高中物理练习热力学定律和能量守恒Word文件下载.docx
《高中物理练习热力学定律和能量守恒Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理练习热力学定律和能量守恒Word文件下载.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![高中物理练习热力学定律和能量守恒Word文件下载.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/3/f6682915-45b3-4690-a871-0223f4dd2ea8/f6682915-45b3-4690-a871-0223f4dd2ea81.gif)
3.[海南省海口一中模拟](5选3)下列说法不正确的是( )
A.对物体做功可以使物体的温度升高
B.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关
C.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的
D.对于一定量的理想气体,当其温度降低时,速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加
E.若理想气体的温度很低,则所有分子的运动速率都非常小
BCE
改变内能的两种方式是做功和热传递,A正确;
气体的内能除与分子势能、分子平均动能有关外,还与气体的质量有关,当气体分子间作用力可以忽略时,气体的内能只由温度和质量决定,B错误;
制冷机工作时遵从热力学第一定律和第二定律,只是对外界产生了影响,C错误;
气体分子的速度指的是平均速度,温度越低,平均速度越低,速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加,即使气体的温度很低,仍有一些分子的运动速率是非常大的,D正确,E错误.
4.[湖南省长沙模拟](5选3)下列关于第二类永动机说法正确的是( )
A.第二类永动机是指没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机
B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成
C.第二类永动机违背了热力学第二定律,所以不可能制成
D.随着科技的发展,第二类永动机有可能制成
E.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化
ACE
由第二类永动机的定义知,A正确;
第二类永动机违反了热力学第二定律,B、D错误,C正确;
由热力学第二定律知,机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化,E正确.
5.[吉林省百校联盟联考](5选3)下列说法正确的是( )
A.温度高的物体比温度低的物体所具有的内能多
B.物体吸热其内能不一定增大
C.随着科技的进步,热机效率会逐渐提高,最终可以达到100%
D.物体的温度变化时,其分子平均动能一定随之改变
E.热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化
BDE
物体内能的多少由物体质量、种类和温度等因素共同决定,A错误;
物体吸热同时还可以对外做功,其内能不一定增大,B正确;
由于能量耗散不可避免,热机效率不可能达到100%,C错误;
温度是分子平均动能的标志,温度发生变化,分子的平均动能就会发生变化,D正确;
由热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化,E正确.
6.
[广西调研](5选3)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的图象,气体由状态A变化到状态B的过程中,下列说法正确的是( )
A.气体的内能增大
B.气体的内能不变
C.气体的压强减小
D.气体的压强不变
E.气体对外做功,同时从外界吸收能量
由题图可知,理想气体从状态A到状态B的过程中,温度升高,内能增大,故A正确,B错误;
如图所示,两条虚线为等压线,斜率越大,压强越小,故气体从状态A到状态B的过程中,压强减小,故C正确,D错误;
从状态A到状态B,体积增大,气体对外做功,W<
0,温度升高,内能增大,ΔU>
0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q>
0,即气体从外界吸收热量,故E正确.
7.
[辽宁省六校联考](5选3)一定质量的理想气体,从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p—V图象如图所示.已知气体处于状态A时的温度为300K,则下列判断正确的是( )
A.气体处于状态B时的温度是900K
B.气体处于状态C时的温度是300K
C.从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大
D.从状态A变化到状态B过程气体放热
E.从状态B变化到状态C过程气体放热
ABE
由题意可知TA=300K,由于A→B的过程为等压变化,则由
=
代入数据解得T=900K,A正确;
B→C过程是等容变化,则由
代入数据解得TC=300K,B正确;
从状态A变化到状态C的过程中,气体的温度先升高后降低,则气体的内能先增大后减小,C错误;
A→B过程,气体的温度升高,内能增大,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体吸热,D错误;
B→C过程气体的体积不变,则气体不做功,温度降低,气体的内能减小,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体放热,E正确.
