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2019-2020年高考物理总复习课时跟踪检测
(三十四)热力学定律能量守恒定律
一、单项选择题1.xx·北京高考下列说法正确的是 A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B.液体分子的无规则运动称为布朗运动C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加D.物体对外界做功,其内能一定减少2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中 A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减少3.某校开展探究性课外活动,一同学用如图1所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的关系该同学选用导热良好的气缸开口向下,内有理想气体,气缸固定不动,缸内活塞可自由移动且不漏气把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止现给沙桶底部钻一个小洞,细沙缓慢漏出,外部温度恒定不变,则 图1A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变C.气体体积减小,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大4.如图2所示,容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定A、B的底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热原先,A中水面比B中的高,打开阀门,使A中的水逐渐向B中流,最后达到平衡在这个过程中 图2A.大气压力对水做功,水的内能增加B.水克服大气压力做功,水的内能减少C.大气压力对水不做功,水的内能不变D.大气压力对水不做功,水的内能增加
5.带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c,b、c状态温度相同,如图3所示设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则 图3A.pbpc,QabQac B.pbpc,QabQacC.pbpc,QabQacD.pbpc,QabQac
6.xx·兴华模拟如图4所示,导热气缸开口向下内有理想气体,缸内活塞可自由滑动且不漏气,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止现在把沙桶底部钻一小洞,细沙慢慢流出,并缓慢降低气缸外部环境温度,下列说法正确的是 图4A.气缸内气体压强减小,内能增大B.外界可能对气体做功,气体温度降低C.气体压强可能减小,体积不变,内能减小D.气体可能对外界做功,气体内能一定减小
二、多项选择题
7.如图5所示,一气缸竖直放置,用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体,在气缸的底部安装有一根电热丝,用导线和外界电源相连,已知气缸壁和活塞都是绝热的,气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气,现接通电源,电热丝对缸内气体缓慢加热关于气缸内气体,下列说法正确的是 图5A.单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少B.所有分子的速率都增加C.分子平均动能增大D.对外做功,内能减少8.xx·黄浦模拟关于能量转化与守恒的理解,下列说法中错误的是 A.凡是能量守恒的过程就一定会发生B.摩擦生热的过程是不可逆过程C.空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性D.由于能量的转化过程符合能量守恒定律,所以不会发生能源危机9.下列关于热现象的描述正确的是 A.根据热力学定律,热机的效率不可能达到100%B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.物体由大量分子组成,某单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的10.如图6所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程气体与外界无热量交换这就是著名的“卡诺循环”该循环过程中,下列说法正确的是 图6A.A→B过程中,外界对气体做功B.B→C过程中,气体分子的平均动能减小C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
三、非选择题11.xx·山东高考我国“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990m深处的海水温度为280K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7所示,导热良好的气缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度T0=300K,压强p0=1atm,封闭气体的体积V0=3m3如果将该汽缸下潜至990m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体图71求990m深处封闭气体的体积1atm相当于10m深的海水产生的压强2下潜过程中封闭气体________填“吸热”或“放热”,传递的热量________填“大于”或“小于”外界对气体所做的功12.一定质量的理想气体经过如图8所示的状态变化设状态A的温度为400K求图81状态C的温度TC为多少?2如果由A经B到C的状态变化的整个过程中,气体对外做了400J的功,气体的内能增加了20J,则这个过程气体是吸收热量还是放出热量?其数值为多少?答案1.选A 本题考查布朗运动、热力学第一定律,意在考查考生的理解能力悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动称为布朗运动,它反映了液体分子的无规则运动,则A项正确,B项错误;物体从外界吸收热量,由于做功情况未知,其内能不一定增加;同理,物体对外界做功,其内能不一定减少,则C、D两项错误2.选D 由于气体膨胀,气体对外界做功,W为负,因为ΔU=Q+W,Q不变,所以气体内能减少,又由于气体分子间的势能可忽略,故气体温度降低,平均动能减少故只有D项正确3.选B 题中“导热良好的气缸”和“细沙缓慢漏出”都告诉我们缸内气体温度不变,等于环境温度,所以温度计示数不变沙漏出的过程活塞向上移动,外界对气体做功4.选D 大气压力做功W气=p0·ΔV,故大气压力对两侧活塞做功的总和为零又由能量的转化和守恒定律知,水的机械能减小,内能增加5.选C 状态b和状态c温度相同,VbVc由玻意耳定律pbVb=pcVc,可知pbpc;由于Tb=Tc,所以过程ac和ab内能变化相同,ab过程体积变大,气体对外做功,W0,ΔU=Qab+W;ac过程体积不变,气体不做功,ΔU=Qac,所以QabQac6.选B 设活塞重力为G,横截面积为S,大气压为p0,则以活塞为研究对象,根据力平衡得到气缸内气体的压强p=p0-,由于G减小,则p增大,即气体压强增大,被压缩,外界对气体做功由于气缸是导热的,气体的温度与环境相等,缓慢降低气缸外部环境温度,其内能减小,温度降低7.选AC 电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,气缸内气体压强不变,而气体分子的平均动能增大,根据压强的微观含义得知,单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少,故A正确;气缸内气体温度升高,分子平均动能增大,由于分子运动是无规则的,不是所有分子的速率都增加,故B错误,C正确;在缸内封闭的是一定量的理想气体,温度升高,其内能增大,根据盖-吕萨克定律得知,气体的体积增大,气体对外做功,故D错误8.选ACD 各种物理过程能量是守恒的,但是自然界的宏观过程具有方向性,故A错误;通过摩擦生热,能量耗散了,即能量可以利用的品质降低了,这是不可逆过程,故B正确;空调机既能制热又能制冷,但是要耗电,即热传递有方向性,热量只能自发地由高温物体传向低温物体,故C错误;虽然总能量守恒,但随着能量耗散,能量可以利用的品质降低了,故D错误9.选AC 根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,A正确做功是通过能量转化改变系统内能的,而热传递是通过内能的转移改变系统内能的,B错误根据热力学定律,温度相同是达到热平衡的标准,C正确单个分子的运动是无规则的,但大量分子的运动具有统计规律,D错误10.选BC 本题考查气体状态变化图像问题,意在考查考生根据图像分析问题的能力A→B过程中,气体体积变大,气体对外做功,A项错误;B→C为绝热过程,气体体积增大,气体对外界做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,B项正确;C→D为等温过程,气体的温度不变,体积减小,压强增大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,C项正确;D→A过程中,气体的温度升高,因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的方向偏移,D项错误11.解析1以汽缸内封闭的气体为研究对象,初态压强p0=1atm,温度T0=300K,体积V0=3m2,汽缸在990m深处时,气体压强p=1atm+atm=100atm,温度T=280K,设体积变为V由理想气体状态方程有=,代入数据解得V=
2.8×10-2m32封闭气体的体积减小,外界对气体做功,而气体的温度降低,内能减小,由热力学第一定律可知,气体要放热,且传递的热量大于外界对气体所做的功答案
12.8×10-2m3 2放热 大于12.解析1由理想气体状态方程,=解得状态C的温度TC=320K2由热力学第一定律,ΔU=Q+W,解得Q=420J,气体吸收热量答案1320K 2吸收 420J。