【物理】2020届一轮复习人教版第十三章热学（选修3-3）第4课时课时作业 7页

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第十三章 热学（选修3-3） 第4课时 课时作业 一、热力学第一定律的理解与应用 ‎1．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的(　　)‎ A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小 C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小 D　解析：由ΔU＝W＋Q得ΔU＝1.5×104 J，则该过程内能增大温度升高，体积增大，密度减小．‎ ‎2．(2017广东华南师大附中检测)(多选)‎ 健身球是一个充满气体的大皮球，当人压在健身球上时，假设球内气体温度不变，则在这个过程中(　　)‎ A．气体分子的平均动能增大 B．气体的密度增大 C．气体从外界吸收热量 D．外界对气体做功 BD　解析：当人压在健身球上时，球内气体的压强增大，气体进行等温变化，故球内气体的体积会减小，气体分子的平均动能不变，气体的内能不变，气体的密度在增大，因体积减小，说明外界对气体做功，则气体要向外放出热量．‎ ‎3．如图所示，两相同的容器装同体积的水和水银，A，B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度，A，B两球用同一种特殊的材料制成，当温度稍升高时，球的体积会明显变大．如果开始时水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢地升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则(　　)‎ A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．无法确定 B　解析：小球吸热用于小球内能的增加和膨胀对外做功，温度改变相同内能增加相同，对外做功等于液体重力势能的增加．小球的体积增加相同时，水银增加的重力势能大于水增加的重力势能，即B球做功较多，由热力学第一定律可知，B球吸收的热量较多．‎ 二、热力学第二定律的理解与应用 ‎4．下列有关热力学第二定律的说法正确的是(　　)‎ A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程 B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性 D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小 B　解析：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的；热量不能自发地由低温物体传到高温物体，空调虽然能制冷、制热，但空调机里的压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响；一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大．‎ ‎5．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　)‎ A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃‎ D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 A　解析：机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，‎ 在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273.15 ℃，却永远不能达到，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误．‎ ‎6．(2018云南师大附中月考)(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同 B．水由气态到液态，分子引力对水分子做正功 C．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的压强不变 D．不是满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 E．一个氧气分子的体积为V0，标准状况下1 mol氧气的体积为V，则阿伏加德罗常数NA＝ BCD　解析：温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但是由于氢气分子和氧气分子的质量不同，故平均速率不同；水由气态到液态，分子间距减小，分子引力对水分子做正功；气体的压强是气体分子对器壁碰撞的结果，与气体的重力无关，故在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的压强不变、满足能量守恒定律不满足热力学第二定律的物理过程也不能自发进行；因氧气分子间有很大的间隔，故标准状况下1 mol氧气的体积V与一个氧气分子的体积的比值不等于阿伏加德罗常数．‎ ‎7．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，这种设想(　　)‎ A．不能实现，因内能不能转化成机械能 B．不能实现，因内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C．不能实现，因只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律 D．遵循了能量守恒定律，只要科技成熟了该设想能够实现 C　解析：机械能可以全部转化为内能；如果在不引起其他影响的情况下，‎ 把内能全部转化为机械能的设想违背了热力学第二定律(开尔文表述)，故不能实现．‎ 三、热力学第一定律与理想气体实验定律的结合问题 ‎8．(多选)如图为某压力锅的结构简图，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，在气体把压力阀顶起之前，锅内气体(　　)‎ A．压强增大 ‎ B．内能不变 C．对外界做正功 ‎ D．分子平均动能增大 AD　解析：在气体把压力阀顶起之前，气体做等容变化，由查理定律可知，随温度升高，气体压强增大，分子平均动能增大，气体吸热，但不对外做功，故气体内能增大．‎ ‎9．(2018陕西省西工大附中三模)(多选)如图所示，吊在天花板下的导热气缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，气缸中封闭着一定量的理想气体．起初各部分均静止不动，外界大气压保持不变，针对气缸内的气体，当状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是(　　)‎ A．环境温度升高，气体的压强一定增大 B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功 C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热 D．缓慢增加重物的质量，欲保持气体体积不变，必须设法减少气体的内能 CD　解析：对A受力分析可知，p封闭S＋mg＝p0S，由于大气压强不变，重力不变，所以被封闭气体压强不变；当活塞向下移动时，密封气体体积增大，气体对外做功，外界对气体做负功；当缓慢增加重物的质量时，根据公式p封闭S＋‎ mg＝p0S，被封闭气体压强变小，温度不变，根据＝C可知，气体体积增大，温度不变．内能不变，体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热；重物的质量缓慢增加，压强减小，要保持体积不变，温度要降低，即内能减小．‎ ‎10．(2017江苏单科，12A)(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其VT图像如图所示．下列说法正确的有(　　)‎ A．A→B的过程中，气体对外界做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强不变 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 BC　解析：A→B过程是等温变化，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体要放出热量，选项A错误、B正确．‎ B→C过程中，是一个常数，为等压变化，选项C正确．‎ A→B→C整个过程，温度降低，气体内能减少，选项D错误．‎ ‎11．一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图像如图所示，AB，BC分别与p轴和T轴平行，气体在状态A时的压强为p0，体积为V0，在状态B时的压强为2p0，则气体在状态B时的体积为________；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为a(a>0)，内能增加了b(b>0)，则此过程气体________(选填“吸收”或“放出”)的热量为________．‎ 解析：对A到B过程，温度不变，由玻意耳定律可知，气体在状态B时的体积为V＝；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为a，内能增加了b，由热力学第一定律知，此过程气体吸收的热量为a＋b.‎ 答案：　吸收　a＋b ‎【素能提升】‎ ‎12．(2016全国卷Ⅱ)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是________．(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．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 ABE　解析：由＝k可知，P－T图象中过原点的一条倾斜的直线是等容线，A项正确；气体从状态c到状态d的过程温度不变，内能不变，从状态d到状态a的过程温度升高，内能增加，B项正确；由于过程cd中气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外放出的热量等于外界对气体做的功，C项错误；在过程da中气体内能增加，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D项错误；过程bc中，外界对气体做的功Wbc＝pb(Vb－Vc)＝pbVb－pcVc，过程da中气体对外界做的功Wda＝pd(Va－Vd)＝paVa－pdVd，由于pbVb＝paVa，pcVc＝pdVd，因此过程bc中外界对气体做的功与过程da中气体对外界做的功相等，E项正确．‎ ‎13.如图所示，内壁光滑的气缸水平放置．一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．‎ 解析：由于对气缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；根据热力学第一定律W＋Q＝ΔU，其中气体对外做功W＝－p0(V2－V1)，气体内能变化ΔU＝Q－p0(V2－V1)．‎ 答案：增大　Q－p0(V2－V1)‎ ‎14．(2018潍坊模拟)如图所示，横截面积S＝10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内，开始活塞与气缸底距离H＝30 cm.在活塞上放一重物，待整个系统稳定后．测得活塞与气缸底部距离变为h＝25 cm.已知外界大气压强始终为p0＝1×105 Pa，不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦，g取10 m/s2.求：‎ ‎(1)所放重物的质量；‎ ‎(2)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量．‎ 解析：(1)封闭气体发生等温变化 气体初状态的压强为p1＝p0＝1.0×105 Pa 气体末状态的压强为p2＝p0＋ 根据玻意耳定律得p1HS＝p2hS 解得m＝2 kg.‎ ‎(2)外界对气体做功W＝(p0S＋mg)(H－h)‎ 一定质量的理想气体温度不变，内能不变 根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝0‎ 解得Q＝－6 J，即放出6 J的热量．‎ 答案：(1)2 kg　(2)6 J