课时跟踪检测（四十） 热力学定律与能量守恒定律

PAGE第5页共5页课时跟踪检测（四十）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．木箱静止于水平地面上，现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，木箱受到地面的摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(空气阻力不计)()A．U＝200J，Ek＝600J B．U＝600J，Ek＝200JC．U＝600J，Ek＝800J D．U＝800J，Ek＝200J解析：选BU＝Ffx＝60×10J＝600J，Ek＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J。3．对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法错误的是()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B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．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。下列说法不正确的是()A．热量不能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D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A、B两项正确。5.一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p­T图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断错误的是()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C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.(2021·沈阳模拟)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．气体膨胀对外做功，气体温度降低D．B中气体可以自发地全部退回到A中解析：选B气体自由膨胀，没有对外做功，故内能不变，温度也不变，故A、C均错误；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错误；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．(2020·山东等级考)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p­V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p­V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．(2020·江苏高考)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C，其p­eq\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．(2021·烟台一模)如图所示，上端带卡环的绝热圆柱形汽缸竖直放置在水平地面上，汽缸内部的高度为h，汽缸内部被厚度不计、质量均为m的活塞A和B分成高度相等的三部分，下边两部分封闭有理想气体M和N，活塞A导热性能良好，活塞B绝热，两活塞均与汽缸接触良好，不计一切摩擦，N部分气体内有加热装置，初始状态温度为T0，汽缸的横截面积为S，外界大气压强大小为eq\f(mg,S)且保持不变。现对N部分气体缓慢加热。(1)当活塞A恰好到达汽缸上端卡环时，N部分气体从加热装置中吸收的热量为Q，求该过程中N部分气体内能的变化量；(2)活塞A恰好接触汽缸上端卡环后，继续给N部分气体加热，当M部分气体的高度达到eq\f(h,9)时，求此时N部分气体的温度。解析：(1)活塞A到达汽缸上端卡环前，气体M和N均做等压变化，活塞A、B之间的距离不变。当活塞A恰好到达汽缸上端卡环时，N部分气体的压强：pN2＝pM1＋eq\f(mg,S)＝p0＋eq\f(2mg,S)＝eq\f(3mg,S)N部分气体增加的体积：ΔV＝eq\f(Sh,3)N部分气体对外做功：W＝pN2·ΔV＝mghN部分气体内能的变化量：ΔU＝Q－W＝Q－mgh。(2)活塞A恰好接触汽缸上端卡环后，继续给N部分气体加热，气体M做等温变化，由玻意耳定律得：eq\f(2mg,S)·eq\f(h,3)S＝pM2·eq\f(h,9)S解得：pM2＝eq\