2021高三统考人教物理一轮（经典版）课时作业：第13章 第3讲热力学定律与能量守恒定律含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高三统考人教物理一轮（经典版）课时作业：第13章第3讲热力学定律与能量守恒定律含解析课时作业时间：60分钟满分:100分一、选择题(本题共9小题,每小题5分，共45分。其中1题为单选，2~9题为多选)1．(2019·湖北荆门第五次检测)奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷）、稳压装置和燃烧器三部分组成,当稳压阀打开以后，燃气以气态形式从气罐里出来,经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧。则以下说法不正确的是（)A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能增加C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程D．燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用答案D解析燃气由液态变为气态的过程中体积增大,要对外做功，分子势能增大，故A、B正确;根据热力学第二定律，燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程,故C正确；燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能，能量耗散了，很难再被回收利用，故D错误.2．（2019·湖南三湘名校教育联盟三模）能量守恒定律告诉我们,在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。然而，无数事实告诉我们,并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生。下列说法正确的是()A．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机B．第二类永动机不违反能量守恒定律C．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机D．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递E．气体向真空的自由膨胀是不可逆的答案BDE解析根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故B正确；对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，故C错误；电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，故D正确；根据熵增加原理可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故E正确。3.（2019·辽宁葫芦岛一模）回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27℃,状态C和D的温度均为－133℃，下列判断正确的是(）A．气体由状态A到B的过程,温度先升高后降低B．气体由状态B到C的过程,内能保持不变C．气体由状态C到D的过程，分子间的平均间距减小D．气体由状态C到D的过程，气体对外做功E．气体由状态D到A的过程,其热力学温度与压强成正比答案ADE解析状态A和B的温度相等,根据eq\f（pV,T）＝C,经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B,pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，故A正确；气体由状态B到C温度降低，内能减小，故B错误；气体由状态C到D，体积增大，分子间的平均间距增大，故C错误；气体由状态C到D,体积增大，气体对外做功,故D正确;气体由状态D到A，体积不变，根据eq\f（pV，T）＝C，其热力学温度与压强成正比，故E正确。4．下列说法中错误的是（）A．一定量气体经过不同物理过程而温度没有改变，气体与外界可以不做功B．功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为功C．第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律D．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行E．熵值越大，说明系统的分子运动越无序答案BCD解析一定量的气体可以先吸热而后又放热，气体与外界不做功，最后温度保持不变，A正确;功是能量转化的量度，不能说功转化成热量,只能说机械能转化为内能，B错误；第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第二定律，C错误；在任何自然过程中,一个孤立系统的熵总是向增加的方向进行,D错误；熵是系统内分子运动无序程度的量度，熵越大，分子运动无序程度越大，E正确。