8.[甘肃省重点中学联考](5选3)下列说法正确的是( )
A.一个绝热容器中盛有气体,假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走,则气体的温度会下降,此后气体中不再存在速率大于v的分子
B.温度高的物体的分子平均动能一定大,内能也一定大
C.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关
D.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大
E.热力学第二定律指出:
在任何自然的过程中,一个孤立的系统的总熵不会减小
CDE
将速率很大的分子取走后,气体的温度会降低,但气体中依旧会有其他的分子速率大于v,选项A错误;
温度高的物体的分子平均动能大,但内能还与物体的质量等因素有关,所以不一定大,选项B错误;
气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关,平均动能和密集程度越大,气体压强越大,选项C正确;
分子势能随分子间距离的增大可能先减小后增大,选项D正确;
热力学第二定律指出,在任何自然的过程中,一个孤立的系统的总熵不会减小,选项E正确.
9.[湖南省衡阳八中检测]一定质量的页岩气(可看成理想气体)状态发生了一次循环变化,其压强p随热力学温度T变化的关系如图所示,O、a、b在同一直线上,bc与横轴平行.则( )
A.a到b过程,气体的体积减小
B.a到b过程,气体的体积增大
C.b到c过程,气体从外界吸收热量
D.b到c过程,气体向外界放出热量
C
ab所在直线过原点,表示气体发生等容变化,即气体的体积不变,A、B错误;
b到c的过程中,气体发生等压变化,温度升高,内能增大,根据
=C可知,气体的体积增大,气体对外界做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体从外界吸收热量,C正确,D错误.
10.
[福建省福州质检]如图是某喷水壶示意图.未喷水时阀门闭合,压下压杆可向瓶内储气室充气;
多次充气后按下按柄打开阀门,水会自动经导管从喷嘴处喷出.储气室内气体可视为理想气体,充气和喷水过程温度保持不变,则( )
A.充气过程中,储气室内气体内能增大
B.充气过程中,储气室内气体分子平均动能增大
C.喷水过程中,储气室内气体放热
D.喷水过程中,储气室内气体压强增大
A
充气过程中,储气室内气体的质量增加,气体的温度不变,故气体的平均动能不变,气体内能增大,A正确,B错误;
喷水过程中,气体对外做功,体积增大,而气体温度不变,则气体吸热,压强减小,C、D错误.
11.[吕梁模拟](多选)
一定质量理想气体的状态沿如图所示的圆周变化,则该气体体积变化的情况是( )
A.沿a→b,逐步减小
B.沿b→c,先逐步增大后逐步减小
C.沿c→d,逐步减小
D.沿d→a,逐步减小
BC
对一定质量的理想气体,由
=K(恒量)得:
p=
T.当体积V不变时p∝T,即其等容线是过原点的倾斜直线,而不同体积的等容线的斜率和体积成反比.通过画过圆周上各点的等容线,比较其斜率即知B、C对.
12.[2017·
全国卷Ⅲ](5选3)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,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,最后经等压过程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中气体从外界吸收热量
E.在过程ca中气体从外界吸收热量
ABD
ab过程,气体压强增大,体积不变,则温度升高,内能增加,A项正确;
ab过程发生等容变化,气体对外界不做功,C项错误;
一定质量的理想气体内能仅由温度决定,bc过程发生等温变化,内能不变,bc过程,气体体积增大,气体对外界做正功,根据热力学第一定律可知气体从外界吸热,D项正确;
ca过程发生等压变化,气体体积减小,外界对气体做正功,B项正确,ca过程,气体温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知气体向外界放热.E项错误.
13.
(5选3)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).该循环过程中,下列说法正确的是( )
A.A→B过程中,气体的内能不变
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,气体分子数密度增大,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,外界对气体做的功小于气体内能的增加量
E.若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量,在C→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为25kJ
根据A→B过程为等温过程知,气体的内能不变,A正确;
B→C为绝热过程,气体没有与外界热交换,体积增大,气体对外界做功,内能减小,所以B→C过程中,气体分子的平均动能减小,B错误;
C→D为等温过程,C→D过程中,气体体积减小,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,C正确;
D→A过程中,气体与外界无热量交换,体积减小,外界对气体做功,外界对气体做的功等于气体内能的增加量,D错误;
气体完成一次循环,气体的内能不变,由热力学第一定律可知,气体对外做的功为63kJ-38kJ=25kJ.E正确.
