【物理】2020届一轮复习人教版 热力学定律 课时作业 9页

‎2020届一轮复习人教版 热力学定律 课时作业 ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(每小题5分，共55分)‎ ‎1．(多选)关于热现象和热学定律，下列说法中哪些符合事实的是(　　)‎ A．布朗运动不是液体分子的热运动，是小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小颗粒运动 B．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2．0×105 J，若空气向外界放出热量1．5×105 J，则空气内能增加5×104 J C．第二类永动机不能制成是因为它违背了能量守恒定律 D．一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大 答案　BD 解析　布朗运动是固体颗粒的运动，A错误，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误，故B、D正确。‎ ‎2．下面关于熵的说法错误的是(　　)‎ A．熵是物体内分子运动无序程度的量度 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行 C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理 D．熵值越大，代表系统分子运动越无序 答案　B 解析　熵是物体内分子运动无序程度的量度，同种物质气态的熵大于液态和固态的，故A正确；在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行，故B错误；热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，故C正确；熵值越大，代表系统分子运动越无序，故D正确。‎ ‎3．地面附近有一正在上升的空气团。它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)(　　)‎ A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变 C．体积增大，温度降低 D．体积增大，温度不变 答案　C 解析　随着气团上升，压强变小，外界对气团压力减小，气团膨胀，体积变大，气团对外做功，不考虑热交换，根据热力学第一定律，气团的内能减小，若不计分子势能，则内能减小体现为分子平均动能降低，宏观表现为温度降低。故C正确。‎ ‎4．如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B在光滑地面上自由滑动，这次F做的功为W2，生热为Q2，则应有(　　)‎ A．W1W2，Q1W1，因此A正确。‎ ‎5．(多选)关于一定量的气体，下列叙述正确的是(　　)‎ A．气体吸收的热量可以完全转化为功 B．气体体积增大时，其内能一定减少 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．外界对气体做功，气体内能可能减少 答案　AD 解析　根据热力学第二定律可知，气体吸收的热量可以完全转化为功，但一定要引起其他的变化，A正确；根据热力学第一定律可知，B、C错误；根据热力学第一定律可知，若外界对气体做功的同时气体放热，则气体的内能可能减少，D正确。‎ ‎6．关于物体内能变化的说法，正确的是(　　)‎ A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变 B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加 C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加 D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变 答案　C'‎ 解析　晶体熔化要吸热，温度不变，也没有对外做功，故内能增加，‎ A错误；一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，但一定对外做功，即W<0，Q>0或Q＝0，由ΔU＝W＋Q，ΔU不确定，故B错误；物体的热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C正确；物体的体积不变，温度可能改变，内能随之改变，D错误。‎ ‎7．柴油机使柴油在它的汽缸中燃烧，产生高温高压气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能。燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能。是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标。有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是(　　)‎ A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关 D．以上说法均不正确 答案　B 解析　气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油在汽缸中燃烧，产生高温高压气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源。根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低。故B正确。‎ ‎8．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 答案　B 解析　温度是分子平均动能的宏观标志，故在天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，‎ 而气体质量不变，气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D错误；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B正确；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C错误。‎ ‎9．某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。可获取的信息是(　　)‎ A．从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增大 B．打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少 C．拔掉气门芯后，气体冲出对外做功，其内能急剧减少 D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增大 答案　C 解析　从开始打气到打气结束的过程是外界对车胎内气体做功，故A错误；打气结束到拔出气门芯前由于热传递车胎内气体温度下降，故B错误；拔掉气门芯后车胎内气体冲出对外界做功，气体内能急剧减少，故C正确；放气后静置一段时间由于热传递车胎内气体温度上升，故D错误。‎ ‎10．(多选)如图，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比(　　)‎ A．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B．左右两边气体温度都升高 C．