人教新版高中物理能力提升訓(xùn)練選擇性必修第三冊第2章熱力學(xué)定律和能量守恒word版含解析

一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．[2022·貴州安順期末]下列說法不正確的是()A．第一類永動機(jī)不可能制成是因為違反了能量守恒定律B．第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步，第二類永動機(jī)可以被制造出來C．由熱力學(xué)第一定律可知做功可以改變內(nèi)能，熱傳遞也可以改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞內(nèi)能可能不變D．分子間引力和斥力同時存在，都隨分子間距離增大而減小，但斥力變化更快2．[2022·江西南昌二中期末]如圖所示，絕熱氣缸中間用固定栓將可無摩擦移動的絕熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計，左、右兩室分別充有一定量的氫氣和氧氣(均視為理想氣體)．初始時，兩室氣體的溫度相等，氫氣的壓強(qiáng)大于氧氣的壓強(qiáng)，松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡，下列說法正確的是()A．初始時氫分子的平均動能大于氧分子的平均動能B．系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時，氫氣的內(nèi)能比初始時的小C．系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時，兩者溫度相同，等于初始值D．松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中有熱量從氧氣傳遞到氫氣3.[2022·內(nèi)蒙古包頭四中質(zhì)檢]如圖所示，電路與一絕熱氣缸相連，R為電熱絲，氣缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，外界大氣壓強(qiáng)恒定，閉合開關(guān)后，絕熱活塞K緩慢且無摩擦地向右移動，下列說法正確的是()A．氣體的內(nèi)能增加B．氣體分子平均動能不變C．電熱絲放出的熱量等于氣體對外所做的功D．氣體的壓強(qiáng)增大4．[2022·武漢華中師大一附中期中]如圖所示，一氣缸固定在水平面上，氣缸內(nèi)活塞B封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變，若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動，則在拉動活塞的過程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體，下列說法正確的是()A．每個氣體分子對氣缸壁的平均作用力變小B．單位時間內(nèi)，氣體分子對左側(cè)氣缸壁的碰撞次數(shù)變少C．外界對氣體做正功，氣體向外界放熱D．氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能減小5．[2022·上海長寧期末]如圖，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，管內(nèi)外水銀面高度差為h1，右側(cè)管有一段水銀柱，兩端液面高度差為h2，中間封有一段空氣()A．若大氣壓升高，h1減小，h2增大B．若把彎管向上移動少許，重新平衡后，管內(nèi)氣體體積不變C．若把彎管向下移動少許，重新平衡后，管內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變D．彎管無論向上還是向下移動，重新平衡后，h1始終等于h26.如圖所示為常見的家用保溫瓶，頭一天用軟木塞密封了半瓶開水，過了一夜后軟木塞很難取出，則()A．瓶里所有氣體分子的動能都變小了B．外界對瓶內(nèi)氣體沒有做功，瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能不變C．瓶內(nèi)氣體溫度降低，氣體內(nèi)能減小D．瓶內(nèi)氣體溫度降低，壓強(qiáng)增大7．[2022·山東滕州五中模擬]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過圖線A→B→C→A的狀態(tài)變化過程，AB的延長線過O點，CA與縱軸平行．由圖線可知()A．A→B過程壓強(qiáng)不變，氣體對外做功B．B→C過程壓強(qiáng)增大，外界對氣體做功C．C→A過程壓強(qiáng)不變，氣體對外做功D．C→A過程壓強(qiáng)減小，外界對氣體做功8．[2022·東北三校一模]一個氣泡從湖底緩慢上升到湖面，在上升的過程中溫度逐漸升高，氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體，在此過程中，關(guān)于氣泡內(nèi)氣體下列說法不正確的是()A．氣體分子平均動能變小B．氣體吸收熱量C．氣體對外做功D．氣體內(nèi)能增加二、多項選擇題(本題共2小題，每小題4分，共8分)9．