选修3－3第11章第3节知能演练强化闯关

1、1. (2011高考广东理综卷)图1135为某种椅子与其升降部分的结构示意图, M、N两筒间密闭了一定质量的气体, M可沿N的内壁上下滑动. 设筒内气体不与外界发生热交换, 在M向下滑动的过程中()图1135A. 外界对气体做功, 气体内能增大B. 外界对气体做功, 气体内能减小C. 气体对外界做功, 气体内能增大D. 气体对外界做功, 气体内能减小解析: 选A.因为M、N内被封闭气体体积减小, 所以外界对气体做功. 由热力学第一定律及M、N内气体与外界没有热交换可知外界对气体做功, 内能一定增加, 故A正确, B、C、D错误. 2. (2011高考福建理综卷)一定量的理想气体在某一过程中,

2、从外界吸收热量2.5104 J, 气体对外界做功1.0104 J, 则该理想气体的()A. 温度降低, 密度增大 B. 温度降低, 密度减小C. 温度升高, 密度增大 D. 温度升高, 密度减小解析: 选 D.由UWQ可得理想气体内能变化U1.0104 J2.5104 J1.5104 J0, 故温度升高, A、B两项均错. 因为气体对外做功, 所以气体一定膨胀, 体积变大, 由eq f(m,V)可知密度变小, 故C项错误D项正确. 3. 根据热力学第二定律, 下列判断正确的是()A. 电流的能不可能全部变为内能B. 在火力发电机中, 燃气的内能不可能全部变为电能C. 在热机中, 燃气的内能不可

3、能全部变为机械能D. 在热传导中, 热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析: 选BCD.由热力学第二定律可知, 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性, 电流的能可全部变为内能, 而内能不可能全部变为电流的能. 机械能可全部变为内能, 而内能不可能全部变成机械能. 在热传导中, 热量只能自发地从高温物体传递给低温物体, 而不能自发地从低温物体传递给高温物体, 所以选项B、C、D正确. 4. (2012淮安模拟)某学习小组做了如下实验: 先把空的烧瓶放入冰箱冷冻, 取出烧瓶, 并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上, 封闭了一部分气体, 然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里, 气球逐渐膨胀起来, 如图11

4、36所示: 图1136(1)在气球膨胀过程中, 下列说法正确的是()A. 该密闭气体分子间的作用力增大B. 该密闭气体组成的系统熵增加C. 该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的D. 该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和(2)若某时刻该密闭气体的体积为V, 密度为, 平均摩尔质量为M, 阿伏伽德罗常数为NA, 则该密闭气体的分子个数为_; (3)若将该密闭气体视为理想气体, 气球逐渐膨胀的过程中, 气体对外做了0.6 J的功, 同时吸收了0.9 J的热量, 则该气体内能变化了_J; 若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈, 则该气球内气体的温度_(选填“升高”或“降低”). 解析: (1)气球内气

5、体的体积增大, 微观上体现为分子间距增大, 分子间引力减小, A错; 系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展, B正确; 气体的压强是大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞而产生的, C错; 气体的体积是气球的容积, 而不是气体分子的体积之和, D错. (2)气体的质量为V, 摩尔数为eq f(V,M), 故该密闭气体的分子个数为eq f(V,M)NA(3)W0.6 J, Q0.9 J, 由热力学第一定律UQW0.3 J气球脱离瓶颈, 气球体积减小, 对外做功, Q0由热力学第一定律知UW0, 故气球内气体温度降低. 答案: (1)B(2)eq f(V,M)NA(3)0.3降低5. (

6、2012高考浙江卷)吸盘是由橡胶制成的一种生活用品, 其上固定有挂钩用于悬挂物体. 如图1137所示, 现有一吸盘, 其圆形盘面的半径为2.0102 m, 当其与天花板轻轻接触时, 吸盘与天花板所围容积为1.0105 m3; 按下吸盘时, 吸盘与天花板所围容积为2.0106 m3, 盘内气体可看作与大气相通, 大气压强为p01.0105 Pa.设在吸盘恢复原状过程中, 盘面与天花板之间紧密接触, 吸盘内气体初态温度与末态温度相同. 不计吸盘的厚度及吸盘与挂钩的重量. 图1137(1)吸盘恢复原状时, 盘内气体压强为_; (2)在挂钩上最多有悬挂重为_的物体; (3)请判断在吸盘恢复原状过程中盘

