(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 熱學(xué) 第三節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練

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1、(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 熱學(xué) 第三節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練 一、選擇題 1.(2018·洛陽(yáng)檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是(  ) A.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,故液體表面存在張力 B.懸浮在液體中的固體小顆粒會(huì)不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng) C.把很多小的單晶體放在一起,就變成了非晶體 D.第二類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律 E.絕對(duì)零度不可達(dá)到 解析:選ADE.通常,處于液體表面層的分子較為稀疏,其分子間距較大,液體分子之間的合力表現(xiàn)為平行于液體界面的引力,故A正確;懸浮在液體中的固體小顆粒會(huì)不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),

2、這種運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;把很多小的單晶體放在一起,仍是晶體,故C錯(cuò)誤;第二類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律,但是違背了熱力學(xué)第二定律,故D正確;因?yàn)槿魏慰臻g必然存有能量和熱量,也不斷進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換而不消失,所以絕對(duì)零度是不存在的,故E正確. 2.(2016·高考全國(guó)卷Ⅰ)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.氣體吸熱后溫度一定升高 B.對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能 C.理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱 D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 解析:選BDE.根據(jù)熱力學(xué)第一定律,氣體吸

3、熱的同時(shí)若對(duì)外做功,則內(nèi)能不一定增大,溫度不一定升高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能,選項(xiàng)B正確.理想氣體等壓膨脹過(guò)程,對(duì)外做功,由理想氣體狀態(tài)方程可知,氣體溫度升高,內(nèi)能增大,故氣體一定吸熱,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項(xiàng)D正確.根據(jù)熱平衡定律,如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡,選項(xiàng)E正確. 3.如圖所示,汽缸和活塞與外界均無(wú)熱交換,中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板,封閉著兩部分氣體A和B,活塞處于靜止平衡狀態(tài).現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體A加熱一段時(shí)間,后來(lái)活塞達(dá)到新的平衡,不計(jì)氣體分子勢(shì)能

4、,不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦,大氣壓強(qiáng)保持不變,則下列判斷正確的是(  ) A.氣體A吸熱,內(nèi)能增加 B.氣體B吸熱,對(duì)外做功,內(nèi)能不變 C.氣體A分子的平均動(dòng)能增大 D.氣體A和氣體B內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 E.氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)減少 解析:選ACE.氣體A進(jìn)行等容變化,則W=0,根據(jù)ΔU=W+Q可知?dú)怏wA吸收熱量,內(nèi)能增加,溫度升高,氣體A分子的平均動(dòng)能變大,但是不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增加,選項(xiàng)A、C正確,D錯(cuò)誤;因?yàn)橹虚g是導(dǎo)熱隔板,所以氣體B吸收熱量,溫度升高,內(nèi)能增加;又因?yàn)閴簭?qiáng)不變,故體積變大,氣體對(duì)外做功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;氣體B的壓強(qiáng)不變,但是體積增大,

5、平均動(dòng)能增大,所以氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的碰撞次數(shù)減少,選項(xiàng)E正確. 4.(2018·濟(jì)南模擬)下列說(shuō)法正確的是(  ) A.單晶體冰糖磨碎后熔點(diǎn)不會(huì)發(fā)生變化 B.足球充足氣后很難壓縮,是足球內(nèi)氣體分子間斥力作用的結(jié)果 C.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)等容過(guò)程,吸收熱量,其內(nèi)能一定增加 D.自然發(fā)生的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的 E.一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,溫度升高,單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)不變 解析:選ACD.單晶體冰糖有固定的熔點(diǎn),磨碎后物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不變,熔點(diǎn)不變,A正確;足球充足氣后很難壓縮是由于足球內(nèi)外的

6、壓強(qiáng)差的原因,與氣體的分子之間的作用力無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)等容過(guò)程,吸收熱量,沒(méi)有對(duì)外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,其內(nèi)能一定增加,故C正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,自然發(fā)生的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的,故D正確;一定質(zhì)量的理想氣體體積保持不變,單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,則平均速率增大,單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積上的分子數(shù)增多,E錯(cuò)誤. 5.(2018·廣東揭陽(yáng)模擬)下列敘述中正確的是(  ) A.已知水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量,可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù) B.布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) C.對(duì)理想氣體做功,內(nèi)能不一定增加

7、D.分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大,一定先減小后增大 E.用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體,對(duì)氣體做了3.0×105 J的功,同時(shí)氣體向外界放出1.5×105 J的熱量,則氣體內(nèi)能增加了1.5×105 J 解析:選ACE.阿伏加德羅常數(shù)等于水的摩爾質(zhì)量除以水分子的質(zhì)量,A正確;布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;對(duì)理想氣體做功,氣體可能向外界放出熱量,內(nèi)能不一定增加,C正確;分子間距離從0到無(wú)窮遠(yuǎn),分子間的相互作用力先減小后增大,分子間原來(lái)距離不確定,相互作用力的變化不確定,D錯(cuò)誤;根據(jù)ΔU=W+Q,氣體內(nèi)能增加了1.5×105 J,E正確. 6.(2018·文昌模擬)關(guān)于分子動(dòng)

