高三物理一轮总复习试题113热力学定律与能量守恒b.docx

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高三物理一轮总复习试题113热力学定律与能量守恒b

板块四限时·规范·特训

　　时间：

45分钟　

满分：

100分

一、选择题（本题共12小题，每小题6分，共72分。

其中1～4为单选，5～12为多选）

1.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，在蒸发器中的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.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律

答案　B

解析　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，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C不正确；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正确，A、D错误。

2．已知理想气体的内能与温度成正比，如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能（　　）

A.先增大后减小

B.先减小后增大

C.单调变化

D.保持不变

答案　B

解析　由pV图象可知，理想气体由状态1到2的过程中，温度先降低后升高，而一定质量的理想气体内能完全由温度来决定，所以缸内气体的内能先减小，后增大，B选项正确。

A、C、D选项都是错误的。

3.如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。

当环境温度升高时，下列对缸内气体说法正确的是（　　）

A．内能减少

B.对外做功

C.压强增大

D.分子间的引力和斥力都增大

答案　B

解析　因汽缸导热良好，故环境温度升高时封闭气体温度亦升高，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，故封闭气体内能增大，A错误。

因汽缸内壁光滑，由活塞受力平衡有p0S＋mg＝pS，即缸内气体的压强p＝p0＋

不变，C错误。

由盖—吕萨克定律

＝恒量可知气体体积膨胀，对外做功，B正确。

理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，故D错误。

4.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热（即与外界不发生热交换）容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。

今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。

若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体（　　）

A．温度升高，压强增大，内能减少

B.温度降低，压强增大，内能减少

C.温度升高，压强增大，内能增加

D.温度降低，压强减小，内能增加

答案　C

解析　在压力F作用下，活塞缓慢向下移动，外界对气体做功，而容器是绝热的，没有热交换，所以封闭的理想气体内能增加，温度升高，体积减小所以压强增大，因此C选项正确，A、B、D选项是错误的。

5.如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。

现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，在此过程中如果环境温度恒定，下列说法正确的是（　　）

A．每个气体分子的速率都不变

B.气体分子平均动能不变

C.水平外力F逐渐变大

D.气体对外界做功，气体内能减小

E.气体对外界做功，吸收热量

答案　BCE

解析　汽缸导热，活塞缓慢移动，气体的温度始终与环境温度相同。

温度是分子平均动能的标志，所以气体分子平均动能不变，但单个分子的动能或速率会发生变化，A项错误，B项正确；由理想气体方程

＝C可知，T不变，V增加，p减小，设外界大气压强为p0，活塞的横截面积为S，选活塞为研究对象，由平衡条件可知，F＝p0S－pS，所以水平外力F逐渐变大，C项正确；理想气体的温度不变，内能不变，ΔU＝0，气体膨胀对外做功，W<0，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，Q>0，气体吸热，D项错误，E项正确。

6.下图为某同学设计的喷水装置，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有（　　）

A．充气后，密封气体压强增加

B.充气后，密封气体分子的平均动能增加

C.打开阀门后，密封气体对外界做正功

D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光

答案　AC

解析　由pV＝nRT知，当V、T不变时，n增加，p增大，故A对。

密封气体的温度不变，密封气体分子的平均动能就不变，故B错。

通过公式p1V1＋p2V2＝pV1计算出，密封气体压强变为1.2atm，大于外界压强，故打开阀门后气体就会压水把水喷出，显然密封气体对外界做正功，密封气体体积变大，压强变小，当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候，就不再喷水了，故C对，D错。

7.下列说法正确的是（　　）

A.一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的

B.一定质量的气体在绝热膨胀的过程中，温度一定降低

C.内能不同的物体，它们的分子热运动的平均动能可能相同

D.一定质量的气体在等容变化的过程中吸热，内能不一定增加

E.热量可以由低温物体传给高温物体

答案　ACE

解析　一切与热现象有关的宏观自然过程，朝某个方向可以自发地进行，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行，选项A正确；气体向真空自由膨胀，W＝0，且绝热过程Q＝0，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，即气体温度不变，选项B错误；物体的内能取决于分子热运动的平均动能、分子势能及分子数目三个因素，故选项C正确；等容过程W＝0，吸热Q>0，由热力学第一定律可知，气体的内能一定增加，选项D错误；热量可以由低温物体传给高温物体，但不会自发地由低温物体传给高温物体，选项E正确。

8.对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A.保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变

B.若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变

C.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

D.当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小

E.一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等

答案　BCE

解析　因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度，所以选项A错误；一定质量的理想气体可以经历等压膨胀的过程，故选项B正确；因为做功和热传递都是指过程，所以选项C正确；气体体积增大的过程中，温度可能不变，可能升高，也可能降低，所以选项D错误；在一定温度和压强下，一定质量的物质，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等，选项E正确。

