高2021届高2018级高中物理大一轮复习资料三维设计课件课时跟踪检测(四十二)热力学定律与能量守恒定律

课时跟踪检测（四十二）热力学定律与能量守恒定律1.一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0×104 J,气体内能减少1.3×105 J,则此过程()A.气体从外界吸收热量2.0×105 JB.气体向外界放出热量2.0×105 JC.气体从外界吸收热量6.0×104 JD.气体向外界放出热量6.0×104 J【试题解析】：选B由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104 J＝－2.0×105 J,即气体向外界放出热量2.0×105 J,B正确。

2.(2017·全国卷Ⅱ改编)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。

现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。

待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。

假设整个系统不漏气。

下列说法错误的是()A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功【试题解析】：选C抽开隔板,气体自发扩散过程中,气体对外界不做功,与外界没有热交换,因此气体的内能不变,A项正确,C项错误；气体在被压缩的过程中,外界对气体做功,D 项正确；由于气体与外界没有热交换,根据热力学第一定律可知,气体在被压缩的过程中内能增大,B项正确。

3.(2020·山东等级考模拟卷)如图所示,水平放置的封闭绝热汽缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。

已知a部分气体为1 mol氧气,b部分气体为2 mol氧气,两部分气体温度相等,均可视为理想气体。

解除锁定,活塞滑动一段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态时,它们的体积分别为V a、V b,温度分别为T a、T b。

下列说法正确的是()A.V a＞V b,T a＞T bB.V a＞V b,T a＜T bC.V a＜V b,T a＜T bD.V a＜V b,T a＞T b【试题解析】：选D a、b两部分的体积相等,温度相等,a部分气体为1 mol氧气,b部分气体为2 mol氧气,所以b部分气体分子更加稠密,压强更大。

解除锁定后,活塞向a方向移动,所以V a＜V b。

根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q,由于活塞绝热,Q＝0,对于a部分气体,外界对其做功,内能增加,温度升高。

对于b部分的气体,对外做功,内能减少,温度降低,所以T a＞T b,故D项正确,A、B、C项错误。

4.根据热力学定律,下列说法正确的是()A.第二类永动机违反能量守恒定律,因此不可能制成B.效率为100%的热机是可能制成的C.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递D.从单一热源吸收热量,使之完全变为功是提高机械效率的常用手段【试题解析】：选C第二类永动机不可能制成,是因它违背了热力学第二定律,故A错误；效率为100%的热机是不可能制成的,故B错误；电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递,故C正确；从单一热源吸收热量,使之完全变为功是不可能实现的,故D错误。

5.(2020·福建省龙岩市模拟)关于气体的内能和热力学定律,下列说法正确的是()A.对气体做功可以改变其内能B.质量和温度都相同的气体,内能一定相同C.热量不可能从低温物体传到高温物体D.一定量的理想气体在等压膨胀过程中,内能一定减少【试题解析】：选A做功和热传递都能改变内能,所以对气体做功可以改变其内能,故A 正确；质量和温度都相同的气体,内能不一定相同,还和气体的种类有关,故B错误；根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化,故C错误；由盖—吕萨克定律可知,一定量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高,气体内能增加,故D 错误。

6.(2019·东北三省四市二模)下列说法错误的是()A.空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性B.第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律C.对于一定质量的理想气体,只要温度升高其内能就一定增大D.用温度计测量温度是根据热平衡的原理【试题解析】：选A热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体,空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂,再通过压缩制冷剂将热量传到室外,而制热过程也是这样进行的,故A错误。

第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律,故B正确。

理想气体内分子之间的相互作用忽略不计,所以理想气体的内能仅仅与温度有关,对于一定质量的理想气体,只要温度升高其内能就一定增大,故C正确。

用温度计测量温度是根据热平衡的原理,故D正确。

7.(2019·绵阳检测)如图所示,汽缸和活塞与外界均无热交换,汽缸中间有一个固定的导热性良好的隔板,封闭着两部分气体A和B,活塞处于静止平衡状态。

现通过电热丝对气体A加热一段时间,后来活塞达到新的平衡。

不计气体分子势能,不计活塞与汽缸壁间的摩擦,大气压强保持不变。

下列判断正确的是()A.气体A吸热,内能减少B.气体B吸热,对外做功,内能不变C.气体A分子的平均动能增大D.气体A和气体B内每个分子的动能都增大【试题解析】：选C由题意可知气体A发生等容变化,则W＝0,根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸收热量,内能增加,温度升高,气体A分子的平均动能变大,但并不是每个分子的动能都增大,选项C正确,A、D错误；因为中间是导热隔板,所以气体B吸收热量,温度升高,内能增加,又因为压强不变,故体积变大,气体对外做功,选项B错误。

