【紅對勾】2020高考物理 熱力學(xué)定律和能量守恒課時作業(yè)

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1、課時作業(yè)34　熱力學(xué)定律和能量守恒 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．下列說法中正確的是(　　) A．任何物體的內(nèi)能就是組成物體的所有分子熱運動動能的總和 B．只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 C．做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的 D．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進行 解析：物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，所以A選項錯誤．將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化是不可能的，B選項錯誤．在熱力學(xué)第二定律中，熱傳導(dǎo)是有方向性的，不違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，但不能自發(fā)進行，D選項錯誤．做功和熱

2、傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，C選項正確． 答案：C 2．如圖1，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中．設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計氣體分子間相互作用，被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小，則(　　) 圖1 A．從外界吸熱 B．內(nèi)能增大 C．向外界放熱 D．內(nèi)能減小 解析：水溫恒定且金屬筒緩慢下降，則空氣的溫度始終不變，氣體的內(nèi)能不變，B、D錯誤．筒內(nèi)空氣體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律，氣體必須向外界放熱，A錯誤，所以C正確． 答案：C 3．圖2為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽

3、化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能 C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第二定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 解析：在電冰箱的熱量傳遞過程中是由于壓縮機消耗電能做功才使熱量從冰箱內(nèi)傳到冰箱外，并不是自發(fā)地進行，所以A項錯誤，B項正確．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第二定律和能量守恒定律，所以C項正確，D項錯誤． 答案：BC 4．一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回到開始的狀態(tài)，用W

4、1表示外界對氣體做的功，W2表示氣體對外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有(　　) A．Q1－Q2＝W2－W1　　　　 B．Q1＝Q2 C．W1＝W2 D．Q1＞Q2 解析：理想氣體的初態(tài)和末態(tài)相同，則溫度相同，理想氣體的內(nèi)能變化為零．由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W總＋Q總＝(W1－W2)＋(Q1－Q2)，0＝(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1＝Q1－Q2，所以A選項正確． 答案：A 圖3 5．如圖3所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計．置于真空中的輕

5、彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上．彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為零)．現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)．經(jīng)過此過程(　　) A．Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能 B．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能 C．Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能 D．Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能 解析：依題可知，斷開繩子，活塞最終靜止后的位置高于初始位置，Ep的能量轉(zhuǎn)化有三種形式：活塞的重力勢能、氣體的內(nèi)能及彈簧的彈性勢能，

6、故D正確． 答案：D 圖4 6．(2020·廣東高考)圖4是密閉的氣缸，外力推動活塞P壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功800J，同時氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的(　　) A．溫度升高，內(nèi)能增加600J B．溫度升高，內(nèi)能減少200J C．溫度降低，內(nèi)能增加600J D．溫度降低，內(nèi)能減少200J 解析：由熱力學(xué)第一定律知：ΔU＝Q＋W＝800 J－200 J＝600 J，所以內(nèi)能增加600 J，溫度升高，選項A正確． 答案：A 圖5 7．(2020·全國卷Ⅱ)如圖5，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分．已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空．抽開隔板K后，a內(nèi)氣體

7、進入b，最終達到平衡狀態(tài)．在此過程中(　　) A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少 B．氣體不做功，內(nèi)能不變 C．氣體壓強變小，溫度降低 D．氣體壓強變小，溫度不變 解析：由于b內(nèi)為真空，容器絕熱，所以a內(nèi)氣體進入b時不做功，且內(nèi)能不變，溫度不變，選項B正確，A、C錯誤；根據(jù)氣體壓強微觀解釋可知，氣體等溫膨脹，則壓強變小，選項D正確． 答案：BD 8．(2020·重慶高考)給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面．在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體(　　) A．從外界吸熱 B．對外界做負(fù)功 C．分子平均動能減小 D．內(nèi)能增加 解析：緩慢放水過

