2024高考物理一轮复习课时作业三十八热力学定律与能量守恒含解析新人教版

PAGE10-热力学定律与能量守恒(建议用时40分钟)1．(2024·全国Ⅱ卷)下列关于能量转换过程的叙述，违反热力学第肯定律的有______，不违反热力学第肯定律、但违反热力学其次定律的有_________。(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源汲取的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内【解析】汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热，不违反热力学第肯定律，也不违反热力学其次定律，A项不符合；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，须要对外做功或对外放出热量，而保温杯隔断了传热过程，水也没有对外做功，所以该过程违反热力学第肯定律；某新型热机工作时将从高温热源汲取的热量全部转化为功，而不产生其他影响，该过程不违反热力学第肯定律，但违反热力学其次定律；冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，要消耗电能，引起了其他变更，该过程不违反热力学第肯定律，也不违反热力学其次定律，D项不符合。答案：BC2．(多选)(2024·青岛模拟)依据热力学定律，下列说法正确的是()A．其次类永动机违反能量守恒定律，因此不行能制成B．效率为100%的热机是不行能制成的C．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D．从单一热源汲取热量，使之完全变胜利是提高机械效率的常用手段【解析】选B、C。其次类永动机不行能制成，是因它违反了热力学其次定律，故A错误；效率为100%的热机是不行能制成的，故B正确；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，故C正确；从单一热源汲取热量，使之完全变胜利是不行能实现的，故D错误。【加固训练】(多选)下列说法中正确的是()A.热量可以从低温物体传递到高温物体B.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机C.能源危机指能量的过度消耗导致自然界的能量不断削减D.功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为功【解析】选A、D。空调可以使热量从低温物体向高温物体传递，A正确；由热力学其次定律知，不行能有单一热源的热机，B错误；能量是守恒的，C错误；功可以全部转化为热量，依据热力学其次定律可知，在外界的影响下，热量也可以全部转化为功，D正确。3．(多选)(2024·雅安模拟)如图是某探讨小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。详细制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽视气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐变更水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是()A．快速挤压时，瓶内气体压强变大B．快速挤压时，瓶内气体温度不变C．快速挤压时，瓶内气体体积不变D．缓慢挤压时，瓶内气体温度不变E．缓慢挤压时，气球下降【解析】选A、D、E。快速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传递，由W＋Q＝ΔU可知，内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，D正确；对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必定减小，则重力mg大于浮力ρgV，气球下降，则E项正确。4．(多选)(2024·安庆模拟)下列说法正确的是()A．物体从外界汲取热量的同时，物体的内能可能在减小B．分子间的引力和斥力，当r<r0时(r0为引力与斥力大小相等时的分子间距离)，都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变更快C．水黾(一种小型水生昆虫)能够停留在水面上而不陷入水中是由于液体表面存在张力D．其次类永动机不行能制成，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【解析】选A、B、C。本题考查热力学第肯定律、水的表面张力、气体压强的微观含义等。由ΔU＝Q＋W知，若物体对外界做功的同时汲取热量，假如对外做功的大小大于汲取的热量的大小，物体的内能减小，故A正确；当分子间的距离小于r0时，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变更快，分子间相互作用力的合力表现为斥力，故B正确；液体表面层中的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的距离比液体内部的分子大一些，分子间的相互作用力表现为引力，这个引力即为表面张力，正是因为这种张力的存在，水黾才能在水面上停留，故C正确；其次类永动机不行能制成，说明内能不能在全部转化为机械能的同时不引起其他变更，故D错误。5.(多选)(2024·成都模拟)肯定质量的志向气体从状态a起先，经验三个过程：从a到b，b到c，c到a回到原状态，其V­T图象如图所示。用pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列说法正确的是()A．pa<pc＝pbB．由a到b的过程中，气体肯定吸热C．由b到c的过程中，气体放出的热量肯定等于外界对气体做的功D．由b到c的过程中，每一个气体分子的速率都减小【解析】选A、B。本题考查对V­T图象的理解。由志向气体状态方程可知eq\f(pa·3V0,T0)＝eq\f(pb·3V0,3T0)，所以pb＝3pa，同理可得eq\f(pa·3V0,T0)＝eq\f(pc·V0,T0)，所以pc＝3pa，所以pc＝pb>pa，故A正确；a到b的过程中气体的体积不变，没有做功，温度上升，内能增大，所以气体肯定吸热，故B正确；由图象可知，b到c的过程中气体体积减小，外界对气体做功，W>0，气体温度降低，内能减小，ΔU<0，由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知，气体要放出热量，而且b到c的过程中气体放出的热量肯定大于外界对气体做的功，故C错误；温度是分子平均动能的标记，是大量分子运动的统计规律，不能反映单个分子的运动状况，所以b到c的过程中气体的温度降低，分子平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误。【加固训练】(多选)(2024·唐山模拟)如图所示，肯定质量的志向气体从状态a动身，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最终经过等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是()A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界汲取热量【解析】选A、B、D。在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度上升，内能增加，故选项A正确，C错误；在过程ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第肯定律可知，气体要从外界汲取热量，故选项D正确。6.(多选)肯定质量的志向气体的压强p与热力学温度T的变更图象如图所示，下列说法正确的是()A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加B．