8.一定质量的理想气体,从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图像如图所示。

已知气体处于状态A时的温度为300 K,则下列判断正确的是( )A.气体处于状态B 时的温度是900 KB.气体处于状态C 时的温度是600 KC.从状态A 变化到状态C 过程气体内能一直增大D.从状态A 变化到状态B 过程气体放热【试题解析】：选A 由题意知：T A ＝300 K ,A →B 过程为等压变化,则有V A T A ＝V B T B,代入数据解得：T B ＝900 K ,选项A 正确；B →C 过程是等容变化,则有p B T B ＝p C T C,代入数据解得：T C ＝300 K ,选项B 错误；从状态A 变化到状态C 过程,气体的温度先升高后降低,则气体的内能先增大后减小,选项C 错误；由A →B 气体的温度升高,内能增大,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知,气体吸热,选项D 错误。

9.一定量的理想气体从状态a 开始,经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态,其p -T 图像如图所示。

下列判断正确的是( )A.过程ab 中气体一定吸热B.过程bc 中气体既不吸热也不放热C.过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.a 、b 和c 三个状态中,状态a 分子的平均动能最大【试题解析】：选A 过程ab ,理想气体等容变化,温度升高,理想气体的内能增大,气体一定吸热,A 正确；过程bc ,理想气体等温变化,压强减小,而体积变大,气体对外做功,气体一定吸热,B 错误；过程ca ,理想气体的压强不变,温度降低,内能减小,体积减小,外界对气体做功,气体对外放出的热量大于外界对气体做的功,C 错误；根据上述三过程可知：在a 、b 、c 三个状态中,状态a 的温度最低,根据温度是分子平均动能的标志,其分子的平均动能最小,D 错误。

10.我国“蛟龙”号载人潜水器下潜超过七千米,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T 0＝300 K,压强p 0＝1 atm,封闭气体的体积V 0＝3 m 3,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)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。

(2)求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)。

【试题解析】：(1)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 。

(2)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p 0V 0T 0＝pV T 代入数据得V ＝2.8×10－2 m 3。

答案：(1)放热 大于 (2)2.8×10－2 m 311.(2020·山东省威海质检)一定质量的理想气体经历了如图所示的A →B →C →D →A 循环,该过程每个状态视为平衡态,各状态参数如图所示。

A 状态的压强为1×105 Pa,求：(1)B 状态的温度；(2)完成一次循环,气体与外界热交换的热量。

【试题解析】：(1)理想气体从A 状态到B 状态的过程中,压强保持不变,根据盖—吕萨克定律有V A T A ＝V B T B代入数据解得T B ＝V B V AT A ＝600 K 。

(2)理想气体从A 状态到B 状态的过程中,外界对气体做功W 1＝－p A (V B －V A )解得W 1＝－100 J气体从B 状态到C 状态的过程中,体积保持不变,根据查理定律有p B T B ＝p C T C解得p C ＝2.5×105 Pa从C 状态到D 状态的过程中,压强保持不变,外界对气体做功W 2＝p C (V C －V D )＝p C (V B －V A )解得W 2＝250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W ＝W 1＋W 2＝150 J理想气体从A 状态完成一次循环,回到A 状态,始末温度不变,所以内能不变。

根据热力学第一定律有ΔU ＝W ＋Q解得Q ＝－150 J故完成一次循环,气体向外界放热150 J 。

答案：(1)600 K (2)放热150 J12.(2019·河北省邯郸模拟)如图所示,竖直放置的光滑圆柱形绝热汽缸,上端开口,有一质量m ＝10 kg 、横截面积S ＝10 cm 2的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,在汽缸内距缸底h ＝0.2 m 处有体积可忽略的卡环a 、b ,使活塞只能向上滑动。