高考物理总复习教科版试题选修33 第3课时 热力学定律与能量守恒.docx

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高考物理总复习教科版试题选修33第3课时热力学定律与能量守恒

第3课时　热力学定律与能量守恒

1.（多选）下面关于熵的说法中正确的是（　ABD　）

A.熵是系统内分子运动无序性的量度

B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的

C.热力学第二定律也叫做熵减小原理

D.熵值越大代表越无序

E.一个宏观状态所对应的微观态越多,越无序,熵越小

解析:

一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的微观意义,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:

在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又称为熵增加原理.故A,B,D正确,C,E错误.

2.（2018·内蒙古包头模拟）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（　B　）

A.先增大后减小B.先减小后增大

C.单调变化D.保持不变

解析:

题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程

=C知,在p一定时V∝T,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先降低后升高,即理想气体的内能先降低后升高,选项B正确.

3.（2018·河北保定模拟）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（　B　）

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

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,选项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,选项C错误;由盖吕萨克定律

=恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项B正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,选项D错误.

4.（2018·河北廊坊模拟）（多选）关于热力学定律,下列说法正确的是（　ACE　）

A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量

B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加

C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功

D.不可能使热量从低温物体传向高温物体

E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程

解析:

为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,选项E正确.

5.导学号58826273（2018·吉林长春模拟）（多选）如图所示,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a,b各自达到新的平衡（　BC　）

A.a的体积增大了,压强变小了

B.b的温度升高了

C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈

D.a增加的内能小于b增加的内能

解析:

a气体吸收热量,体积增大,使隔板K压缩b气体,由热力学第一定律可知,b气体内能增加,即温度升高,选项B正确;对a,b两部分气体来说,加热前p,V,T皆相等,加热后,pa=pb,Va>Vb,由

=C可知压强增大,Ta>Tb,选项C正确,A,D错误.

6.（2017·广东汕头一模）（多选）如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是（　AD　）

A.气体从外界吸收热量

B.气体分子的平均动能减小

C.外界对气体做正功

D.气体分子撞击器壁的作用力增大

解析:

a→b气体体积增大,对外做功,W<0,选项C错误;pV增大,温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,选项B错误,D正确;根据ΔU=W+Q,Q>0,气体吸热,选项A正确.

7.（2018·湖南邵阳模拟）（多选）下列说法正确的是（　ACE　）

A.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关

B.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小

C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小

D.单位体积内气体分子数增加,气体的压强一定增大

E.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热

解析:

饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,选项A正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式

=C,压强不一定减小,选项B错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,选项C正确;单位体积内气体分子数增加,根据

=C,p不一定增加,选项D错误;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,根据

=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据ΔU=W+Q,气体一定吸收热量,选项E正确.

8.（多选）对一定质量的理想气体,下列现象可能发生的有（　BCE　）

A.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低

B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低

C.气体对外界做功,气体的温度升高,气体的压强不变

D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变

E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,气体分子的平均动能减小

解析:

外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,根据理想气体状态方程

=C,则压强p一定增大,选项A错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V增大,T降低,则p一定降低,选项B正确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,V增大,T升高,则p可能不变,选项C正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体积减小,根据理想气体状态方程,V减小,T不变,压强必然增大,选项D错误;绝热膨胀,Q=0,对外做功W<0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项E正确.

9.（2018·辽宁丹东模拟）（多选）对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是（　BCE　）

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

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,选项B正确;因为做功和热传递都是指过程,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,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.

10.导学号58826274（2018·河北唐山模拟）（多选）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,阿伏伽德罗常量为NA.由状态A变到状态D过程中（　ABE　）

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

E.A点和D点的压强相等

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,选项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,选项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,选项C错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项D错误.O,A,D在同一直线上,A,D两点压强相等,选项E正确.

11.（2018·山西临汾模拟）如图中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,活塞C在B汽缸左侧.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）

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.

答案:

（1）10cm　1.5×105Pa　

（2）吸热　25J

12.导学号58826275（2017·河南新乡二模）如图所示,ABC为粗细均匀的“L”形细玻璃管,A端封闭,C端开口.开始时AB竖直,BC水平,BC内紧靠B端有一段长l1=30cm的水银柱,AB内理想气体长度l2=20cm.现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°,使AB水平.环境温度不变,大气压强p0=75cmHg,求:

（1）旋转后水银柱进入AB管的长度;

（2）玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?

气体吸热还是放热?

解析:

（1）对封闭气体,初态压强为p0,末态为p1,设玻璃管截面积为S,水银进入AB管的长度为x,根据玻意耳定律

p0Sl2=p1S（l2-x）

p1=p0+pl1-px

代入数据得x=5cm.

（2）外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热.

答案:

（1）5cm　

（2）正功　放热

13.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C,此过程中气体吸收的热量Q=7.0×102J.已知在状态A时气体温度为TA=300K,求:

（1）在状态B,C时气体的温度;

（2）此过程中气体内能的增量.

解析:

（1）从状态A到状态B,气体发生等压变化,

则

=

解得TB=400K,

从状态B到状态C,气体发生等容变化,则

=

解得TC=800K.

（2）理想气体从状态A到状态B,对外做的功

W=pA（VB-VA）=1.0×105×（8.0-6.0）×10-3J

=2.0×102J,

根据热力学第一定律有ΔU=Q-W,

代入数据得ΔU=5.0×102J.

答案:

（1）400K　800K　

（2）5.0×102J

14.（2018·安徽合肥模拟）如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300K,压强为p=0.5×105Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105Pa.求:

（1）此时桌面对汽缸的作用力FN.

（2）现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7J,内能增加了ΔU=5J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.

解析:

（1）对汽缸受力分析,由平衡条件有

FN+pS=p0S

解得FN=（p0-p）S=（1.0×105Pa-0.5×105Pa）×10×10-4m2=50N.

（2）设温度升高至T时活塞距离汽缸底为H,则气体对外界做功W=p0ΔV=p0S（H-h）,

由热力学第一定律ΔU=Q-W,解得H=12cm.

气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程得

=

解得T=

T0=

×300K=720K.

答案:

（1）50N　

（2）720K