2022届高考物理一轮复习 第十三章 热学 第三节 热力学定律与能量守恒课后达标 新人教版

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1、2022届高考物理一轮复习 第十三章 热学 第三节 热力学定律与能量守恒课后达标 新人教版 一、选择题 1．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　) A．机械能可以全部转化为内能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 C．制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 解析：选AC.机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正

2、确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；由能量守恒知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，故C正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误． 2．重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)(　　) A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大 C．压强减小，分子平均

3、动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小 解析：选B.储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有B正确． 3．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(　　) A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．外界对气体做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少 E．艾绒燃烧，放出热量，气体内能增加 解析：选BCE.压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变

4、小，压强增大，所以B、C正确，A、D错误，气体吸收艾绒放出的热量，内能增加，E正确． 4．下列说法中正确的是(　　) A．悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显 B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间的分子力表现为斥力 C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 D．一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，则单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加 E．内能全部转化为机械能的热机是不可能制成的 解析：选ADE.悬浮在液体中的固体小颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动就越

5、明显，选项A正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲，不能说明气体分子之间的分子力表现为斥力，选项B错误；当分子之间表现为引力时，分子势能随着分子之间距离的增大而增大，选项C错误；一定质量的理想气体，温度升高，体积减小时，单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加，所以其压强增大，选项D正确；热力学第二定律指出，任何热机的效率都不可能达到100%，选项E正确． 5. 一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度的变化如图所示，则此过程(　　) A．气体的密度增大 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收了热量 D．气体的内能不变 E．气体的内能增加 解析：选

6、ABD.由题图可得：从状态A到状态B，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程＝C，知气体的体积V减小，由密度公式ρ＝，故气体的密度增大，选项A正确；由体积减小知，外界对气体做功，故B正确；由温度不变知，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体向外放热，故C、E错误，D正确． 6. (2018·东北三省四市协作体联考)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中(　　) A．气体对外界做功，内能减少 B．气体不做功，内能不变 C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强变

7、小，温度不变 E．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少 解析：选BDE.a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错；又因容器绝热，Q＝0，由热力学第一定律知，ΔU＝0，故B对；由玻意耳定律知压强减小；稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C错，D、E对． 7．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是(　　) A．气体的内能减少 B．气体的内能不变 C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低 D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了 E．气体分子的平均动能

8、减小 解析：选ACE.气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功，热力学第一定律的表达式为W＋Q＝ΔU，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确． 8. 一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是(　　) A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量 B．气体对外做功，内能不变，吸收热量 C．外界对气体做功，内能不变，放出热量 D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功 E．气体分子平均动能不变，压强变小 解析：选BDE.活塞缓慢上移

9、的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量，故B、D正确；由于温度保持不变，故分子平均动能不变，气体做等温膨胀，由pV＝C知，压强变小，故E正确． 二、非选择题 9．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量． (1)气体状态从A到B是________过程(选填“等容”“等压”或“等温”)； (2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)； (3)状态从C到D的变化过程中，气体____

10、____(选填“吸热”或“放热”)； (4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________． 解析：(1)A→B，对应压强值恒为p2，即为等压过程． (2)B→C，由＝恒量，V不变，p减小，T降低． (3)C→D，由＝恒量，p不变，V减小，可知T降低．外界对气体做功，内能减小，由ΔU＝W＋Q可知C→D过程放热． (4)A→B，气体对外界做功WAB＝p2(V3－V1) B→C，V不变，气体不做功 C→D，V减小，外界对气体做功WCD＝－p1(V3－V2) 状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界做的总功W＝WAB＋WBC＋WCD＝p2(V3－V1)－

11、p1(V3－V2)． 答案：(1)等压　(2)降低　(3)放热 (4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2) 10. 我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝3 m3，如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体． (1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10

12、 m深的海水产生的压强)． (2)下潜过程中封闭气体________(选填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(选填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功． 解析：(1)当汽缸下潜至990 m时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知p＝100 atm 根据理想气体状态方程得＝ 代入数据得V＝2.8×10－2 m3. (2)下潜过程中温度降低，则ΔU<0，气体体积减小， 则W>0，由ΔU＝Q＋W知，Q<0，放热，且|Q|>W. 答案：(1)2.8×10－2 m3　(2)放热　大于 11．(2018·河北保定模拟)一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比．

13、在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0.该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p－T 图线如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA在同一竖直直线上．求： (1)状态B的体积； (2)状态C的体积； (3)从状态B经由状态C，最终回到状态A的过程中，气体与外界交换的热量是多少？ 解析：(1)由题图可知，从状态A到状态B为等温变化过程，状态B时气体压强为p1＝3p0，设体积为V1，由玻意耳定律得p0V0＝p1V1，解得V1＝. (2)由题图可知，从状态B到状态C为等压变化过程，状态C时气体温度为T2＝3T0，设体积为V2，由盖－吕萨克定律得＝，解得V2＝V0. (3)由状态B经状态C回到状态A，外界对气体做的总功为ΔW；从状态B到状态C，设外界对气体做功为ΔWBC，ΔWBC＝p2(V1－V2)，联立解得ΔWBC＝－2p0V0； 从状态C回到状态A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以ΔW＝ΔWBC＝－2p0V0， 从状态B经状态C回到状态A，内能增加量为ΔU＝0，气体从外界吸收的热量为ΔQ，内能增加量为ΔU，由热力学第一定律得ΔU＝ΔQ＋ΔW，解得ΔQ＝2p0V0，即气体从外界吸收热量2p0V0. 答案：见解析