14.(5选3)关于内能,下列说法中不正确的是( )
A.物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B.一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化
C.若外界对系统做的功为W,则系统的内能增加W
D.若系统从外界吸收的热量为Q,则系统的内能增加Q
E.做功和热传递在改变物体内能方面是等效的
BCD
在分子动理论中,我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能,A正确;
内能与机械能是两个不同的物理概念,两者没有什么关系,如物体的速度增加了,机械能可能增加,但如果物体的温度不变,物体的内能就不变,故B错误;
只有当系统与外界绝热时,外界对系统做的功才等于系统内能的增加量,同理,只有在单纯的热传递过程中,系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量),故C、D错误;
做功和热传递在改变物体内能方面是等效的,我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大,温度升高,也可以使用热传递的方式使它升高到相同的温度,E正确.
15.(5选3)下列关于热力学第二定律说法正确的是( )
A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C.机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能
D.气体向真空的自由膨胀是可逆的
E.热运动的宏观过程有一定的方向性
热运动的宏观过程有一定的方向性,符合能量守恒定律的宏观过程并不都能发生,故A错误,E正确;
根据热力学第二定律,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的,所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的,故B正确,D错误,根据热力学第二定律,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用功而不产生其他影响,所以机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能,故C正确.
16.(5选3)下列说法正确的是( )
A.两个物体只要温度相等,那么它们分子热运动的平均动能就相等
B.在自然界能量的总量是守恒的,所以不存在能源危机
C.热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
E.1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些
温度是分子热运动平均动能的标志,两个物体只要温度相等,那么它们分子热运动的平均动能就相等,A正确;
虽然在自然界能量的总量是守恒的,但能量的转化和转移具有方向性,B错误;
热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成,C正确;
热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他的变化”,D错误;
1kg的0℃的冰变成1kg的0℃的水要吸收热量,E正确.
课时测评
综合提能力 课时练 赢高分
一、选择题
1.
[2018·
全国卷Ⅰ][物理——选修3-3]如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体,下列说法正确的是__________(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;
每选错1个扣3分,最低得分为0分).
A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
A错:
过程①中,气体由a到b,体积V不变、T升高,则压强增大.
B对:
过程②中,气体由b到c,体积V变大,对外界做功.
C错:
过程④中,气体由d到e,温度T降低,内能ΔU减小,体积V不变,气体不做功,根据热力学第一定律ΔU=Q+W得Q<
0,即气体放出放量.
D对:
状态c、d温度相同,所以内能相同.
E对:
由b到c的过程,作过状态b、c的等压线,分析可得pb>
pc,
由c到d的过程,温度不变,Vc<
Vd,所以pc>
pd,
所以pb>
pc>
pd.
2.[2018·
全国卷Ⅲ][物理——选修3-3]如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示.在此过程中________.(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.气体温度一直降低
B.气体内能一直增加
C.气体一直对外做功
D.气体一直从外界吸热
E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功
(1)A错:
在p-V图中理想气体的等温线是双曲线的一支,而且离坐标轴越远温度越高,故从a到b温度升高.
一定质量的理想气体的内能由温度决定,温度越高,内能越大.
C对:
气体体积膨胀,对外做功.
根据热力学第一定律ΔU=Q+W,得Q=ΔU-W,由于ΔU>
0、W<
0,故Q>
0,气体吸热.
E错:
由Q=ΔU-W可知,气体吸收的热量一部分用来对外做功,一部分用来增加气体的内能.
3.[2017·
全国卷Ⅱ,33
(1)](多选)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是( )
A.气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.在自发扩散过程中,气体对外界做功
D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变
气体向真空膨胀时不受阻碍,气体不对外做功,由于汽缸是绝热的,没有热交换,所以气体扩散后内能不变,选项A正确.气体被压缩的过程中,外界对气体做功,且没有热交换,根据热力学第一定律,气体的内能增大,选项B、D正确.气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做功,选项C错误.气体在压缩过程中,内能增大,由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定,温度越高,内能越大,气体分子的平均动能越大,选项E错误.
4.
(多选)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,由状态①变化到状态②,在此过程中如果环境保持恒温,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.气体内能减小
由状态①到状态②是封闭气体等温膨胀过程,由于温度是分子平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,但不是每个分子的动能都不变,所以A错误,B正确;
温度不变,体积增大,根据
=C,则压强p减小,以活塞为研究对象,根据平衡条件有p0S=pS+F,得F=p0S-pS,压强p减小,则F增大,C正确;
理想气体的内能只与温度有关,温度不变,则内能不变,故D错误.