左边气体压强增大 D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 答案　BC 解析　虽然汽缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通电放出热量而温度升高，压强增大，从而推动隔板，左边气体因隔板压缩气体对内做功，没有热交换，故内能一定增加，温度升高，而＝C，左边气体V变小，T变大，故p一定变大，对右边气体，由于最终还要达到平衡，则p变大，V变大，T一定变大，由此可知，A错误，B、C都正确；又右边气体吸收电热丝放出的热量后，由于对外做了功，故气体内能的增加量小于电热丝放出的能量，故D错误。‎ ‎11．一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V1膨胀到V2。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则(　　)‎ A．W1>W2，Q1ΔU2‎ B．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2‎ C．W1ΔU2‎ D．W1＝W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2‎ 答案　B 解析　在pV图象作出等压过程和等温过程的变化图线，如图所示，根据图象与坐标轴所围成的面积表示功，可知：W1>W2；‎ 第一种情况，根据＝C(常数)可知，气体压强不变，体积增大，因此温度升高，ΔU1>0，根据热力学第一定律有：ΔU1＝Q1－W1；第二种情况等温过程，气体等温变化，ΔU2＝0，根据热力学第一定律有：ΔU2＝Q2－W2，则得：Q2＝W2；由上可得：ΔU1>ΔU2，Q1>Q2，故B正确，A、C、D错误。故选B。‎ 第Ⅱ卷 (非选择题，共65分)‎ 二、填空题(每小题6分，共18分)‎ ‎12．能源利用的过程，实质是________的过程。煤、石油、天然气等燃料的________能，能燃烧转化为________能；这种能可以直接供给生产、生活的需要，也可以通过内燃机、汽轮机转化为________能，还可以进一步转化为________能，然后被利用。‎ 答案　能的转化　化学　内　机械　电 ‎13．大型抽水蓄能电站是一种配合主电站而建立的水蓄能发电站，它既是抽水站，又是发电站，电网负荷低时，利用剩余电力抽水；用电高峰时，利用蓄水发电。广州抽水蓄能电站是为大亚湾核电站安全、稳定运行而配套建设的电站，它的最大水位(上、下游水位差)535 m，总装机容量为1．2×109 W(发电机输出功率)，电站发电效率60%。假定全部机组运行每天必须发电4 h，抽水泵总功率为1．0×109 W，则每天至少抽水______h。‎ 答案　8‎ 解析　由P1t1＝P2t2×60%代入数据可得：8 h。‎ ‎14．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图所示，图中TA、VA和TD为已知量。‎ ‎(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”“等容”或“等压”)。‎ ‎(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)。‎ ‎(4)气体在状态D时的体积VD＝________。‎ 答案　(1)等容　(2)不变　(3)做负功　放热 ‎(4)VA 解析　(1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化。‎ ‎(2)从B到C温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变。‎ ‎(3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W>0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热。‎ ‎(4)从D到A是等压变化，由＝得VD＝VA。‎ 三、计算题(共47分)‎ ‎15．(11分)在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A至状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J。已知图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：‎ ‎(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；‎ ‎(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。‎ 答案　(1)0 J　9 J　(2)9 J　3 J 解析　(1)由题意及题图可知，从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化，该气体对外界做的功W1＝0 J，根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1‎ 内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J。‎ ‎(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2‎ 从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J。‎ ‎16．(12分)如图所示为一汽缸内封闭的一定质量的气体的pV图象，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J，求：‎ ‎(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？‎ ‎(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？‎ 答案　(1)251 J　(2)放热　293 J 解析　(1)沿a→c→b过程，‎ ΔU＝W＋Q＝－126 J＋335 J＝209 J。‎ 沿a→d→b过程，ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝209 J－(－42) J＝251 J，即有251 J的热量传入系统。‎ ‎(2)由a→b，ΔU＝209 J，‎ 由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J，‎ ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″，‎ Q″＝－209 J－84 J＝－293 J，‎ 负号说明系统放出热量。‎ ‎17．(12分)如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时被封闭的气体的长度为32 cm，某同学用力向下压缩气体，使封闭气体的长度变为12 cm，该同学对活塞做90 J的功，大气压强为p＝1×105 Pa，活塞的横截面积S＝10 cm2，不计活塞的重力和摩擦，若以适当的速度压缩气体，在此过程中向外散热20 J，求气体内能变化了多少？‎ 答案　增加了90 J 解析　大气对活塞做功W0＝pΔV＝1×105×(0．32－0．12)×(10×10－4) J＝20 J，‎ 该同学对气体做功W＝90 J，‎ 故外界对气体做功为W总＝W0＋W＝110 J，‎ 由热力学第一定律：‎ ΔU＝W总＋Q＝110 J＋(－20) J＝90 J，即气体内能增加，增加了90 J。‎ ‎18．(12分)一辆汽车功率为29．4 kW，以10 m/s的平均速度行驶，已知汽车发动机的效率为20%，汽油的燃烧值为4．7×107 J/kg，那么汽车行驶50 km的路程需消耗多少汽油？‎ 答案　15．6 kg 解析　汽车行驶50 km所用时间t＝ s＝‎ ‎5×103 s。‎ W＝Pt＝29．4×103×5×103 J＝147×106 J。‎ 设消耗汽油质量为m，则有m×4．7×107×20%＝147×106，解得m≈15．6 kg。‎