7、内气体是吸热还是放热, 并简述理由. 解析: (1)吸盘恢复原状时盘内气体发生等温变化由p1V1p2V2可得p2eq f(p1V1,V2)eq f(p0V1,V2)eq f(1.01052.0106,1.0105) Pa2.0104 Pa.(2)由平衡条件可得, G(p0p2)S100 N.(3)吸盘恢复原状过程中盘内气体发生等温膨胀, 其内能不变却对外做功, 由热力学第一定律可知气体吸热. 答案: (1)2.0104 Pa(2)100 N(3)吸热简述理由见解析一、选择题1. 若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变, 则在此过程中关于气泡中的气体, 下列说法中正确的是()A. 气体分子

8、间的作用力增大B. 气体分子的平均速率增大C. 气体分子的平均动能减小D. 气体组成的系统的熵增加解析: 选 D.气泡的上升过程气泡内的压强减小, 温度不变, 由玻意耳定律知, 上升过程中体积增大, 微观上体现为分子间距增大, 分子间引力减小, 温度不变所以气体分子的平均动能、平均速率不变, 此过程为自发过程, 故熵增大. D正确. 2. (2010高考重庆卷)给旱区送水的消防车停于水平地面, 在缓慢放水过程中, 若车胎不漏气, 胎内气体温度不变, 不计分子间势能, 则胎内气体()A. 从外界吸热B. 对外界做负功C. 分子平均动能减少 D. 内能增加解析: 选A.在消防车缓慢放水的过程中,

9、重力减小, 胎内气体的压强减小, 体积增大. 因此对一定质量的理想气体, 温度不变(分子平均动能不变), 体积增大, 气体对外做功; 由热力学第一定律WQU可知, 内能不变且气体对外界做功, 则胎内气体一定吸热. 故A正确. 3. 一定质量的理想气体在某一过程中, 外界对气体做功7.0104 J, 气体内能减少1.3105 J, 则此过程()A. 气体从外界吸收热量2.0105 JB. 气体向外界放出热量2.0105 JC. 气体从外界吸收热量6.0104 JD. 气体向外界放出热量6.0104 J解析: 选 B.根据热力学第一定律有, WQU, 所以QUW1.3105 J7.0104 J2.

10、0105 J, 即气体向外界放出热量2.0105 J.4. 电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置, 压缩机工作时, 强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环, 实现制冷作用, 那么下列说法中正确的是()A. 打开电冰箱门让压缩机一直工作, 可使室内温度逐渐降低B. 在电冰箱的内管道中, 制冷剂迅速膨胀并吸收热量C. 在电冰箱的外管道中, 制冷剂被剧烈压缩放出热量D. 电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律解析: 选BC.电冰箱工作过程中, 消耗电能的同时部分电能转化为内能, 故室内温度不可能降低, A错误; 制冷剂在内管道膨胀吸热, 在外管道被压缩放热, B、C正确; 电冰箱的工作原理并

11、不违背热力学第二定律, D错误. 5. 下列说法中正确的是()A. 热量不能由低温物体传递到高温物体B. 外界对物体做功, 物体的内能必定增加C. 第二类永动机不可能制成, 是因为违反了能量守恒定律D. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功, 而不引起其他变化解析: 选 D.根据热力学第二定律, 热量不能自发地由低温物体传递到高温物体, 但在一定条件下, 热量可以由低温物体传向高温物体, 例如电冰箱的工作过程, 故选项A错误; 根据热力学第一定律, 物体内能的变化量取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素, 所以选项B错误; 第二类永动机不违反能量守恒定律, 违反了热力学第二定律, 选

12、项C错误; 选项D是热力学第二定律的表述形式之一, 是正确的. 6. (2010高考福建理综卷)如图1138所示, 一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中, 容器内装有一可以活动的绝热活塞. 今对活塞施以一竖直向下的压力F, 使活塞缓慢向下移动一段距离后, 气体的体积减小. 若忽略活塞与容器壁间的摩擦力, 则被密封的气体()图1138A. 温度升高, 压强增大, 内能减少B. 温度降低, 压强增大, 内能减少C. 温度升高, 压强增大, 内能增加D. 温度降低, 压强减小, 内能增加解析: 选C.本题考查热力学第一定律、一定质量气体温度、压强和体积的关系. 容器绝热, 活塞

