第十四章第3讲　热力学定律与能量守恒定律

［课时作业•巩固提升］精选名校试题考点全面覆盖

一、选择题.下列对热学相关知识的判断中正确的是（）A.对一定质量的气体加热，其内能一定增大B.物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大C.对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能可能不变D.功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程解析气体内能变化由做功和热传递共同决定，A错误；温度升高，分子的平均动能增大，部分分子速率也会减小，B错误；理想气体压强和体积增大，温度一定增大，内能一定增大，C错误；一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，D正确.答案D.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.机械能不可能全部转化为内能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错误；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，但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.答案c.（多选）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程ab、be、3%上厂CQ回到原状态，其V-7图象如图所示，P”、〃/八Pc分别表示状态、b、CVo-7Tc；✓I的压强，下列判断正确的是（）°737A.过程中气体一定吸热B・Pc—pi^PaC.过程儿中分子势能不断增大D.过程命中每一个分子的速率都减小解析由题图知，该理想气体从4到b为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，根据AU=Q+W可知气体一定吸热，选项A正确；从匕到c为等压变化，故Pc=Pb而从〃到人为等容变化，根据查理定律，可知温度升高，压强变大，故丹〉P”，选项B正确；理想气体没有分子势能，选项C错误；从匕到c温度降低，分子的平均动能降低，平均速率减小，但不是每一个分子的速率都减小，选项D错误.答案AB.（多选）如图，一定质量的理想气体从状态出发，经过等容过程必到达状态江再经过等温过程儿到达状态，最后经等压过程或回到状态a下列说法正确的是（）A.在过程中气体的内能增加B.在过程m中外界对气体做功C.在过程外中气体对外界做功D.在过程儿中气体从外界吸收热量解析在过程中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加故选项A正确，C错误；在过程的中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确；在过程历中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确.答案ABD.一定量的理想气体从状态〃开始，经历三个过程帅、be.ca回到原状态，其图象如图所示.下列判断正确的是（）A.过程ah中气体一定吸热B.过程A中气体既不吸热也不放热C.过程以中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.〃、b和c三个状态中，状态〃分子的平均动能最大解析在过程中体积不变，则W=0但温度升高，气体内能增大，即AU0由热力学第一定律AU=W+Q知，气体一定吸热，故A正确；过程反中温度不变，则内能不变，即AU=O但体积增大，气体对外做功，W0由热力学第一定律AU=W+Q知，Q0气体吸热，故B错误；过程ca中温度降低即AUvO体积减小，外界对气体做功，W0由热力学第一定律AU=W+知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，故C错误；a、〃和c三个状态中，状态的温度最低，分子的平均动能最小，故D错误.答案A.（多选）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，积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是（）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，外界对气体做功解析气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为汽缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因汽缸绝热，则气体内能增大，选项B、D正确.答案ABD

二、非选择题.（2019・高考江苏卷）如图所示，一定质量理想气体经历Ai的等压过程，B-C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中8-C过程中内能减少900J.求AfB-C过程中气体对外界做的总功.解析A-8过程Wi=—p（/—以）3-C过程，根据热力学第一定律知卬2=八则气体对外界做的总功卬=一（用+卬2）代入数据得W=1500J答案1500J.（2019•高考全国卷I）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体.初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界.现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同.此时，容器中空气的温度（选填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度（选填“大于”“小于”或“等于“）外界空气的密度.解析由于初始时容器中的空气压强大于外界，活塞光滑、容器绝热，容器内空气推动活塞对外做功，由AU=W+知，气体内能减少，温度降低.气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度.答案低于大于.一定质量的理想气体，状态从4一8一一一A的变化过程可用如图所示的P-V图描述，图中

0、〃

2、S、门和匕为已知量.

（1）气体状态从A到B是过程（选填“等容”“等压”或

（2）状态从B至I」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到的变化过程中，气体（选填“吸热”或“放热”）；

（4）状态从A-B-C-O的变化过程中，气体对外界所做的总功为.解析对应压强值恒为〃2即为等压过程.nV

（2）3-C由号=恒量，丫不变，p减小，可知T降低.nV

（3）一，由令=恒量，p不变，V减小，可知7降低.外界对气体做功，内能减小，由AU=W+可知一过程放热.

（4）A-B气体对外界做功，Wab=P2（V3-V03-CV不变，气体不做功，Wbc=0一OV减小，外界对气体做功，WCD=-pi（V3-V2）状态从Afg-C-O的变化过程中，气体对外界做的总功W=WAb+Wbc+Wcd=P2（V3—Vl）—/71（V3—V2）.答案

（1）等压

（2）降低

（3）放热

（4）〃2（V3—H）—0（匕一匕）.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7b=300K压强po=latm封闭气体的体积Vo=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.

（1）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（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990m时，设封闭气体的压强为p温度为T体积为匕由题意可知p=100atm根据理想气体状态方程得噌=哈/oI代入数据得V=

2.8X10~2m

3.

（2）下潜过程中温度降低，则AUvO气体体积减小，则皿0由AU=Q+W知，Q0放热，且|Q|W.答案

（1）

2.8乂10-2m3⑵放热大于.

2020.山西吕梁模拟如图所示，一根两端开口、横截面积为S=2cn、足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定插入水银槽中的部z分足够深.管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L=21cmE—的气柱，气体的温度为人=7℃外界大气压强取p°=

1.0X105pa.1若在活塞上放一个质量为〃2=

0.1kg的祛码，保持气体的温度节三三三三三不变，则平衡后气柱为多长？j=10m/s22若保持祛码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到亥=77°C此时气柱为多长3若在⑵过程中，气体吸收的热量为10J则气体的内能增加多少？解析⑴被封闭气体的初状态为pi=po=

1.0义IOPaVi=L5=42cm3r=280K末状态为P2=po+等=l.05Xl5paV2=L2S97^=Ti=280K根据玻意耳定律，有piVi=p2vz即p4S=p2L2S得L2=20cm2对气体加热后，气体的压强不变，P3=P2匕=乙3073=350K根据盖—吕萨克定律，有声=亍｛即于得心=25cm./2/3/23外界对气体做的功印=-p2sh=-p2SL3-L2=-

1.05J根据热力学第一定律AU=Q+W得At/=10J+-

1.05J=

8.95J即气体的内能增加了

8.95J.答案:⑴20cm⑵25cm

38.95J理想气体。