A→B的过程中，气体从外界汲取的热量等于其内能的增加量C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能不变E．B→C的过程中，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加【解析】选B、D、E。A到B的过程是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界汲取热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确；B到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对该气体做功，内能不变更，则气体对外界放热，因压强增大，故气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加，故C错误，D、E正确。7．(多选)(2024·安顺模拟)景颇族的祖先独创的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()A．气体温度上升，压强不变B．气体温度上升，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能削减E．艾绒燃烧，放出热量，气体内能增加【解析】选B、C、E。压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度上升，体积变小，压强增大，故B、C正确，A、D错误；气体汲取艾绒燃烧放出的热量，内能增加，E正确。8.(多选)如图所示，p­V图中的每个方格均为正方形，肯定质量的志向气体从a状态沿直线变更到b状态，再沿直线变更到c状态，最终沿直线回到a状态，则下列说法正确的是()A．从a状态变更到b状态的过程中气体分子的平均动能先增大后减小B．从a状态变更到b状态的过程中气体的密度不断增大C．从b状态变更到c状态的过程中气体肯定吸热D．从c状态变更到a状态的过程中气体放出的热量肯定大于外界对气体做的功E．从c状态变更到a状态的过程中气体的内能不断增大【解析】选A、C、D。依据志向气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，从a状态变更到b状态的过程中pV值先增大后减小，温度T也先增大后减小，对志向气体，温度越高，分子平均动能越大，A正确；从a状态变更到b状态的过程中气体的体积V不断增大，气体的密度不断减小，B错误；从b状态变更到c状态的过程中气体做等容变更，外界对气体做的功W＝0，依据查理定律知气体温度不断上升，ΔU>0，由热力学第肯定律ΔU＝Q＋W，得Q>0，即气体肯定吸热，C正确；从c状态变更到a状态的过程中气体等压压缩，外界对气体做的功W>0，依据盖—吕萨克定律知温度降低，ΔU<0，由热力学第肯定律ΔU＝Q＋W，得Q<0且|Q|>W，D正确，E错误。【总结提升】气体图象和热力学定律的结合问题(1)依据图象推断气体发生的过程，如等温过程、等容过程、等压过程等。(2)依据气体试验定律分析气体在多过程中温度、体积等状态参量的变更。(3)应用热力学第肯定律推断做功、吸热内能变更等状况。9．(多选)对于热力学第肯定律和热力学其次定律的理解，下列说法正确的是()A．肯定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界汲取120J的热量，则它的内能增大20JB．物体从外界汲取热量，其内能肯定增加；物体对外界做功，其内能肯定削减C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D．其次类永动机违反了热力学其次定律，没有违反热力学第肯定律E．热现象过程中不行避开地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学其次定律【解析】选A、D、E。依据热力学第肯定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故选项A正确；依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界汲取热量，其内能不肯定增加，物体对外界做功，其内能不肯定削减，选项B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；其次类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第肯定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此其次类永动机没有违反热力学第肯定律，不能制成是因为它违反了热力学其次定律，故选项D正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学其次定律，选项E正确。10.(2024·江苏高考)肯定质量的志向气体从状态A经状态B变更到状态C，其p­eq\f(1,V)图象如图所示，求该过程中气体汲取的热量Q。【解析】依据p­eq\f(1,V)图象可知状态A和状态C温度相同，内能相同；故从A经B到C过程中气体汲取的热量等于气体对外界所做的功。依据图象可知状态A到状态B为等压过程，气体对外界做功为W1＝pΔV＝2×105×(2－1)J＝2×105J状态B到状态C为等容变更，气体不做功；故从A经B到C过程中气体汲取的热量为Q＝W1＝2×105J答案：2×105J11．如图所示，用销钉固定的导热活塞把水平放置的导热汽缸分隔成容积相同的两部分，分别封闭着A、B两部分志向气体：A部分气体压强为pA0＝2.5×105Pa，B部分气体压强为pB0＝1.5×105Pa。现拔去销钉，待活塞重新稳定后。(外界温度保持不变，活塞与汽缸间摩擦可忽视不计，整个过程无漏气发生)(1)求此时A部分气体体积与原来体积之比；(2)推断此过程中A部分气体是吸热还是放热，并简述理由。【解析】(1)设A、B部分气体原来体积都为V，由玻意耳定律得pA0V＝pA(V＋ΔV)pB0V＝pB(V－ΔV)又pA＝pB由以上各式可解得ΔV＝eq\f(1,4)V，因此，此时A部分气体体积与原来体积之比为5∶4。(2)A部分气体由于温度不变，所以内能不变；体积膨胀，对外做功，由热力学第肯定律可知，肯定从外界汲取热量。答案：(1)5∶4(2)吸热温度不变，内能不变；体积膨胀，对外做功，由热力学第肯定律可知，肯定从外界汲取热量12.(2024·绵阳模拟)如图所示，肯定质量的志向气体，从状态A等容变更到状态B，再等压变更到状态D。已知在状态A时，气体温度tA＝327℃。(1)求气体在状态B时的温度；(2)已知状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明缘由。【解析】(1)气体由状态A变更到状态B由查理定律eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)可得TB＝eq\f(pB,pA)TA＝eq\f(1,2)×(327＋273)K＝300K所以tB＝27℃。(2)状态B→D的过程，气体温度上升，内能增大，由热力学第肯定律ΔU＝Q－W>0可得Q>W。答案：(1)27℃(2)Q>W缘由见解析【加固训练】如图所示的p-V图象中，肯定质量的志向气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，汲取热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J。则：(1)ACB过程中气体的内能是增加还是削减？变更量是多少？(2)BDA过程中气体是吸热还是放热？汲取或放出的热量是多少？【解析】(1)ACB过程中W1=-280J，Q1=410J，由热力学第肯定律得UB-UA=W1+Q1=130J，故ACB过程中气体的内能增加了130J。(2)因为肯定质量的志向气体的内能只与温度有关