2024高考物理一轮复习第13章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律课时作业含解析新人教版

PAGE8-第3讲热力学定律与能量守恒定律时间：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．(2024·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四周环境中的能量很简单被回收再利用答案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；依据热力学其次定律，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四周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．(2024·湖南三湘名校教化联盟三模)能量守恒定律告知我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。然而，多数事实告知我们，并不是全部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．其次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削减，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行逆的答案BDE解析依据热力学其次定律，不行能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变更，故A错误；其次类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学其次定律，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，但要引起其他变更，故D正确；依据熵增加原理可知，气体向真空的自由膨胀是不行逆的，故E正确。3.(2024·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，肯定量的氦气(可视为志向气体)缓慢经验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℃，下列推断正确的是()A．气体由状态A到B的过程，温度先上升后降低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，依据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，所以温度先上升后降低，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，依据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．肯定量气体经过不同物理过程而温度没有变更，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．其次类永动机无法制成是因为它违反了热力学第肯定律D．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向削减的方向进行E．熵值越大，说明系统的分子运动越无序答案BCD解析肯定量的气体可以先吸热而后又放热，气体与外界不做功，最终温度保持不变，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；其次类永动机无法制成是因为它违反了热力学其次定律，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肯定是从无序状态渐渐向有序状态过渡C．无论科技多么先进，热力学温度的0K肯定不行能达到D．一绝热汽缸中封闭肯定质量的志向气体，当气体体积膨胀时，其温度肯定降低E．一导热汽缸中封闭肯定质量的志向气体，当缸外温度缓慢上升时，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，但会引起其他变更，A正确；一切宏观热现象的过程肯定是从有序状态渐渐向无序状态过渡，B错误；热力学温度的0K恒久不能达到，C正确；绝热汽缸中志向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上升时，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汲取的热量，E正确。6．(2024·广东深圳二模)恒温环境中，在导热良好的注射器内，用活塞封闭了肯定质量的志向气体。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解析对于肯定质量的志向气体，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；依据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，即气体从外界汲取热量，故E正确。7．(2024·山西高三二模)如图所示，肯定质量的志向气体从状态a起先，经验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解析由志向气体状态方程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，又温度上升，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，温度上升，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，气体温度上升，内能增大，由热力学第肯定律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．(2024·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，活塞位置不再变更，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为志向气体，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，贮液筒内的气体汲取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，由热力学第肯定律，可知贮液筒内的气体汲取的热量全部用来对外做功，依据志向气体状态方程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，肯定质量志向气体从状态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削减D．C→A过程中气体从外界汲取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过程中汲取的热量答案ADE解析A→B过程中为等温变更，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；由热力学第肯定律ΔU＝Q＋W可知，A→B过程温度不变，ΔU＝0，Q＝－W，故气体要汲取热量且等于气体对外做的功，故B错误；B→C过程为等压变更，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过程为等容变更，温度上升，内能增大，由热力学第肯定律可知，气体从外界汲取的热量等于气体内能的增加量，故D正确；B→C过程为等压变更，由热力学第肯定律可知，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过程为等容变更，由热力学第肯定律可知，ΔU2＝Q2，其中ΔU2为正值，所以Q2>0，气体汲取热量，又ΔU1＝－ΔU2，故Q1＋W＝－Q2，即B→C过程中气体放出的热量大于C→A过程中气体汲取的热量，故E正确。二、非选择题(本题共4小题，共55分)10．(10分)(2024·山东四校联合一模)肯定质量的志向气体，沿如图所示折线由状态A依次变更到状态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“汲取”或者“放出”)________J热量。答案(1)180(2)汲取300解析(1)A、C两状态体积相等，依据查理定律得：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，依据热力学第肯定律有：ΔU＝Q＋WW＝－eq\f(1,2)×(4－2)×105×(4－1)×10－3J＝－300J而ΔU＝0解得：Q＝＋300J，即汲取300J热量。11．(15分)(2024·安徽安庆高三二模)肯定质量的志向气体经过如图所示的变更过程：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，气体从外界汲取热量为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更。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变更到B时，发生等压变更，设B状态时的体积为V，依据盖—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变更到C时，发生等温变更，设C状态时的压强为p，依据玻意耳定律，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气体从外界汲取热量为Q，依据热力学第肯定律，内能的变更ΔU＝Q＋W＝Q－p0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,T0)－1))V0。12．(15分)(2024·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的志向气体，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。已知志向气体的内能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中气体由志向气体状态方程得：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内两部分气体为探讨对象，由热力学第肯定律得：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)(2024·四省名校高三其次次联考)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