[名師原創(chuàng)]如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷A→B→C→D→E過程后到達(dá)狀態(tài)E，其中BA的延長線經(jīng)過原點O，BC與橫軸平行，DE與縱軸平行，關(guān)于該氣體，下列說法正確的是()A．A→B過程中氣體的體積逐漸減小B．B→C過程中氣體從外界吸熱C．C→D過程中內(nèi)能不變D．D→E過程中氣體從外界吸熱10．[2022·廣西六市聯(lián)考，科學(xué)思維]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p－T圖中從a到b的直線所示．在此過程中()A．氣體的體積減小B．氣體對外界做功C．氣體的內(nèi)能不變D．氣體先從外界吸收熱量，后向外界放出熱量三、非選擇題(本題共3小題，共25分)11．(7分)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法正確的是()A．氣體分子間的作用力增大B．氣體分子的平均速率增大C．氣體分子的平均動能減小D．氣體組成的系統(tǒng)一定吸熱(2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了J的功，則此過程中的氣泡________(填“吸收”或“放出”)的熱量是______J．氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過程中，又對外界做了J的功，同時吸收了J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J.12．(8分)如圖所示的p－V圖象中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過ACB過程至狀態(tài)B，氣體對外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A，這一過程中外界對氣體做功200J．則：(1)ACB過程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)BDA過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？13．(10分)如圖所示，一圓柱形容器豎直放置，通過活塞封閉著攝氏溫度為t的理想氣體．活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時間，結(jié)果活塞緩慢上升了h，若這段時間內(nèi)氣體吸收的熱量為Q，已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計器壁向外散失的熱量及活塞與器壁間的摩擦，則：(1)容器中氣體的壓強(qiáng)是多少？(2)這段時間內(nèi)氣體的內(nèi)能增加了多少？(3)這段時間內(nèi)氣體的溫度升高了多少？1．B第一類永動機(jī)不可能制成是因為違反了能量守恒定律，選項A正確；第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，所以即使隨著科技的進(jìn)步，第二類永動機(jī)也不可以被制造出來，選項B錯誤；由熱力學(xué)第一定律可知做功和熱傳遞都能改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞不一定會改變內(nèi)能，選項C正確；分子間引力和斥力同時存在，都隨分子間距離增大而減小，但斥力變化更快，選項D正確．2．B溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度相同，分子的平均動能相同，與分子質(zhì)量無關(guān)，兩部分氣體溫度相同，初始時兩部分氣體分子的平均動能相同，故A錯誤；松開固定栓，氫氣對氧氣做功，內(nèi)能減少，氧氣內(nèi)能增加，故B正確，CD錯誤．3．A活塞可無摩擦滑動，外界大氣壓強(qiáng)不變，故氣體為等壓變化，活塞緩慢向右移動過程中，氣體體積增大，故溫度一定升高，氣體內(nèi)能增加，A正確，D錯誤；電熱絲向氣體放熱，氣體溫度升高，分子平均動能增大，B錯誤；氣體內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律可知，電熱絲向氣體放出的熱量一定大于氣體對外做的功，C錯誤．4．B由理想氣體狀態(tài)方程知，等溫變化過程中，體積增大，壓強(qiáng)減小，即所有分子的平均作用力變小，但分子做無規(guī)則熱運動，大量分子只能得到統(tǒng)計規(guī)律，無法衡量某一個分子的撞擊力是否變化，A錯誤；氣體的溫度不變，則分子運動的激烈程度不變，氣體的壓強(qiáng)減小，根據(jù)壓強(qiáng)的微觀意義可知，氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，故B正確；氣體體積變大，故氣體對外做正功；又氣缸壁的導(dǎo)熱性能良好，環(huán)境的溫度保持不變，故氣體做等溫變化，溫度不變即內(nèi)能不變，則氣體從外界吸熱，C、D錯誤．5．