课时跟踪检测（四十六） 热力学定律与能量守恒定律

课时跟踪检测（四十六）热力学定律与能量守恒定律1．关于气体的内能，下列说法正确的是()A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能一定增大D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关解析：选D质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量可能不同，则分子个数可能不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；气体被压缩，同时对外放热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C错误；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而温度是分子平均动能的标志，D正确。2．(多选)关于能量和能量守恒，下列表述正确的是()A．能量可以从一种形式转化为另一种形式B．能量可以从一个物体转移到另一个物体C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行解析：选AB根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，A、B正确；能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，故依然要节约能源，C错误；自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，D错误。3．(多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是()A．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收120J的热量，则它的内能增大20JB．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少C．第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律D．热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律解析：选ACD根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，选项A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，选项B错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，选项C正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，选项D正确。4．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：选BC热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C项正确，D项错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B项正确，A项错误。5．(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是()A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功解析：选ABD由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；由理想气体状态方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd。设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，过程da中压强为p0′＝pd＝pa。由外界对气体做功W＝p·ΔV知，过程bc中外界对气体做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项D正确。6.(多选)我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，飞船专门用来完成此功能的舱叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡。若将此气体近似看成为理想气体，则下列说法正确的是()A．气体体积膨胀，对外做功，内能减小B．气体体积变大，气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将变少C．气体并没有对外做功，气体内能不变D．B中气体不可能自发地全部退回到A中解析：选BCD气体自由膨胀，没有对外做功，故内能不变，温度也不变，故A错误，C正确；一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D正确；根据eq\f(pV,T)＝C可知当T不变、V增大时，p减小，故气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将变少，B正确。7.一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V0,2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0,2p0)。以下判断正确的是()A．气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功B．气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量C．在c→a过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D．气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量解析：选C气体在a→b过程中体积增大，气体对外做功，在b→c过程中体积增大，气体对外做功，根据p-V图像与横轴所围的面积表示做的功可知，在这两个过程中气体对外做的功相等，选项A错误；气体在a→b过程中体积增大，气体对外做功，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b两个状态温度相等，内能不变，由热力学第一定律可知吸收的热量等于气体对外做的功；气体在b→c过程中体积增大，气体对外做功，由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，c状态的温度高于b状态的温度，内能增加，由热力学第一定律可知吸收的热量等于气体对外做的功与内能增加量之和，即气体在a→b过程中吸收的热量小于气体在b→c过程中吸收的热量，选项B错误；气体在c→a的过程中，体积减小，温度降低，外界对气体做功，内能减小，根据热力学第一定律，外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C正确；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b两个状态温度相等，内能相等，所以气体在c→a的过程中内能的减少量等于气体在b→c过程中内能的增加量，选项D错误。8.一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其p-eq\f(1,V)图像如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q。解析：A→B过程，外界对气体做的功W1＝p(VA－VB)B→C过程W2＝0根据热力学第一定律得ΔU＝(W1＋W2)＋QA和C的温度相等ΔU＝0代入数据解得Q＝2×105J。答案：2×105J9.(2023·浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100cm2、质量m＝1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA＝300K、活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC＝363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158J。取大气压p0＝0.99×105Pa，求气体(1)在状态B的温度；(2)在状态C的压强；(3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。解析：(1)由状态A到状态B为等压变化，根据盖-吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝eq\f(33,30)×300K＝330K。(2)由状态B到状态C为等容变化，根据查理定律eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC