2023版高考物理一轮复习课时跟踪检测（四十一）第十二章热学第3节热力学定律（选修3-3）

PAGEPAGEPAGE2课时跟踪检测〔四十一〕热力学定律对点训练：热力学第一定律1．(2022·北京高考)以下说法正确的选项是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外界做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，那么Q＋W<0，内能减小，选项D错误。2．(2022·重庆高考)重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，假设储气罐内气体体积及质量均不变，那么罐内气体(可视为理想气体)()A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：选B温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，那么一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错。3．(2022·福州质检)如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；屡次充气后按下按柄B翻开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，那么()A．充气过程中，储气室内气体内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C．喷水过程中，储气室内气体放热D．喷水过程中，储气室内气体压强增大解析：选A充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，选项A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，那么气体吸热，所以气体压强减小，选项C、D错误。对点训练：热力学第二定律4．(多项选择)(2022·湖南长沙模拟)关于第二类永动机，以下说法中正确的选项是()A．第二类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二类永动机违背了热力学第二定律，所以不可能制成D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能E．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化解析：选ACE由第二类永动机的定义知，A正确；第二类永动机违反了热力学第二定律，故B错误，C正确；机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，故E正确，D错误。5．(多项选择)(2022·开封5月质检)以下说法中正确的选项是()A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规那么运动C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第一定律E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，那么阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq\f(V,V0)解析：选ABC根据热力学第一定律，气体放出热量，假设外界对气体做功，使气体温度升高，其分子的平均动能增大，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规那么运动，不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规那么运动，故B正确；当分子力表现为斥力时，分子力总是随分子间距离的减小而增大，随分子间距离的减小，分子力做负功，所以分子势能也增大，故C正确；第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，故D错误；某固体或液体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，那么阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq\f(V,V0)，对于气体此式不成立，故E错误。6．(多项选择)(2022·济南模拟)以下说法正确的选项是()A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E．一定质量的理想气体体积保持不变，单位体积内分子数不变，温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数不变解析：选ACD单晶体冰糖有固定的熔点，磨碎后物质微粒排列结构不变，熔点不变，A正确；足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因，与气体的分子之间的作用力无关，B错误；一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，没有对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能一定增加，故C正确；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确；一定质量的理想气体体积保持不变，单位体积内分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，那么平均速率增大，单位时间内撞击单位面积上的分子数增大，E错误。7．(多项选择)(2022·郑州高三质检)以下说法正确的选项是()A．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小B．布朗运动就是气体或液体分子的无规那么运动C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的E．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但也是不可能制成的解析：选ACE分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规那么运动，不是分子的运动，故B错误；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C正确；做功和热传递在改变系统内能方面是等价的，故D错误；第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，仍不可能制成，故E正确。对点训练：气体实验定律与热力学第一定律的综合8．(多项选择)(2022·广东高考)如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气()A．内能增大B．压强增大C．分子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大解析：选AB在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项A正确；根据eq\f(p,T)＝C知，气体的压强增大，选项B正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变，分子间的引力和斥力不变，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是所有分子运动的速率都增大，选项D错误。9.(多项选择)如下图，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两局部气体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，后来活塞到达新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，那么以下判断正确的选项是()A．气体A吸热，内能增加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E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少解析：选ACE气体A进行等容变化，那么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，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，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；气体B的压强不变，但是体积增大，平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，选项E正确。10．〔多项选择〕(2022·哈尔滨第三中学模拟)以下关于分子运动和热现象的说法正确的选项是()A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和解析：选BCE气体分子间距较大，分子间的分子力很小，分子永不停息地做无规那么运动，所以气体如果失去了容器的约束就会散开，故A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，内能增加，动能不变，分子势能增加，故B正确；由eq\f(pV,T)＝C可知，对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大那么温度升高，体积增大对外做功，温度升高那么内能增加，结合热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故C正确；气体分子总数不变，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，但不知气体体积的变化情况，因此压强不一定增大，故D错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，故E正确。故B、C、E正确。11．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。VA＝0.3m3，TA＝TC＝300K，TB(1)求气体在状态B时的体积；(2)设A→B过程气体吸收的热量为Q1，B→C过程气体放出的热量为Q2，比拟Q1、Q2的大小并说明原因。解析：(1)设气体在状态B时的体积为VB，A→B过程气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得，eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入数据得VB＝0.4m3(2)TA＝TC，所以A→B过程气体增加的内能与B→C过程气体减小的内能相同。而A→B过程气体对外做功，W<0；B→C过程气体不做功，W＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q1>Q2。答案：(1)0.4m3(2)Q1>Q212．(2022·郑州高三质检)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p­V图像如下图。该气体在状态A时的温度为27℃，求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。解析：(1)对于理想气体：A→B，由查理定律得：eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)即：TB＝eq\f(pB,pA)TA＝100K，所以：tB＝T－273℃＝－173℃。(2)B→C过程由盖—吕萨克定律得：eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得：TC＝300K，所以：tC＝27℃A、C温度相等，ΔU＝0A→C的过程，由热力学第二定律ΔU＝Q＋W得：Q＝ΔU－W＝pΔV＝200J，即气体从外界吸热200J。答案：(1)－173℃(2)200J13.如下图，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距为h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：