9.根据热力学定律，下列说法中正确的是（　　）

A.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

B.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

C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机

D.能的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”

答案　AB

解析　显而易见，选项A正确。

空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，选项B正确。

根据热力学第二定律，不可能制成一种循环工作的热机，从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，所以选项C错误。

能量守恒是自然界普遍遵循的规律，能源危机的形成是由于在使用能源的过程中，能源的品质降低了，难以再利用，所以选项D错误。

10.封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如右图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA。

由状态A变到状态D过程中（　　）

A.气体从外界吸收热量，内能增加

B.气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少

C.气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大

D.气体的密度不变

答案　AB

解析　由状态A到状态D，温度升高，内能增加，体积变大，对外做功，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量，A正确；气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，B正确；温度升高，气体分子的平均动能增大，但每个气体分子的动能不一定增大，C错误；因气体体积增大了，所以气体的密度减小了，D错误。

11．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和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。

这就是著名的“卡诺循环”。

该循环过程中，下列说法正确的是（　　）

A.A→B过程中，外界对气体做功

B.B→C过程中，气体分子的平均动能增大

C.C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D.D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化

答案　CD

解析　A→B体积增大，气体对外做功，A错误；B→C体积增大，气体对外做功，W<0、Q＝0，由热力学第一定律，ΔU＝W＋Q知内能减少，温度降低，分子平均动能减小，B错误；C→D，T不变，V减小，p增大，C正确；D→A，V减小，外界对气体做功，W>0，Q＝0，ΔU>0，T增大，气体分子平均速率增大，速率分布曲线发生变化，D选项正确。

12.[2015·太原一中检测]二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。

在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，不计温度变化，则此过程中（　　）

A.封闭气体对外界做正功

B.封闭气体向外界传递热量

C.封闭气体分子的平均动能增大

D.封闭气体从外界吸收热量

E.封闭气体的压强增为原来的2倍

答案　BE

解析　因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，选项C错误；当气体体积减小时，外界对气体做功，选项A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，选项D错误，B正确，由玻意耳定律可知，选项E正确。

二、非选择题（本题共3小题，共28分）

13．（8分）如图所示，一环形玻璃管放在水平面内，管内封闭有一定质量的理想气体，一固定的活塞C和一能自由移动的活塞A将管内的气体分成体积相等的两部分Ⅰ、Ⅱ。

现保持气体Ⅱ的温度不变为T0＝300K，对气体Ⅰ缓慢加热至T＝500K，求此时气体Ⅰ、Ⅱ的体积之比。

（活塞绝热且不计体积）

答案　5∶3

解析　设环形玻璃管内Ⅰ、Ⅱ两部分的初始体积为V0，加热前后两部分气体的压强分别为p0、p，Ⅰ中气体体积的增加量为ΔV，由理想气体状态方程，对Ⅰ中气体有

＝

，由玻意耳定律，对Ⅱ中气体有p0V0＝p（V0－ΔV），解得ΔV＝

，

故此时气体Ⅰ、Ⅱ的体积之比为

＝

。

14．（10分）如图所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200kg，活塞质量m＝10kg，活塞面积S＝100cm2。

活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。

此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。

已知大气压恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度为g＝10m/s2。

求：

（1）汽缸内气体的压强p1；

（2）汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？

此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？

答案　

（1）3.0×105Pa　

（2）327℃　吸热

解析　

（1）以汽缸为研究对象，受力分析：

列平衡方程：

Mg＋p0S＝p1S

解得：

p1＝

＝

＋1.0×105Pa＝3.0×105Pa

（2）设缸内气体温度升到t2时，活塞恰好会静止在汽缸口。

该过程是等压变化过程，由盖—吕萨克定律得：

＝

＝

，解得t2＝327℃

气体体积增大，对外做功，同时温度升高内能增大，所以透热的汽缸一定从外界吸收热量。

15.（10分）下图中A、B汽缸的长度为L＝30cm，横截面积为S＝20cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门。

整个装置均由导热材料制成。

起初阀门关闭，A内有压强pA＝2.0×105Pa的氮气，B内有压强pB＝1.0×105Pa的氧气。

阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。

（1）求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；

（2）活塞C移动过程中A中气体对外做功为25J，则A中气体是吸热还是放热？

吸收或者放出的热量为多少？

（假定氧气和氮气均为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略）

答案　

（1）10cm　1.5×105Pa　

（2）吸热　25J

解析　

（1）由玻意耳定律

对A部分气体有：

pALS＝p（L＋x）S

对B部分气体有：

pBLS＝p（L－x）S

代入相关数据解得

x＝10cm，p＝1.5×105Pa

（2）气体发生等温变化，内能不变，ΔU＝0

活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功25J，

W＝－25J

根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q

所以Q＝－W＝25J，故A中气体从外界吸热，吸收的热量为25J。