5.某同学将一气球打好气后,不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂,则在气球破裂过程中( )
A.气体对外界做功,温度降低
B.外界对气体做功,内能增大
C.气体内能不变,体积增大
D.气体压强减小,温度升高
在气球破裂过程中,体积增大,对外做功,由于气球破裂过程的时间比较短,气体来不及吸收热量,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体的内能减小,温度降低,根据理想气体状态方程可知气体压强减小.
(多选)如图所示,汽缸和活塞与外界均无热交换,中间有一个固定的导热性良好的隔板,封闭着两部分气体A和B,活塞处于静止平衡状态.现通过电热丝对气体A加热一段时间,后来活塞达到新的平衡,不计气体分子势能,不计活塞与汽缸壁间的摩擦,大气压强保持不变,则下列判断正确的是( )
A.气体A吸热,内能增加
B.气体B吸热,对外做功,内能不变
C.气体A分子的平均动能增大
D.气体A和气体B内每个分子的动能都增大
E.气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少
A气体经历等容变化,W=0,而吸收热量,由ΔU=W+Q知,内能增加,A正确;
B气体经历等压变化,W<
0,由
=C可知,T增大,则B气体吸收热量,内能增加,B错误;
A、B气体温度都升高,则气体分子的平均动能都增大,但并不是每个分子的动能都增大,故C正确、D错误;
由于气体B压强不变而温度升高,即分子每次碰撞器壁的冲量增加,则分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少,E正确.
如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动.设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中( )
A.外界对气体做功,气体内能增大
B.外界对气体做功,气体内能减小
C.气体对外界做功,气体内能增大
D.气体对外界做功,气体内能减小
由于筒内气体不与外界发生热交换,外界对气体做功改变气体的内能,在M向下滑动的过程中,外界压缩气体对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体的内能增大.选项A正确.
8.
如图所示为常见的家用保温瓶,头一天用软木塞密封了半瓶开水,过了一夜后软木塞很难取出,则( )
A.瓶里所有气体分子的动能都变小了
B.外界对瓶内气体没有做功,瓶内气体的内能不变
C.瓶内气体温度降低,气体内能减小
D.瓶内气体温度降低,压强增大
经过一个夜晚后,保温瓶内气体温度下降,分子平均动能减小,但并不是所有气体分子的动能都减小,气体温度降低,内能减小,故A、B错误,C正确;
由
=C知,V不变,T降低,则p减小,故D错误.
9.[山东滕州五中模拟]如图所示,一定质量的理想气体,经过图线A→B→C→A的状态变化过程,AB的延长线过O点,CA与纵轴平行.由图线可知( )
A.A→B过程压强不变,气体对外做功
B.B→C过程压强增大,外界对气体做功
C.C→A过程压强不变,气体对外做功
D.C→A过程压强减小,外界对气体做功
B
由图可知,A→B过程,气体体积与热力学温度成正比,则气体发生等压变化,气体压强不变,体积减小,外界对气体做功,选项A错误;
如图所示,作过C的等容线,则体积相等的情况下,C状态的温度高,所以C状态的压强一定比A、B状态的压强大,由图可知B→C体积减小,外界对气体做功,选项B正确;
由选项B知C状态的压强一定比A状态的压强大,所以C→A过程压强减小;
由图可知气体的体积增大,温度不变,气体对外界做功,选项C、D错误.
二、非选择题
10.
(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是( )
A.气体分子间的作用力增大
B.气体分子的平均速率增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体组成的系统一定吸热
(2)若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,则此过程中的气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是______J.气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1J的功,同时吸收了0.3J的热量,则此过程中,气泡内气体内能增加了________J.
(1)D
(2)吸收 0.6 0.2
(1)考虑气体分子间作用力时,分子力表现为引力,气泡膨胀,分子间距增大,分子力减小,A错误;
气泡上升过程中温度不变,分子的平均动能不变,分子的平均速率也不变,B、C错误;
气泡上升过程中体积膨胀,温度不变,而气体对外做功,故气体一定吸收热量,D正