cm.(2)外界對(duì)氣體做正功,而氣體的溫度不變,則內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體放熱答案:(1)5 cm(2)正功放熱12(2019湖南師大附中模擬)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸,高度為l、底面積為s,缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞,封閉了一定質(zhì)量的理想氣體溫度為熱力學(xué)溫度t0時(shí),用繩子系住汽缸底,將汽缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái),汽缸處于豎直狀態(tài),缺內(nèi)氣體高為l0,已知重力加速度為g,大氣壓強(qiáng)為p0,不計(jì)活塞厚度及活塞與缸體的摩擦(1)采用緩慢升溫的方法使活塞與汽缸脫離,缸內(nèi)氣體的溫度至少要升
12、高到多少?(2)從開(kāi)始升溫到活塞剛要脫離汽缸,缸內(nèi)氣體壓力對(duì)活塞做功多少?(3)當(dāng)活塞剛要脫離汽缸時(shí),缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量為u,則氣體在活塞下移的過(guò)程中吸收的熱量為多少?解析:(1)氣體等壓變化,由蓋呂薩克定律得,解得t.(2)對(duì)活塞,由平衡條件得mgpsp0s,氣體對(duì)活塞做的功為wps(ll0),解得w(p0smg)(ll0)(3)由熱力學(xué)第一定律得uwq,又外界對(duì)氣體做功ww,氣體吸收的熱量qu(p0smg)(ll0)答案:(1)(2)(p0smg)(ll0)(3)u(p0smg)(ll0)13(2019揭陽(yáng)模擬)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的abcda循環(huán),該過(guò)程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài),各狀態(tài)參數(shù)如圖所示a狀態(tài)的壓強(qiáng)1105 pa,求:(1)b狀態(tài)的溫度;(2)完成一次循環(huán),氣體與外界熱交換的熱量解析:(1)理想氣體從a狀態(tài)到b狀態(tài)的過(guò)程中,壓強(qiáng)保持不變,根據(jù)蓋呂薩克定律有,代入數(shù)據(jù)解得tb600 k.(2)理想氣體從a狀態(tài)到b狀態(tài)的過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功w1pa(vbva),解得w1100 j.氣體從b狀態(tài)到c狀態(tài)的過(guò)程中,體積保
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