高考物理一轮复习备考演练 选修3-3 第3章 热力学定律与能量守恒

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▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓ 2013届高考物理一轮复习备考演练 选修3-3 第3章 热力学定律与能量守恒

对应学生用书P305

1．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中 ( )．

A．封闭气体对外界做正功

B．封闭气体向外界传递热量

C．封闭气体分子的平均动能增大

D．封闭气体从外界吸收热量

解析 因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，C错误；当气体体积减小时，外界对气体做功，A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，B正确．

答案

B

图1－3－6

2．(2011·上海浦东二模)如图1－3－6所示中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接并使之缓慢地向右移动．这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 ( )．

A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律

B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律

C．气体是从单一热源吸热，全用来对外作功，但此过程不违反热力学第二定律

D．A、B、C三种说法都不对

答案 C

3．如图1－3－7所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )．

图1－3－7 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓ A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律

解析 由热力学第二定律可知，热量不能自发地由低温物体传给高温物体，除非有外界的影响或帮助．电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机工作并消耗电能．

答案

B

图1－3－8

4．我国神七航天员的漫步太空已变成现实．神七航天漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比．其中，飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图1－3－8所示，两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则( )．

A．气体体积膨胀，对外做功

B．气体分子势能减少，内能增加

C．体积变大，温度降低

D．B中气体不可能自发地全部退回到A中

解析 当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，则A选项是错误的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，则选项A、B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部回到A中，故D正确．

答案 D

5．(2011·江西重点盟校二次联考，33)(1)下列说法正确的是________．

A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该种气体分子的大小

B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显

C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随分子间距离的增大而减小

D．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

图1－3－9

(2)如图1－3－9所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0×105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓ 的热量，则封闭气体的压强将________(选填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为________J.

解析 (1)由于气体分子间距离大，所以不能估算分子大小，A错．布朗运动的显著程度与温度和颗粒大小有关，B正确．分子引力和斥力都是随分子间距离的增大而减小的，则C错．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故D错．

(2)此时气体压强p＝p0－GS恒定．

由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝－pΔV＋Q＝50 J.

答案 (1)B (2)不变 50

6．(1)当密闭在气球内的空气(可视为理想气体)温度缓慢升高时________．

A．气体分子的体积增大

B．气体分子的动能增大

C．气体分子的平均动能增大

D．单位体积内分子数增多

(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体应吸收________ J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.

答案 (1)C (2)1 500 放出 500

7．(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________，第二类永动机不可能制成是因为其违反了_____________________________________________________．

(2)在一个大气压下，水在沸腾时，1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3，求：

①1 g水所含的分子个数；

②体积膨胀时气体对外界做的功；

③气体的内能变化．(大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的摩尔质量为M＝18 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)

解析 (2)①1 g水所含的分子个数为n＝118×6×1023＝3.3×1022(个)．

②气体体积膨胀时对外做的功为W＝p0×ΔV＝105×(1 676－1.043)×10－6 J＝167.5 J.

③根据热力学第一定律有：

ΔU＝W＋Q＝(2 263.8－167.5) J＝2 096.3 J.

答案 (1)能量守恒定律 热力学第二定律

(2)①3.3×1022 ②167.5 J ③增加

2 096.3 J

8．(1)下列说法正确的是 ( )．

A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映

B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能

C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数

D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌

▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓ (2)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7×105 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程中气体________(填“吸收”或“放出”)的热量是________ J．此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0×105 J的功，同时吸收了6.0×105 J的热量，则此过程中，气体内能增加了________ J

解析 (1)布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，并不是指颗粒分子的运动，所以A错误．热能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，所以B错误．知道摩尔质量和密度可求摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数，所以C错误．内能不同的物体它们分子运动的平均动能可能相同，因为只要物体的温度相同，分子平均动能就相同，所以D项正确．

(2)根据热力学第一定律得：W＝1.7×105 J，ΔU＝－1.3×105 J，代入ΔU＝W＋Q可得，Q＝－3.0×105 J，Q为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105 J；同理W＝－5×105

J，Q＝6×105 J，ΔU＝W＋Q＝1.0×105 J，即内能增加了1.0×105 J.

答案 (1)D (2)放出 3.0×105 1.0×105

9．(1)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 ( )．

A．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动

B．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体

C．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，若空气向外界放出热量1.5×105

J，则空气内能增加5×104 J

D．一定质量的理想气体，如果保持温度不变，体积越小，压强越小

(2)1 mL水用注射器能滴50滴，水的密度ρ＝103 kg/m3，则1滴水中有多少个水分子？(阿伏加德罗常数NA＝6.02×10－23 mol－1)

解析 (1)布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒而引起的，而教室内粉尘颗粒杂乱无章的运动是由于空气流动引起的，A项错误；在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体，例夏天空调工作时，不断地将热量从低温的室内传到高温的室外，B项错误；根据热力学第一定律可知，C项正确；根据pVT＝恒量可知，对于一定质量的气体，温度不变，体积越小，压强越大，D项错误．

(2)1滴水的体积为

V＝1×10－650 m3＝2×10－8 m3

1滴水的质量为m＝Vρ＝2×10－8×103 kg＝2×10－5 kg

所以1滴水中水分子的个数为

n＝mmmolNA＝2×10－518×10－3×6.02×1023＝6.69×1020个．

答案 (1)C (2)6.69×1020个

10．(2011·泉州适应考)(1)关于分子动理论，下列说法正确的是________．

A．对气体加热，气体内能一定增加

B．布朗运动指的是悬浮颗粒在液体中的无规则运动

C．物体的温度升高，物体中所有分子的动能都会增加

D．物体内部分子间距增加时，分子引力比分子斥力减小得快