8、程中，胎內(nèi)氣體體積增大、溫度不變，內(nèi)能不變，分子平均動能不變，選項C、D錯誤；由體積增大可知氣體對外界做功，或克服外界做功，選項B錯誤．由熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸熱，選項A正確． 答案：A 二、計算題(3×12′＝36′) 9．(2020·山東高考)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300K，TB＝400 K. (1)求氣體在狀態(tài)B時的體積． (2)說明B→C過程壓強變化的微觀原因． (3)設(shè)A→B過程氣體吸收熱量為Q1，B→C過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小并說明原因

9、． 解析：(1)設(shè)氣體在B狀態(tài)時的體積為VB，由蓋·呂薩克定律得＝① 代入數(shù)據(jù)得VB＝0.4 m3.② (2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度變化(降低)，氣體分子平均動能變化(減小)，導(dǎo)致氣體壓強變化(減小)． (3)Q1大于Q2；因TA＝TC，故A→B增加的內(nèi)能與B→C減少的內(nèi)能相同，而A→B過程氣體對外做正功，B→C過程氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可知Q1大于Q2. 答案：(1)0.4 m3　(2)見解析　(3)Q1>Q2，原因見解析 圖6 10．如圖6所示，兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置，它們的底部由一細(xì)管連通(忽略細(xì)管的容積)．兩氣缸各有一活塞，質(zhì)量分別為m

10、1和m2，活塞與氣缸壁無摩擦．活塞的下方為理想氣體，上方為真空．當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時，兩活塞位于同一高度h.(已知m1＝3m，m2＝2m) (1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境的溫度始終保持為T0) (2)在達到上一問的終態(tài)后，環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T，試問在這個過程中，氣體對活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？(假定在氣體狀態(tài)變化過程中，兩物塊均不會碰到氣缸頂部) 解析：(1)設(shè)左、右活塞的面積分別為A′和A.由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對氣體的壓強相等，即＝ 由此得A′＝A① 在兩個活塞上各加一質(zhì)量為m的物塊后，右活塞降

11、至氣缸底部，所有氣體都在左氣缸中． 在初態(tài)，氣體的壓強為，體積為；在末態(tài)，氣體的壓強為，體積為(x為左活塞的高度)．由波意耳—馬略特定律得 5Ah＝3Ax② 由上式解得x＝h③ 即兩活塞的高度差為h. (2)當(dāng)溫度由T0上升到T時，氣體的壓強始終為.設(shè)x′是溫度達到T時左活塞的高度，由蓋·呂薩克定律得 x′＝x＝④ 氣體對活塞做的功為 W＝Fs＝4mgh(－1)＝5mgh(－1)⑤ 在此過程中氣體吸收熱量． 答案：(1)h　(2)5mgh(－1)　吸收熱量 11．現(xiàn)有m＝0.90 kg的硝酸甘油[C3H5(NO3)3]被密封于體積V0＝4.0×10－3 m3的容器中，

12、在某一時刻被引爆，瞬間發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物全是氮、氧等氣體．假設(shè)：反應(yīng)中每消耗1 kg硝酸甘油釋放能量U＝6.00×106 J；反應(yīng)產(chǎn)生的全部混合氣體溫度升高1 K所需能量Q＝1.00×103 J；這些混合氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程＝C(恒量)，其中恒量C＝240 J/K.已知在反應(yīng)前硝酸甘油的溫度T0＝300 K．若設(shè)想在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后容器尚未破裂，且反應(yīng)釋放的能量全部用于升高氣體的溫度．求器壁所受的壓強． 解析：化學(xué)反應(yīng)完成后，硝酸甘油釋放的總能量 W＝mU① 設(shè)反應(yīng)后氣體的溫度為T，根據(jù)題意，有 W＝Q(T－T0)② 器壁所受的壓強p＝③ 聯(lián)立①②③式并代入數(shù)據(jù)得p＝3.4×108 Pa. 答案：3.4×108 Pa.