2019年高考物理第十四章熱學第3講熱力學定律與能量守恒練習

1、第3講熱力學定律與能量守恒板塊三限時規(guī)范特訓I |時間：45分鐘|滿分：100分一、選擇題（本題共12小題，每小題6分，共72分。其中14為單選，5s12為多選）1 如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機工作時，強迫制冷齊惟冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中 的制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。箱體蒸發(fā)器F燥過濾器冷凝器下列說法正確的是（）A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C.電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學第二定律答案B解析熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中

2、內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化或內(nèi)能轉(zhuǎn)移的規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，C錯誤；由熱力學第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助。電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗了電能，B正確，A、D錯誤。2 已知理想氣體的內(nèi)能與溫度成正比，如下圖所示的實線為汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)i到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個過程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能（）A.先增大后減小B.先減小后增大C.單調(diào)變化D.保持不變答案B解析由理想氣體狀態(tài)方程 耳二C得T二咯，即氣體的溫度T與壓強p和體積V的乘積成正比，從1八2IC的過程，對比等溫變化的圖線

3、，V相同時，與等溫線上p的差值先增大后減小，而等溫線上pV的值不變，故理想氣體 由狀態(tài)1到2的過程中，壓強與體積的乘積先減小后增大，即氣體的溫度先降低后升高，而一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能完 全由溫度來決定，所以缸內(nèi)氣體的內(nèi)能先減小后增大，B正確。3.如圖，內(nèi)壁光滑、導熱良好的汽缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當環(huán)境溫度升高時，下列關(guān)于缸內(nèi)氣體說法正確的是（）A.內(nèi)能減少B.對外做功C.壓強增大D.分子間的引力和斥力都增大答案B而一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有解析因汽缸導熱良好，故環(huán)境溫度升高時封閉氣體溫度也升高,關(guān)，故封閉氣體內(nèi)能增大，A錯誤。因汽缸內(nèi)壁光滑，由活塞受力平衡有poS+ mg=

4、pS,即缸內(nèi)氣體的壓強p,c錯誤。由蓋一呂薩克定律V二C可知，氣體溫度升高，體積增大，對外做功,B正確。理想氣體分子間除碰撞瞬間外無相互作用力，D錯誤o4 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施加一豎直向下的壓力F,使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體A.溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少 B.溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少 C.溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D.溫度降低，壓強減小,內(nèi)能增加答案C解析在壓力F作用下，活塞緩慢向下移動，外界對氣體做功，而容器是絕熱的，沒有熱交換，

5、所以封閉的理想氣體 內(nèi)能增加，故溫度升高，又體積減小，所以壓強增大，C正確。5. 2017 湖南邵陽二模熱學現(xiàn)象在生活中無處不在，下列與此有關(guān)的分析正確的是A.固體很難被壓縮是因為分子之間有斥力B.物體吸收熱量，其內(nèi)能一定增加C.溫度高的物體，其內(nèi)能一定大D.氣體在對外做功的過程中，其內(nèi)能可能增加E.中午聞到食堂炒菜的香味是因為分子的運動答案ADE解析固體很難被壓縮是因為分子之間有斥力，A正確；物體吸收熱量時如果同時對外做功，其內(nèi)能不一定增加，B錯誤；內(nèi)能大小取決于溫度、體積和物質(zhì)的量，故溫度高的物體，其內(nèi)能不一定大，C錯誤；根據(jù)熱力學第一定律 U二W氣體在對外做功的過程中，如果同時吸熱，且吸

6、熱大于做功，則其內(nèi)能可能增加，D正確；根據(jù)分子動理論可知 E正確。6. 如圖為某同學設(shè)計的噴水裝置，內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L,保持閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L,設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變，外界大氣壓為1 atm,下列說法正確的有（）十一一一閥門 <4-A.充氣后，密圭寸氣體壓強增加B.充氣后，密封氣體分子的平均動能增加C.打開閥門后，密封氣體對外界做正功D.打開閥門后，不再充氣也能把水噴光答案AC解析當VT不變時，增加氣體，從氣體壓強的微觀角度理解可知，p增大，A正確；密封氣體的溫度不變，密圭寸氣體分子的平均動能就不變，B錯誤；