本题选错误的，故答案为B、C、D。5．下列关于热力学定律的说法,正确的是()A．热量可以从低温物体传递到高温物体B．一切宏观热现象的过程一定是从无序状态慢慢向有序状态过渡C．无论科技多么先进,热力学温度的0K一定不可能达到D．一绝热汽缸中封闭一定质量的理想气体，当气体体积膨胀时,其温度一定降低E．一导热汽缸中封闭一定质量的理想气体，当缸外温度缓慢升高时,气体可能对外界做功答案ACE解析热量可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他变化，A正确；一切宏观热现象的过程一定是从有序状态慢慢向无序状态过渡,B错误；热力学温度的0K永远不能达到，C正确；绝热汽缸中理想气体与外界没有热交换，当气体自由膨胀时，不对外做功，其内能不变，则温度不变，D错误；导热汽缸外温度缓慢升高时，气体内能增加，气体可能对外界做功，且气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量，E正确。6．(2019·广东深圳二模)恒温环境中，在导热良好的注射器内,用活塞封闭了一定质量的理想气体。用力缓慢向外拉活塞,此过程中（)A．封闭气体分子间的平均距离增大B．封闭气体分子的平均速率减小C．活塞对封闭气体做正功D．封闭气体的内能不变E．封闭气体从外界吸热答案ADE解析对于一定质量的理想气体，气体的内能和分子平均速率只取决于温度，由题目可知,温度不变，则封闭气体的内能不变，封闭气体分子的平均速率也不变,故B错误,D正确；用力向外缓慢拉动活塞的过程中，气体体积增大，则分子间的平均距离增大，气体对活塞做正功,则活塞对气体做负功，故A正确，C错误；根据ΔU＝W＋Q可知，温度不变，则内能U不变，即ΔU＝0，用力向外缓慢拉动活塞，则W＜0，故Q＞0，即气体从外界吸收热量，故E正确。7．（2019·山西高三二模）如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行.下列说法正确的是（）A．ab过程中气体从外界吸热B．bc过程中气体内能不变C．cd过程中气体从外界吸热D．de过程中外界对气体做功E．状态a的气体体积比状态d的气体体积小答案ACE解析由理想气体状态方程eq\f(pV，T)＝C可知，图线与原点连线的斜率与体积的倒数成正比，ab过程中图线与原点连线的斜率不变,故气体的体积不变，气体不做功,又温度升高，内能增大，由W＋Q＝ΔU,可知Q>0，即气体从外界吸热，故A正确；bc过程为等压过程,温度升高，气体内能增大，故B错误；cd过程eq\f(p，T)减小，则气体体积增大，气体对外做功,气体温度升高,内能增大，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，Q为正值,即气体要从外界吸热,故C正确；de段为等温过程，压强降低，气体体积增大，对外做功，D错误；由于图线与原点连线的斜率与体积的倒数成正比，由图可知，Oa的斜率大于Od的斜率，则状态a的气体体积小于状态d的气体体积，故E正确。8．(2019·广东汕头高三一模)如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气,然后打开喷嘴开关，活塞位置不再改变，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为理想气体，设充气和喷液过程筒内的空气温度可视为不变,下列说法正确的是（）A．充气过程中，贮液筒内的气体内能增大B．充气过程中，贮液筒内的气体分子平均动能增大C．充气过程中,贮液筒内的气体压强增大，体积也变大D．喷液过程中，贮液筒内的气体吸收热量全部用来对外做功E．喷液过程中，贮液筒内的气体压强减小,气体内能不变答案ADE解析充气过程筒内的空气温度可视为不变，则分子的平均动能不变，充气的过程中筒内气体分子的总个数增加，则内能增加，故A正确，B错误；充气的过程中筒内气体的体积不变,故C错误;喷液过程筒内的空气温度可视为不变，气体的内能也不变，气体体积增大,对外做功，由热力学第一定律,可知贮液筒内的气体吸收的热量全部用来对外做功，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T）＝C，温度不变，体积增大，压强减小，故D、E正确。9.如图，一定质量理想气体从状态A依次经状态B和C后再回到状态A，对此气体下列说法正确的是（）A．A→B过程中气体对外界做功B．A→B过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功C．B→C过程中气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力减少D．C→A过程中气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量E．