D平衡后管中封閉氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh1＝p0＋ρgh2，則得h1＝h2，若大氣壓升高，則封閉氣體的壓強(qiáng)增大，由玻意耳定律pV＝C得知，封閉氣體的體積減小，水銀柱將發(fā)生移動，使h1和h2同時減小，二者始終相等，故A錯誤，D正確；若把彎管向上移動少許，則h1＝h2且h1、h2同時減小，封閉氣體的壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律pV＝C得，管內(nèi)氣體體積增大，B錯誤；若把彎管向下移動少許，則h1＝h2且h1、h2同時增大，管內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，C錯誤．6．C經(jīng)過一個夜晚后，保溫瓶內(nèi)氣體溫度下降，分子平均動能減小，但并不是所有氣體分子的動能都減小，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，故A、B錯誤，C正確；由eq\f(pV,T)＝C知，V不變，T降低，則p減小，故D錯誤．7．B由圖可知，A→B過程，氣體體積與熱力學(xué)溫度成正比，則氣體發(fā)生等壓變化，氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對氣體做功，選項A錯誤；如圖所示，作過C的等容線，則體積相等的情況下，C狀態(tài)的溫度高，所以C狀態(tài)的壓強(qiáng)一定比A、B狀態(tài)的壓強(qiáng)大，由圖可知B→C體積減小，外界對氣體做功，選項B正確；由選項B知C狀態(tài)的壓強(qiáng)一定比A狀態(tài)的壓強(qiáng)大，所以C→A過程壓強(qiáng)減小；由圖可知氣體的體積增大，溫度不變，氣體對外界做功，選項C、D錯誤．8．A氣泡上升到湖面時體積變大，氣體對外做功，因溫度上升，氣體分子平均動能變大，氣體內(nèi)能增加，氣體吸收熱量，故A錯誤，B、C、D正確．9．BD因BA延長線經(jīng)過原點O，由理想氣體狀態(tài)方程可知AB是等容線，所以此過程中氣體的體積不變，選項A錯誤；B→C過程中氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，因BC與橫軸平行，故該過程壓強(qiáng)不變，由理想氣體狀態(tài)方程可知氣體的體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，此過程氣體從外界吸熱，所以選項B正確；C→D過程中氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，所以選項C錯誤；因DE與縱軸平行，故D→E過程中氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，因壓強(qiáng)減小，由理想氣體狀態(tài)方程可知氣體的體積增大，對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，此過程氣體從外界吸熱，選項D正確．10．AC由圖線可知，由a到b過程氣體溫度T保持不變而氣體壓強(qiáng)p增大，由玻意耳定律pV＝C可知，氣體體積V減小，故A正確；氣體體積減小，外界對氣體做功，W>0，故B錯誤；由圖線可知，從a到b過程氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，ΔU＝0，故C正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－W<0，氣體向外界放出熱量，故D錯誤．11．答案：(1)D(2)吸收解析：(1)考慮氣體分子間作用力時，分子力表現(xiàn)為引力，氣泡膨脹，分子間距增大，分子力減小，A錯誤；氣泡上升過程中溫度不變，分子的平均動能不變，分子的平均速率也不變，B、C錯誤；氣泡上升過程中體積膨脹，溫度不變，而氣體對外做功，故氣體一定吸收熱量，D正確．(2)將氣體視為理想氣體時，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)．氣泡上升過程中溫度不變，ΔU＝0，對外做功，W＝－J，由ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝J>0，即需從外界吸收J(rèn)的熱量．氣泡到達(dá)湖面后，由ΔU＝Q＋W得ΔU′＝－J＝J.12．答案：(1)增加130J(2)放熱330J解析：(1)ACB過程中W1＝－280J，Q1＝410J，由熱力學(xué)第一定律得UB－UA＝W1＋Q1＝130J，故ACB過程中氣體的內(nèi)能增加了130J.(2)因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，BDA過程中氣體內(nèi)能的變化量UA－UB＝－130J由題意知W2＝200J，由熱力學(xué)第一定律得UA－UB＝W2＋Q2，代入數(shù)據(jù)解得Q2＝－330J，即BDA過程中氣體放出熱量330J.13．答案：(1)p0＋eq\f(mg,S)(2)Q－(p0S＋mg)h(3)K＋t解析：(1)以活塞為研究對象，對其進(jìn)行受力分析，由平衡條件有mg＋p0S＝pS，