7、充氣后，密圭寸氣體壓強大于外界大氣壓強，故打開閥門后，密 封氣體就會壓水把水噴出，顯然密封氣體對外界做正功，C正確；打開閥門后，密封氣體壓水把水噴出，氣體體積變大，壓強變小，當密封氣體壓強與裝置內(nèi)剩余水的壓強之和與外界大氣壓強相等的時候，就不再噴水了,因此不再充氣時不能把水噴光，D錯誤。7. 2018 河北衡水模擬下列說法正確的是（）A.溫度升高，分子熱運動的平均動能增大，但并非每個分子的速率都增大B.物體吸收熱量時其內(nèi)能不一定增大C.對于一定量的理想氣體，在分子平均動能不變時，分子間的平均距離減小則壓強也減小D.溫度越高的理想氣體，分子運動越劇烈，因此其內(nèi)能大于溫度低的理想氣體E.一定量的理

8、想氣體在某過程中從外界吸熱 2.5X104J,并對外界做功1.0 X 10七,則氣體的溫度升高，密度減小答案ABE解析溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增大，分子熱運動加劇，但有些分子的速率可能還會減小，A正確；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，物體吸收熱量時若同時對外做功，且對外做的功大于吸 收的熱量時，則其內(nèi)能減小，B正確；一定量的理想氣體，分子平均動能不變時，分子間平均距離減小，則體積減小，分子的密集程度增大，故氣體的壓強增大，c錯誤；內(nèi)能是組成物質(zhì)的所有分子的分子動能和分子勢能之和，溫度越高的氣體，分子運動越劇烈，分子平均動能越大，理想氣體沒有分子勢能，但還與氣體的物質(zhì)

9、的量有關(guān)，故不能確定誰的內(nèi)能大，D錯誤；由 U=VWQ可知 U=1.5X104J,即氣體內(nèi)能增加，溫度升高，又因氣體對外做功，體積增大，故密度減小，E正確。8. 對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是 （）A.保持氣體的壓強不變，改變其溫度，可以實現(xiàn)其內(nèi)能不變B.若氣體的溫度逐漸升高，則其壓強可以保持不變C.氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)D.當氣體體積逐漸增大時，氣體的內(nèi)能一定減小答案BC解析一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅決定于溫度，A錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體可以經(jīng)歷等壓膨脹的過程，溫度升高，壓強不變，B正確；功和熱傳遞都可以改變氣體的內(nèi)能，做功和熱傳遞使氣體溫度升高1K,

10、氣體吸收的熱量不同，故C正確；氣體體積增大時，溫度可能不變，可能升高，也可能降低，D錯誤。9. 2017 廣東佛山模擬關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法正確的是（）A.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積B.氣體溫度升高，分子的平均動能一定增大C.溫度一定時，懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運動越明顯D.一定溫度下，同一液體的飽和汽的壓強是一定的E.第二類永動機不可能制成是因為它違反了能量守恒定律答案BCD解析知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，可以算出每個氣體分子占據(jù)的空間， 但不能算出氣體分子體積（分子間隙大），A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，故氣體溫度升高，分子

11、的平均動能一定增大，B正確；溫度一定時，懸浮在液體中的固體顆粒越小，布朗運動就越明顯， C正確；同一液體的飽和汽壓只與溫度 有關(guān)，所以一定溫度下，同一液體的飽和汽的壓強是一定的，D正確；第二類永動機不違反能量守恒定律，第二類永動機不可能制成是因為它違反了熱力學第二定律，E錯誤。10.封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)D,其體積V與熱力學溫度T的變化關(guān)系如圖所示，該氣體的摩爾質(zhì)量為M狀態(tài)A的體積為V0,溫度為To, OA、D三點在同一直線上，阿伏加德羅常數(shù)為2o由狀態(tài)A變到狀態(tài)D過程中（）A.氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能增加B.氣體體積增大，單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少C.氣

