专题15-3 热学定律与能量守恒定律（高效演练）-2018领军高考物理真题透析（选修3-3） 6页

‎1．(多选)如图，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降过程中，罐内空气(可视为理想气体)(　　)‎ A．内能增大 B．分子间的平均距离减小 C．向外界放热 D．对外界做正功 ‎【答案】BC.‎ ‎2．(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A．一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大 B．不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化 C．不可能使热量从低温物体传向高温物体 D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大 E．分子间距离增大时，分子力一定减小 ‎【答案】ABD.‎ ‎【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，A正确．热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，B正确．通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体，C错误．当分子力表现为引力时，增大分子间的距离，需要克服分子间的引力做功，所以分子势能增大，D正确．分子间的作用力随分子间的距离增大先增大后减小，因此分子力可能增大，也可能减小，E错误．‎ ‎3．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．‎1 g‎100 ℃‎的水的内能小于‎1 g‎100 ℃‎的水蒸气的内能 B．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关 C．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散不符合热力学第二定律 D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律 E．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关 ‎【答案】ABE. ‎ ‎【解析】1 g100 ℃的水的势能小于1 g 100 ℃的水蒸气的势能，温度相同，二者的分子平均动能相同，故A正确．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，B正确．热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律，C错误．第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，D错误．某种液体的饱和蒸汽压与温度有关，E正确．‎ ‎4．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力 B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大 C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关 D．物体内能增加，温度一定升高 E．热量可以从低温物体传到高温物体 ‎【答案】BCE. ‎ ‎5．(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 ‎【答案】ACE. ‎ ‎6．(多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度变化关系的V－t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，同时从外界吸收热量 ‎【答案】ACE. ‎ ‎【解析】由状态A到状态B，温度升高，内能增大，A正确，B错误；由理想气体状态方程可知，由状态A到状态B，压强减小，C正确、D错误；气体内能增加，从外界吸收热量，压强减小，对外做功，E正确．‎ ‎7．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．‎ ‎(1)气体状态从A到B是______(填“等容”“等压”或“等温”)过程；‎ ‎(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(填“升高”“不变”或“降低”)；‎ ‎(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(填“吸热”或“放热”)．‎ ‎(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．‎ ‎【答案】 (1)等压　(2)降低　(3)放热　(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)‎ ‎【解析】(1)由p－V图象可以看出，从A到B是等压变化．‎ ‎(2)从B到C状态，气体体积不变，压强减小，则等于定值可知，气体温度降低．‎ ‎(3)从C到D状态，气体压强不变，体积减小，由等于定值可知，气体温度降低，内能减少，ΔU＜0；由于气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，放热．‎ ‎(4)从A→B，气体体积增大，气体对外界做功W1＝p2 (V3－V1)；从B→C，气体体积不变，W2＝0；从C→D，气体体积减小，外界对气体做功或气体对外界做负功，即W3＝－p1(V3－V2)；故从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界做总功W＝W1＋W2＋W3＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．‎ ‎8．气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体．通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝‎14 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝‎44 cm.已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg.‎ ‎(1)求恒温槽的温度；‎ ‎(2)此过程A内气体内能________(填“增大”或“减小”)；气体不对外做功，气体将________(填“吸热”或“放热”)．‎ ‎【答案】 (1)364 K(或91 ℃)　(2)增大　吸热 ‎9．一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300 K升至T1＝350 K.‎ ‎(1)求此时气体的压强；‎ ‎(2)保持T1＝350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总 质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．‎ ‎【答案】 (1)p0　(2)　吸热，原因见解析 ‎10．如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)．管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L＝‎21 cm的气柱，气体的温度为t1＝‎7 ℃‎，外界大气压取p0＝1.0×105 Pa(相当于‎75 cm高的汞柱的压强)．‎ ‎(1)若在活塞上放一个质量为m＝‎0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(g＝‎10 m/s2)‎ ‎(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t2＝‎77 ℃‎，此时气柱为多长？‎ ‎(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J，则气体的内能增加多少？‎ ‎【答案】 (1)20 cm　(2)25 cm　(3)8.95 J ‎ ‎【解析】 (1)被封闭气体的初状态为p1＝p0＝1.0×105 Pa V1＝LS＝‎42 cm3，T1＝280 K 末状态压强p2＝p0＋＝1.05×105 Pa V2＝L2S，T2＝T1＝280 K 根据玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2‎ 得L2＝L＝20 cm.‎ ‎(2)对气体加热后，气体的压强不变，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350 K 根据盖－吕萨克定律，有＝，即＝ 得L3＝L2＝25 cm.‎ ‎(3)气体对外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05 J 根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝－1.05 J＋10 J＝8.95 J ‎