2018版高考物理一轮复习第14章热学第3讲热力学定律与能量守恒课后限时训练

1 热力学定律与能量守恒 一、选择题(本题共8小题，1～5题为单选，6～8题为多选) 1．(2016·北京清华附中测试四)对于一个热力学系统，下列说法中正确的是导学号 51343416( D ) A．如果外界对它传递热量则系统内能一定增加 B．如果外界对它做功则系统内能一定增加 C．如果系统的温度不变则内能一定不变 D．系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和 [解析] 根据热力学第一定律可得外界对它传递热量，但是系统对外界做功，系统的内能有可能不增加，A错误；根据热力学第一定律，如果外界对它做功，但是系统对外界传递热量，系统的内能不一定增加，B错误；系统的温度不变，但有可能和外界存在做功或热传递的关系，内能会发生变化，C错误；根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和，D正确。 2．(2015·重庆理综)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么导学号 51343417( D ) A．外界对胎内气体做功，气体内能减小 B．外界对胎内气体做功，气体内能增大 C．胎内气体对外界做功，内能减小 D．胎内气体对外界做功，内能增大 [解析] 对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体对外做功，内能只有动能，而动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。 3．(2015·北京理综)下列说法正确的是导学号 51343418( C ) A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 [解析] 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W判断，只有C项正确。 4．一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，气体放出热量的变化过程是导学号 51343419( B ) 2

[解析] A选项，由pVT＝C可知，温度T一定时(ΔU＝0)，p与V成反比，1到2体积V增大，气体对外做功，W<0，由ΔU＝Q＋W可得Q>0(吸热)，故选项A错误，B选项，由pVT＝C知T减小(ΔU<0)，而V减小(W>0)，得Q<0(放热)，选项B正确。C选项，由pVT＝C知压强p一定，T增大(ΔU>0)，V增大(W<0)，则Q>0(吸热)，故选项C错误。D选项，由V－T图象可知，V一定(W＝0)，T增大(ΔU>0)，可得Q>0(吸热)，故选项D错误。 5．如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中，制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，汽化后的制冷剂经过冷凝器液化，放出热量。下列说法中正确的是导学号 51343420( D )

A．热量可以自发地从冰箱内传递到冰箱外 B．电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律 C．电冰箱的工作原理违反了能量守恒定律 D．电冰箱能够不断地把冰箱内的热量传到冰箱外，是因为其消耗了电能 [解析] 热量不可能自发地由冰箱内传递到冰箱外，选项A错误；热量从箱内(低温)向箱外(高温)传递，该过程的实现借助了压缩机，消耗了电能，引起了其他变化；电冰箱的工作原理并没有违反热力学第二定律，也没有违反能量守恒定律，选项B、C错误，选项D正确。 6．如图，注射器内密封一部分气体，若针筒和活塞导热性能良好，则缓慢向外移动活塞

的过程中气体导学号 51343421( CD )

A．对活塞不做功 B．对活塞做负功 C．温度保持不变 D．压强逐渐减小 3

[解析] 缓慢向外移动活塞的过程中，气体的体积增大，对外做功，即气体对活塞做正功，故A、B错误；针筒和活塞导热性能良好，缓慢向外移动活塞的过程，可以看成准静态过程，由热力学第一定律可知，气体对外做功的同时吸收热量，温度保持不变，故C正确；气体的体积增大，温度不变，由玻意耳定律可知气体的压强一定减小，故D正确。 7．下列说法正确的是导学号 51343422( CDE ) A．可以将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用 B．温度升高，说明物体中所有分子的动能都增大 C．气体对容器壁有压强是因为气体分子对容器壁频繁碰撞的结果 D．分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小 E．在一个绝热容器内，不停地搅拌液体，可使液体的温度升高 [解析] 如果将工厂里扩散到外界的能量收集起来重新利用，将违反热力学第二定律，故A错误；温度升高，物体中的分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，故B错误；根据气体压强产生的原因可知，C正确；分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故D正确；搅拌液体，外界对液体做功，而此过程绝热，液体与外界无热量交换，据热力学第一定律可知，液体的温度升高，故E正确。 8．气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中，气球内氦气的压强随外部气压减小而逐渐减小，其温度因启动加热装置而保持不变，高空气温为－7.0℃，球内氦气可视为理想气体，下列说法中正确的是导学号 51343423( AD ) A．在此过程，气球内氦气体积逐渐增大 B．在此高空，关闭加热装置后，氦气分子平均动能增大 C．在此高空，关闭加热装置后，氦气将对外界做功 D．在此高空，关闭加热装置后，氦气将对外放热 [解析] 气体经历等温过程，压强减小，则气球内氦气体积逐渐增大，故A正确；在此

高空，关闭加热装置后，温度降低，故氦气分子平均动能减小，压强不变，根据VT＝C，可知体积减小，故是外界对气体做功，并且气体对外放热，故B、C错误，D正确。 二、非选择题 9．(2016·江苏运河中学第一次调研)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，阿伏伽德罗常数为NA。导学号 51343424 4

(1)由状态A变到状态D的过程中__AB__。 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 (2)在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体__吸收__(填“吸收”或“放出”)热量__14__J。 (3)在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？

[答案] (3)2T0 2ρV0NAM [解析] (1)由V－T图线可知，由状态A变到状态D过程中，体积变大，温度升高，则W<0，ΔU>0，则根据热力学第一定律可知Q>0，即气体从外界吸收热量，内能增加，选项A

正确；气体的压强不变，而温度升高时气体的平均速率变大，故可知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；气体温度升高，气体分子的平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都会增大，选项C错误；因气体质量一定，体积变大，则气体的密度减小，选项D错误。 (2)由题意W＝－5J，ΔU＝9J。根据ΔU＝W＋Q，可得Q＝14J，即气体吸收热量14J。

(3)从A→D，由状态方程pVT＝C，得TD＝2T0。气体的质量m＝2V0ρ，分子数n＝2ρV0NAM。 10．(2016·广东肇庆第一次统检)如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S1＝4S2，下端与大气连通，粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h＝4cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管。已知大气压强为p0＝76cmHg。导学号 51343425 5

(1)求抽气结束后细管内气体的压强； (2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。 [答案] (1)58cmHg (2)见解析 [解析] (1)缓慢抽气过程，粗管内气体温度不变，设细管内气体压强为p2，

由玻意耳定律知(p0－ρgh)hS1＝p1(h＋12h)S1，

p2＝p1＋(12h＋2h)ρg，解得p2＝58cmHg；

(2)吸热，抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，ΔU＝W＋Q＝0，气体体积增大，对外做功，W<0，则Q>0，故气体需要吸热。 11．(2017·吉林省重点中学第二次模拟考试)在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环，是由两个等压过程和两个绝热过程组成，图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A)，已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据)，状态P位于过程AB的中点。1atm＝1×105Pa。导学号 51343426

(1)已知状态A的温度TA＝400K，求状态D的温度TD； (2)若已知P→C过程放热Q＝5×105J，求B→C过程外界对气体做的功。 [答案] (1)600K (2)3×105J

[解析] (1)由题意知D→A过程为绝热过程，根据理想气体状态方程，有：pAVATA＝pDVDTD 代入数据解得：TD＝600K (2)对P→C过程，根据理想气体状态方程，有：pPVPTP＝pCVCTC 可知，状态P和C的温度相同。 根据理想气体的内能只与温度有关，可知P、C两个状态内能相等