12、體溫度升高，每個氣體分子的動能都會增大D.氣體的密度不變答案AB解析由狀態(tài)A到狀態(tài)D,溫度升高，內(nèi)能增加，體積變大，對外做功，由熱力學第一定律知，氣體一定 從外界吸收熱量，A正確；氣體溫度升高，分子平均動能增大，壓強不變，故單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞 的分子數(shù)減少，B正確；溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但不是每個氣體分子的動能都會增大，C錯誤；氣體質(zhì)量不變，體積增大了，所以氣體的密度減小，D錯誤。11. 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)BC和D后再回到狀態(tài)Ao其中，B和SD 為等溫過程，B- C和A為絕熱過程（氣體與外界無熱量交換）。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。該循環(huán)過程中

13、，下列說法正確的是（）A. A- B過程中，外界對氣體做功B. B-C過程中，氣體分子的平均動能增大C. C-D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D. D-A過程中，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化答案CD解析A-B體積增大，氣體對外做功，A錯誤；B-C體積增大，氣體對外做功， WO、Q=0,由熱力學第一定律， U=VWQ知內(nèi)能減少，溫度降低，分子平均動能減小， B錯誤；C- D,T不變，分子平均動能不變， V減小，p增大，C正確；D-A, V減小，外界對氣體做功，W>0, Q= 0,A U>0, T增大,氣體分子平均速率增大，速率分布曲線發(fā)生變化， D正確。12. 20

14、17 哈爾濱第三中學模擬下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是（）A.氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故B.一定量100 C的水變成100 C的水蒸氣，其分子之間的勢能增加C.對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱D.如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強必然增大E.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和答案BCE解析氣體分子間距越大，分子間的分子力越小，分子永不停息地做無規(guī)則運動，所以氣體如果失去了容 器的約束就會散開，A錯誤；一定量100 C的水變成100 C的水蒸氣，內(nèi)能增加，

15、分子平均動能不變，分子勢能增加，B正確；由PV二C可知，對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大則溫度升高，體積增大對外做功，溫度升高則內(nèi)能增C正確；氣體分子總數(shù)不大，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定從外界吸收熱量,D錯誤;變，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但不知氣體體積的變化情況，因此壓強不一定增大,E正確。一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和, 二、非選擇題（本題共3小題，共28分）13.（8分）如下圖所示，一環(huán)形玻璃管放在水平面內(nèi)，管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，一固定的活塞C和一能自由移動的活塞A將管內(nèi)的氣體分成體積相等的兩部分I、no現(xiàn)保持氣體n的溫度不

16、變?yōu)門O= 300 K,對氣體I 緩慢加熱至T=500 K ,求此時氣體i、n的體積之比。（活塞絕熱且不計體積）解析設(shè)環(huán)形玻璃管內(nèi)i、n兩部分的初始體積為VO,加熱前后兩部分氣體的壓強分別為Po、P,I中氣體體積的增加量為 A V,由理想氣體狀態(tài)方程，對I中氣體有 ToPoVO p V0+A V二，由玻意耳定律，對n中氣體有poVO=p(Vo-A V),代入數(shù)據(jù)，解得AV=4,Vo+A V 5故此時氣體i、n的體積之比為°C A v_oVD-A V- 314. (10分)如圖所示，透熱的汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,缸體質(zhì)量M= 200 kg,活塞質(zhì)量rrf 10 kg,活塞橫截面積

17、S= 100 cmt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 C,活塞位于汽缸正中，整個裝置都靜止。已知大氣壓恒為po=1.0 x 105 Pa,重力加速度為g=10 m/s 2O求:(1)汽缸內(nèi)氣體的壓強P1;Jh0.51I(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?5答案(1)3.0 x 10 Pa (2)327 C 吸熱解析(1)以汽缸為研窕對象，受力分析如圖所示:列平衡方程：Mg+ poS= pi S,Mg+ p°S 200X 10 N解得：pl二PSvMg=-4 2+ 1.0 x 10 Pa = 3.0 x 10 Pa。100x 10 m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，由蓋一呂薩克定律得:Vi V2 0.5 ISIST1=T2, 273+ 27K= t2 + 273 K,解得 t2= 327 C,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。15.2017 鄭州高三質(zhì)檢(10分)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P-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 C,求：+ pHX 10s Pa)23 V/(x 10-3 m3)(1)該氣