2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后集訓(xùn)32熱力學(xué)定律與能量守恒定律含解析

PAGE5-課后限時集訓(xùn)(三十二)(時間：40分鐘)1．(多選)下列說法正確的是()A．布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B．熱力學(xué)溫度是國際單位制中7個基本物理量之一C．熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體D．做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式變更系統(tǒng)內(nèi)能的E．溫度是描述熱運動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同BCE[布朗運動是懸浮在液體或氣體中的小顆粒的無規(guī)則運動，是由液體分子的無規(guī)則運動而引起的，不是固體分子的無規(guī)則運動，也不是液體分子的無規(guī)則運動，故A錯誤；熱力學(xué)溫度是國際單位制中7個基本物理量之一，故B正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故C正確；做功是通過能量轉(zhuǎn)化的方式變更系統(tǒng)內(nèi)能的，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，不是能量的轉(zhuǎn)化，故D錯誤；溫度是描述熱運動的物理量，依據(jù)熱平衡定律可知，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同，故E正確。]2．(多選)如圖為某試驗器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了肯定體積的空氣，內(nèi)筒中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣()A．內(nèi)能增大B．壓強增大C．分子間引力和斥力都減小D．全部分子運動速率都增大AB[在水加熱升溫的過程中，封閉氣體的溫度上升，內(nèi)能增大，選項A正確；依據(jù)eq\f(p,T)＝C知，氣體的壓強增大，選項B正確；氣體的體積不變，氣體分子間的距離不變，分子間的引力和斥力不變，選項C錯誤；溫度上升，分子熱運動的平均速率增大，但并不是全部分子運動的速率都增大，選項D錯誤。]3．(多選)對于熱力學(xué)第肯定律和熱力學(xué)其次定律的理解，下列說法正確的是()A．肯定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100J，同時從外界汲取120J的熱量，則它的內(nèi)能增大20JB．物體從外界汲取熱量，其內(nèi)能肯定增加；物體對外界做功，其內(nèi)能肯定削減C．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D．其次類永動機違反了熱力學(xué)其次定律，沒有違反熱力學(xué)第肯定律E．熱現(xiàn)象過程中不行避開地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)其次定律ADE[依據(jù)熱力學(xué)第肯定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故選項A正確；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界汲取熱量，其內(nèi)能不肯定增加，物體對外界做功，其內(nèi)能不肯定削減，選項B錯誤；通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，選項C錯誤；其次類永動機沒有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第肯定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此其次類永動機沒有違反熱力學(xué)第肯定律，不能制成是因為它違反了熱力學(xué)其次定律，故選項D正確；能量耗散過程體現(xiàn)了宏觀自然過程的方向性，符合熱力學(xué)其次定律，選項E正確。]4．(多選)肯定量的志向氣體的壓強p與熱力學(xué)溫度T的變更圖象如圖所示。下列說法正確的是()A．A→B的過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增加B．A→B的過程中，氣體從外界汲取的熱量等于其內(nèi)能的增加量C．B→C的過程中，氣體體積增大，對外做功D．B→C的過程中，氣體對外界放熱，內(nèi)能不變E．B→C的過程中，氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加BDE[從A到B的過程，是等容升溫過程，氣體不對外做功，氣體從外界汲取熱量，使得氣體內(nèi)能增加，故A錯誤，B正確；從B到C的過程是等溫壓縮過程，壓強增大，體積減小，外界對氣體做功，氣體放出熱量，內(nèi)能不變，因體積減小，分子數(shù)密度增大，故氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加，故C錯誤，D、E正確。]5.(多選)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是聞名的“卡諾循環(huán)”。該循環(huán)過程中，下列說法正確的是()A．A→B過程中，氣體對外界做功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．C→D過程中，氣體放熱E．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變更ACD[A→B過程中，體積增大，氣體對外界做功，故A正確；B→C過程中，絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，故B錯誤；C→D過程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C正確；C→D過程中，氣體內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，則氣體放熱，選項D正確；D→A過程中，絕熱壓縮，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，溫度上升，分子平均動能增大，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變更，故E錯誤。]6．(2024·全國卷ⅡT33(1))下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違反熱力學(xué)第肯定律的有________，不違反熱力學(xué)第肯定律、但違反熱力學(xué)其次定律的有________。(填正確答案標(biāo)號)A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機工作時將從高溫?zé)嵩醇橙〉臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)[解析]汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱既不違反熱力學(xué)第肯定律也不違反熱力學(xué)其次定律；冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低，違反了熱力學(xué)第肯定律；熱機工作時汲取的熱量不行能全部用來對外做功，而不產(chǎn)生其他影響，明顯C選項遵循熱力學(xué)第肯定律，但違反了熱力學(xué)其次定律；冰箱的制冷機工作時，從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，既不違反熱力學(xué)第肯定律也不違反熱力學(xué)其次定律，綜上所述，第一個空選B，其次個空選C。[答案]BC7.肯定質(zhì)量的志向氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C再回到狀態(tài)A，變更過程如圖所示，其中A到B曲線為雙曲線，圖中p0和V0為已知量，且已知狀態(tài)A溫度為T0，則狀態(tài)C的溫度為________，從B到C的過程中，氣體做功為________，從A經(jīng)狀態(tài)B、C再回到狀態(tài)A的過程中，氣體吸、放熱狀況為______(選填“吸熱”“放熱”或“無吸放熱”)。[解析]A點的狀態(tài)參量為pA＝2p0，VA＝V0，TA＝T0，C點的狀態(tài)參量為pC＝2p0，VC＝3V0，TC，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，代入數(shù)據(jù)解得TC＝3T0，從B到C的過程中，依據(jù)p-V圖線與橫軸所圍的面積表示氣體做功，可知氣體從B到C的過程中，氣體做的功W＝eq\f(1,2)(p0＋2p0)×V0＝eq\f(3,2)p0V0，氣體從A經(jīng)狀態(tài)B、C再回到狀態(tài)A的過程中，外界對氣體做功，即W′>0，回到A狀態(tài)時，氣體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律有W′＋Q＝ΔU，則Q<0，氣體放熱。[答案]3T0eq\f(3,2)p0V0放熱8．肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B，再變更到狀態(tài)C，其狀態(tài)變更過程的p-V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃，求：(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)對于志向氣體：A→B，由查理定律得：eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)即TB＝eq\f(pB,pA)TA＝100K，所以tB＝(100－273)℃＝－173℃。(2)B→C過程由蓋—呂薩克定律得：eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得：TC＝300K，所以tC＝27℃A、C溫度相等，ΔU＝0A→C的過程，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W得：Q＝ΔU－W＝pBΔV＝200J，即氣體從外界吸熱200J。[答案](1)－173℃(2)從外界吸熱200J9．肯定質(zhì)量的志向氣體被活塞封閉在水平放置的汽缸內(nèi)，如圖所示。活塞的質(zhì)量m＝20kg，橫截面積S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣，起先使汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L1＝12cm，離汽缸口的距離L2＝3cm。汽缸內(nèi)氣體的初始溫度為27℃，大氣壓強為1.0×105Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體漸漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：(1)此時氣體的溫度為多少；(2)在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中，氣體膨脹對外做功，同時汲取Q＝370J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？[解析](1)當(dāng)汽缸水平放置時，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K＝300K當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達汽缸口時，活塞的受力分析如圖所示，有p1S＝p0S＋mg則p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa＋eq\f(200,10－2)Pa＝1.2×105PaV1＝(L1＋L2)S由志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0L1S,T0)＝eq\f(p1L1＋L2S,T1)則T1＝eq\f(p1L1＋L2,p0L1)T0＝eq\f(1.2×105×1