8、理論和熱力學(xué)定律,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.空氣相對(duì)濕度越大時(shí),水蒸發(fā)越慢 B.物體的溫度越高,分子平均動(dòng)能越大 C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第一定律 D.空調(diào)制冷,是人為的使熱量由低溫處傳到高溫處,所以違背了熱力學(xué)第二定律 E.一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高時(shí)吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量 解析:選ABE.空氣相對(duì)濕度越大時(shí),空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓,水蒸發(fā)越慢,故A正確;溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志,物體的溫度越高,分子平均動(dòng)能越大,故B正確;第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律,但它違背了熱力學(xué)第二定律,所以制造不出來(lái),故C錯(cuò)誤;空調(diào)制冷,是人為

9、的使熱量由低溫處傳到高溫處,符合熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容,故D錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變,溫度升高時(shí)體積增大,對(duì)外做功,因內(nèi)能增大,故吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量,故E正確. 7.(2018·湖北襄陽(yáng)四中周考)下列對(duì)熱力學(xué)定律的理解正確的是(  ) A.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣? B.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能,熱傳遞也不一定改變內(nèi)能,但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能 C.空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中,從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量 D.如果物體從外界吸收了熱量,則物體的內(nèi)能可能減少 解析:選ACD.在引起其他變化的情況下,從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)?/p>

10、功,A正確;由熱力學(xué)第一定律可知,當(dāng)W≠0,Q≠0時(shí),ΔU=W+Q,可以等于0,B錯(cuò)誤;空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中消耗了電能,總體上是放出熱量,C正確;物體從外界吸收熱量,可能同時(shí)對(duì)外做功,如果對(duì)外做的功大于從外界吸收的熱量,則物體的內(nèi)能減少,D正確. 8.夏天,小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時(shí)候,會(huì)覺(jué)得從輪胎里噴出的氣體涼,如果把輪胎里的氣體視為理想氣體,則關(guān)于氣體噴出的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.氣體的內(nèi)能減少 B.氣體的內(nèi)能不變 C.氣體來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換,對(duì)外做功,溫度降低 D.氣體膨脹時(shí),熱量散得太快,使氣體溫度降低了 E.氣體分子的平均動(dòng)能減小 解析:選AC

11、E.氣體噴出時(shí),來(lái)不及與外界交換熱量,發(fā)生絕熱膨脹,Q=0,對(duì)外做功,熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為W+Q=ΔU,內(nèi)能減少,溫度降低,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,則A、C、E正確. 二、非選擇題 9.(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的汽缸開口向上,用輕質(zhì)活塞封閉有體積為V0的理想氣體,外界大氣壓強(qiáng)為p0,環(huán)境溫度為T0,輕質(zhì)活塞橫截面積為S,與汽缸之間的摩擦不計(jì).現(xiàn)在活塞上面放一質(zhì)量為m的物塊,活塞緩慢下移,并最終靜止在某一位置.重力加速度為g.求: (1)活塞靜止時(shí),離汽缸底端的距離是多少? (2)如果拿掉物塊,要保持活塞位置不變,環(huán)境溫度需要改變到多少?汽缸吸熱還是放熱?

12、 解析:(1)放上物塊并穩(wěn)定后,由平衡條件得 pS=p0S+mg 達(dá)到穩(wěn)定過(guò)程,根據(jù)玻意耳定律得p0V0=pSx 解得x=. (2)拿掉物塊后的穩(wěn)定過(guò)程,根據(jù)查理定律得= 解得T= 理想氣體溫度降低,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知,氣體向外放熱. 答案:(1) (2) 氣體向外放熱 10.(2018·濰坊模擬)如圖所示在絕熱汽缸內(nèi),有一絕熱輕活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,開始時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為27 ℃,封閉氣柱長(zhǎng)為9 cm,活塞橫截面積S=50 cm2.現(xiàn)通過(guò)汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時(shí)間,此過(guò)程中氣體吸熱22 J,穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 ℃.已知大氣壓強(qiáng)等于105 Pa,活塞

13、與汽缸間無(wú)摩擦,求: (1)加熱后活塞到汽缸底部的距離; (2)此過(guò)程中氣體內(nèi)能改變了多少. 解析:(1)取被封閉的氣體為研究對(duì)象,開始時(shí)氣體的體積為L(zhǎng)1S,溫度為:T1=(273+27) K=300 K, 末狀態(tài)的體積為:L2S,溫度為:T2=(273+127)K=400 K 氣體做等壓變化,則:= 代入數(shù)據(jù)得:L2=12 cm. (2)在該過(guò)程中,氣體對(duì)外做功:W=F·ΔL=p0S(L2-L1)=105×50×10-4×(12-9)×10-2 J=15 J, 由熱力學(xué)第一定律:ΔU=Q-W=22 J-15 J=7 J. 答案:(1)12 cm (2)7 J 11.(20

14、18·大慶模擬)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C.已知狀態(tài)A的溫度為300 K. (1)求氣體在狀態(tài)B的溫度; (2)由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中,氣體是吸熱還是放熱?簡(jiǎn)要說(shuō)明理由. 解析:(1)由題圖知pA=0.5 atm,pB=1.0 atm,VA=1 m3,VB=2 m3, 由=得,氣體在狀態(tài)B的溫度 TB== K=1 200 K. (2)由狀態(tài)B到狀態(tài)C,氣體做等容變化,由查理定律得 =,則TC=TB=600 K 氣體由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等容變化,不做功,但溫度降低,內(nèi)能減少,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,ΔU<0, W=0,故Q<0,可知?dú)怏w放熱. 答案:(1)1 200 K (2)放熱 理由見(jiàn)解析

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