2020届高考物理一轮复习 第11章 热学 3 第三节 热力学定律与能源课后达标能力提升 新人教版 5页

1 3 第三节 热力学定律与能源 (建议用时：60 分钟) 一、选择题 1．重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程 中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)(　　) A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大 C．压强减小，分子平均动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小 解析：选 B．储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子 平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有 B 正 确． 2．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，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．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，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，气体内能减少 解析：选 BC．压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强 增大，所以 B、C 正确，A、D 错误． 3．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体 凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是(　　) A．气体的内能减少 B．气体的内能不变 C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低 D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了 解析：选 AC．气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功， 热力学第一定律的表达式为 W＋Q＝ΔU，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志， 则 A、C 正确． 4． 2 一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦， 当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是(　　) A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量 B．气体对外做功，内能不变，吸收热量 C．外界对气体做功，内能不变，放出热量 D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功 解析：选 BD．活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变， 内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0 知，Q＞0，即吸收热量，故 B、D 正确． 5．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 解析：选 AC．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． 6． 如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒 中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气(　　) A．内能增大 B．压强增大 C．分子间引力和斥力都减小 D．所有分子运动速率都增大 解析：选 AB．在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项 A 正确； 3 根据 p T＝C 知，气体的压强增大，选项 B 正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变， 分子间的引力和斥力不变，选项 C 错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是 所有分子运动的速率都增大，选项 D 错误． 7．一定质量的理想气体在下列哪些过程中，一定从外界吸收了热量(　　) A．温度保持不变，体积逐渐膨胀 B．体积保持不变，温度逐渐升高 C．压强保持不变，体积逐渐收缩 D．温度逐渐升高，压强逐渐减小 解析：选 ABD．体积增大，气体向外界做功，温度不变，内能不变，故一定吸收了热量， A 正确．体积不变，气体对外界不做功，温度升高，内能增大，则只能气体吸收热量，B 正 确．体积减小，外界对气体做功，压强不变，体积减小，则温度减小，内能减小，故一定向 外放出热量，C 错误．温度升高，压强减小，则内能变大，体积增大，气体对外界做功，故 一定吸收热量，D 正确． 二、非选择题 8．(2018·盐城高三调研测试)盛有氧气的钢瓶，从 18 ℃的室内搬到－13 ℃的工地上， 两状态下钢瓶内氧气分子热运动速率统计分布图象如图所示，则此过程中瓶内氧气的内能 ________(填“增大”“不变”或“减小”)，图中 T1＝________K． 解析：从室内搬到工地上，温度降低了，所以内能减小；由分子分布速率图可知 T10，由ΔU＝Q＋W 知，Q<0，放热，且|Q|>W． 答案：(1)2．8×10－2 m3　(2)放热　大于 10．(2018·常州教育学会高三学生学业水平监测)(1)如图所示，理想气体做图示的循 环，其中2→3 过程是绝热过程，3→1 过程是等温过程，则2→3 过程中气体内能________(填 “增加”“减小”或“不变”)，3→1 过程中气体________(填“吸热”或“放热”)． (2)若 2→3 过程中气体对外界做功 150 J，3→1 过程中外界对气体做功 100 J，试求： ①全过程气体对外做功为多少； ②1→2 过程中气体吸收的热量为多少． 解析：(1)2→3体积增大，气体对外做功，气体的内能减小；3→1温度不变，内能不变， 体积减小，外界对气体做功，但因为内能不变，气体一定对外放热． (2)①气体对外做功 W＝150 J－100 J＝50 J． ②1→2 过程中气体吸收的热量 Q＝150 J． 答案：(1)减小　放热　(2)见解析 11．一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比．在初始状态 A 时，体积为 V0，压强 为 p0，温度为 T0，已知此时其内能为 U0．该理想气体从状态 A 经由一系列变化，最终还回 到原来状态 A，其变化过程的 p－T图线如图所示，其中 CA 延长线过坐标原点，BA 在同一竖 直直线上．求： 5 (1)状态 B 的体积； (2)状态 C 的体积； (3)从状态 B 经由状态 C，最终回到状态 A 的过程中，气体与外界交换的热量是多少？ 解析：(1)由题图可知，从状态 A 到状态 B 为等温变化过程，状态 B 时气体压强为 p1＝ 3p0，设体积为 V1，由玻意耳定律得 p0V0＝p1V1，解得 V1＝ V0 3 ． (2)由题图可知，从状态 B 到状态 C 为等压变化过程，状态 C 时气体温度为 T2＝3T0，设 体积为 V2，由盖－吕萨克定律得 V1 T0＝ V2 T2，解得 V2＝V0． (3)由状态 B 经状态 C 回到状态 A，外界对气体做的总功为ΔW；从状态 B 到状态 C，设 外界对气体做功为ΔWBC，ΔWBC＝p2(V1－V2)，联立解得ΔWBC＝－2p0V0； 从状态 C 回到状态 A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以ΔW＝ΔWBC＝－ 2p0V0， 从状态 B 经状态 C 回到状态 A，内能增加量为ΔU＝0，气体从外界吸收的热量为ΔQ， 内能增加量为ΔU，由热力学第一定律得ΔU＝ΔQ＋ΔW，解得ΔQ＝2p0V0，即气体从外界吸 收热量 2p0V0． 答案：见解析