B→C过程中气体放出的热量大于C→A过程中吸收的热量答案ADE解析A→B过程中为等温变化，压强减小，由公式pV＝C可知，体积增大，气体对外做功，故A正确；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，A→B过程温度不变，ΔU＝0,Q＝－W,故气体要吸收热量且等于气体对外做的功，故B错误；B→C过程为等压变化，由p＝eq\f（F,S)可知气体分子对器壁单位面积碰撞的平均冲力不变,故C错误;C→A过程为等容变化,温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知,气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量，故D正确；B→C过程为等压变化，由热力学第一定律可知，ΔU1＝Q1＋W1，其中ΔU1为负值，W1为正值，所以Q1〈0,气体放出热量，C→A过程为等容变化，由热力学第一定律可知,ΔU2＝Q2,其中ΔU2为正值，所以Q2〉0，气体吸收热量，又ΔU1＝－ΔU2,故Q1＋W＝－Q2，即B→C过程中气体放出的热量大于C→A过程中气体吸收的热量，故E正确。二、非选择题（本题共4小题，共55分）10．(10分）（2019·山东四校联合一模）一定质量的理想气体，沿如图所示折线由状态A依次变化到状态B、C、A,已知在状态A时，温度为360K，取1atm＝105Pa，求：(1)气体在C状态的温度是TC＝________K。（2)经过一个循环,气体________(填“吸收"或者“放出”)________J热量.答案(1)180（2）吸收300解析（1）A、C两状态体积相等，根据查理定律得:eq\f（pA，TA)＝eq\f（pC，TC），又TA＝360K、pA＝4atm、pC＝2atm解得:TC＝180K。（2）整个循环过程气体对外做的功等于三角形ABC包围的面积，根据热力学第一定律有:ΔU＝Q＋WW＝－eq\f(1，2）×（4－2)×105×（4－1)×10－3J＝－300J而ΔU＝0解得:Q＝＋300J,即吸收300J热量。11．（15分）（2019·安徽安庆高三二模)一定质量的理想气体经过如图所示的变化过程：A→B→C。已知气体在初始A状态的压强为p0，体积为V0,温度为T0，BA连线的延长线经过坐标原点，A→B过程中，气体从外界吸收热量为Q，B状态温度为T。试求：(1)气体在B状态时的体积和在C状态时的压强；（2）气体从A→B→C整个过程中内能的变化。答案（1)eq\f（V0,T0）Teq\f(p0,T0）T（2)Q－p0eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f（T,T0）－1)）V0解析（1)气体从A变化到B时，发生等压变化，设B状态时的体积为V,根据盖—吕萨克定律得eq\f（V0,T0)＝eq\f(V,T）解得V＝eq\f（V0，T0)T气体从B变化到C时,发生等温变化，设C状态时的压强为p，根据玻意耳定律，p0V＝pV0解得p＝eq\f（p0,T0）T.(2)气体从B→C过程中温度不变，内能不变。气体从A→B过程中，体积变大,气体对外做功，W＝－p0(V－V0）＝－p0eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(T，T0)－1）)V0气体从外界吸收热量为Q，根据热力学第一定律，内能的变化ΔU＝Q＋W＝Q－p0eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（T,T0)－1））V0。12．（15分)（2019·湖南省长沙市长郡中学第一次适应性考试)绝热汽缸A和导热汽缸B固定在水平地面上，由刚性杆连接的两个等大活塞封闭着两部分体积均为V的理想气体，此时气体的压强与外界大气压强p0相同,气体的温度与环境温度T0也相同。已知理想气体的内能U与温度T的关系为U＝αT，α为常量且α>0。现给汽缸A的电热丝通电,当电热丝放出的热量为Q1时汽缸B内气体的体积减为原来的一半。若加热过程是缓慢的，不计摩擦，求:(1）汽缸A内气体的压强；（2）汽缸B在该过程中放出的热量Q2.答案(1）2p0(2)Q1－2αT0解析(1)设A、B内气体末态压强为p，对B中气体由玻意耳定律得：p0V＝peq\f（V，2）解得：p＝2p0。（2)对A中气体由理想气体状态方程得：eq\f(p0V,T0）＝eq\f（p\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(V＋\f（V，2))）,T)解得:T＝3T0汽缸A内气体升温时内能增加：ΔUA＝α（T－T0)＝2αT0汽缸B内气体温度不变,内能不变，ΔUB＝0；以汽缸A、B内两部分气体为研究对象，由热力学第一定律得：ΔUA＝Q1－W,ΔUB＝W－Q2解得汽缸B内气体放出热量为：Q2＝Q1－2αT0。13．（15分）（2019·四省名校高三第二次联考)如图所示，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸,汽缸内有一导热活塞,活塞底面与汽缸底面平行，一定量的气体被密封在汽缸内。当平台倾角为37°时，汽缸内气体体积为V，然后将平台顺时针缓慢转动直至