高考物理一轮复习 课时作业37 热力学定律与能量守恒（含解析）-人教版高三物理试题

课时作业(三十七)热力学定律与能量守恒[双基巩固练]1．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的D[第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D对．]2．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．分子平均动能减小 D．内能增加A[缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．]3．如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中()A．气体对外做功，气体温度可能不变B．气体对外做功，内能一定减少C．气体压强可能增大，内能可能不变D．气体从外界吸热，内能一定增加A[由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由从外界吸热使内能不变．]4．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104JB[因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，即B选项正确．]5．如图所示容器中，A，B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加D[由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D对．]6．金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是()A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换B[因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同．对筒内剩余气体分析，属等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外．]7．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小D[本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能改变取决于做功的情况．对甲室内的理想气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小．]8．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是()A．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量B．科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机C．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少．形成“能源危机”AC[空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，A正确；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B错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，故C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D错误．]9．(多选)下列说法正确的是()A．对于一定量的气体，在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零B．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由悬浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果CD[根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项A错误；根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，选项B错误；在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项C正确；宇宙飞船中自由悬浮的水滴处于完全失重状态，由于重力引起的液体内部的压力为零，故液滴呈球形是液体表面张力作用的结果，选项D正确．]10．(2019·甘肃兰州一模)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．问：(1)已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少；(2)试判断气体在状态B、C的温度是否相同．如果知道气体在状态C时的温度TC＝300K，则气体在状态A时的温度为多少．解析(1)从A到B，外界对气体做功，有W＝pΔV＝900J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1200J，气体放热1200J(2)由题图可知pBVB＝pCVC，故TB＝TC根据理想气体状态方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入数据可得TA＝1200K答案(1)放热1200J(2)温度相同1200K[能力提升练]11．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A、B和C、D为等温过程，B、C为等压过程，D、A为等容过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是()A．A、B过程中，气体放出热量B．C、D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多C．D、A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化D．若气体在B、C过程中内能变化量的数值为2kJ，与外界交换的热量为7kJ，则在此过程中气体对外做的功为5kJAD[因为A、B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有ΔE＝W＋Q，温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，选项A正确；C、D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，选项B错误；D、A为等容过程，体积不变，压强变小，由eq\f(pV,T)＝C可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，选项C错误；B、C为等压过程，体积增大，气体对外做功，该过程中气体的温度升高，则气体的内能增加2kJ，气体从外界吸收的热量为7kJ，气体对外界做功为5kJ，故选项D正确．]12．(2019·广东湛江调研)一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系如图所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，线段AB与V轴平行，线段AC与T轴平行，BC的延长线过原点．求：(1)气体在状态B时的压强pB；(2)若气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为10J，该过程中气体吸收的热量为多少；(3)气体在状态C时的压强pC和温度TC．解析(1)由A到B是等温变化，根据玻意耳定律pAVA＝pBVB，解得pB＝eq\f(1,2)p0.(2)由A到B是等温变化，气体的内能不变，即ΔU＝0，对外界做的功为10J，即W＝－10J，由热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q，解得Q＝－W＝10J.(3)由B到C是等压变化，根据盖－吕萨克定律可得eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)，解得TC＝eq\f(T0,2)，由A到C是等容变化，根据查理定律可得eq\f(pA,TA)＝eq\f(pC,TC)，解得pC＝eq\f(1,2)p0.答案(1)eq\f(1,2)p0(2)10J(3)eq\f(1,2)p0eq\f(T0,2)13．一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm.外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？解析(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K＝300K当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有p1S＝p0S＋mg则p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa＋eq\f(200,10－2)Pa＝1.2×105PaV1＝(L1＋L2)S由理想气体状态方程得eq\f(p0L1S,T0)＝eq\f(p1L1＋L2S,T1)则T1＝eq\f(p1L1＋L2