13、对气体做功, 由热力学第一定律可知, 气体内能增加; 温度是分子平均动能的标志, 且气体内能增加, 故温度一定升高; 对活塞进行受力分析p0SFmgp气S, 可知, 气体压强增大, C正确; 答案为C.7.如图1139所示, 直立容器内部有隔板隔开的A、B两部分气体, A的密度小, B的密度较大, 抽去隔板, 加热气体使两部分气体均匀混合, 设在此过程中气体吸热为Q, 气体内能增加量为U, 则()图1139A. UQ B. UQ D. 无法比较解析: 选 B.A、B气体开始的合重心在中线下, 混合均匀后在中线, 所以系统重力势能增大. 由能量守恒知, 吸收的热量一部分增加气体内能, 一部分增加

14、重力势能. 8. 如图11310所示, 绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分, K与汽缸壁的接触是光滑的. 两部分分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和B.气体分子之间相互作用势能可忽略. 现通过电热丝对气体a加热一段时间后, a、b各自达到新的平衡则下列说法中正确的是()图11310A. a的体积增大了, 压强变小了B. b的温度升高了C. 加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈D. a增加的内能大于b增加的内能解析: 选BCD.电热丝对气体a加热, a的温度升高, 体积会增大, 这样a对b做功, b的体积减小同时压强会增大, 至平衡后a和b的压强相等, 因此A错误. 9. (

15、2010高考全国卷)如图11311, 一绝热容器被隔板K图11311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. 气体压强变小, 温度不变解析: 选BD.由题意可知, a部分的气体向真空膨胀, 所以气体不做功, 选项A错误; 由于该容器为绝热容器, 气体与外界没有热交换. 由热力学第二定律可知, 气体的内能不变, 选项B正确; 因为气体体积增大, 则压强变小, 又因为其内能不变, 稀薄气体可以看成理想气体, 故气

16、体的温度不变, 选项C错误, 选项D正确. 二、非选择题10. (2011高考江苏单科卷)如图11312所示, 内壁光滑的气缸水平放置, 一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内, 外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热, 气体吸收热量Q后, 体积由V1增大为V2.则在此过程中, 气体分子平均动能_(选填“增大”“不变”或“减小”), 气体内能变化了_. 图11312解析: 气体的温度最终升高, 分子平均动能增大, 内能增大, 由热力学第一定律UQW, 由于气体对外做功, 故Wp0(V2V1), 所以UQp0(V2V1). 答案: 增大Qp0(V2V1)11. 蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都

17、利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化, 我们把这些气体称为工质. 某热机经过一个循环后, 工质从高温热源吸热Q1, 对外做功W, 又对低温热源放热Q2, 工质完全恢复初始状态, 内能没有变化. 根据热力学第一定律, 在工质的一个循环中, Q1、Q2、W三者之间满足的关系是_. 热机的效率不可能达到100%, 从能量转换的角度, 说明_能不能完全转化为_能而不引起其他变化. 解析: 根据能的转化和守恒定律知Q1Q2W, 再利用热机的知识可知: 热机的效率不可能达到100%, 说明内能不能完全转化为机械能. 答案: Q1Q2W内机械能12.如图11313所示, 一圆柱形绝热容器竖直放置, 通过绝热活塞封闭着摄氏温度为t1的理想气体, 活塞的质量为m, 横截面积为S, 与容器底部相距h1.现通过电热丝给气体加热一段时间, 使其温度上升到t2, 若这段时间内气体吸收的热量为Q, 已知大气压强为p0, 重力加速度为g, 求: 图11313(1)气体的压强. (2)这段时间内活塞上升的距离是多少？(3)这段时间内气体的内能变化了多少？解析: (1)分析活塞的受力情况如图所示, 根据平衡条件有mgp0SpS, 由此得: pp0eq f(mg,S).(2)设温度为t2时活塞与容器底部相距h2.因为气体做等压变化, 由盖吕萨克定律eq f(V1,T1)eq f(V2,T2)得: