高考物理总复习选考33第3课时热力学定律与能量守恒课时训练教科版
高考备考指南物理课件选修3-3第3讲热力学定律与能量守恒
考点 各个击破
03
核心 素养改造
04
配套训练
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1
选修3－3 热学(选考)
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一 热力学第一定律与能量守恒定律
1．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的__热__量____与外界对它 所做的功的和． (2)表达式：ΔU＝___Q_＋__W____. (3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则.
由 U＝kT 可知 ΔU＝kΔT，此处 ΔT 仅为数值．根据盖—吕萨克定律可得hT00S＝
h0－ΔhS T0－ΔT
解得 Q＝p0S－mg＋khT00Δh.
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练 1 在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先
后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态 A 到状态
【答案】ABE
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【解析】气体经历过程 1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故
温度降低，选项 A、B 正确．气体在过程 2 中，根据理想气体状态方程pTV＝C，刚开
始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，
膨胀对外做功，温度升高，吸热，选项 C、D 错误．无论是经过 1 过程还是 2 过程，
初、末状态相同，故内能改变量相同，选项 E 正确．
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思路 根据绝热既不吸热，也不放热，结合热力学第一定律 ΔU＝Q＋W， 即可判定．根据理想气体状态方程pTV＝C，结合过程 2 中，压强与体积的变化情况， 从而即可求解．依据初末状态的温度相同，从而确定内能改变量也相同．
2011高考物理(人教版)总复习：选修3-3第3节热力学定律与能量守恒定律(含详细答案)
第3节热力学定律与能量守恒定律1. 关于物体的内能的变化，以下说法中正确的是( )A. 物体放出热量，内能一定减小B. 物体对外做功，内能一定减小C. 物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D. 物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变2. 对于热量、功和内能三个物理量，下列各种说法中正确的是( )A. 热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的B. 物体的内能越大,热量越多C. 热量和功都可以作为内能的量度D. 内能大的物体含的热量一定多3. （2009·四川）关于热力学定律，下列说法正确的是( )A. 在一定条件下物体的温度可以降到0 KB. 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C. 吸收了热量的物体，其内能一定增加D. 压缩气体总能使气体的温度升高4. (改编题)下列关于熵的观点中错误的是( )A. 熵越大，系统的无序度越大B. 对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小C. 气体向真空扩散时，熵值减小D. 自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道比通向有序的渠道多得多5. 如图所示p-V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ至变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J，当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J,求过程Ⅱ中气体吸收或放出的热量是多少？6. 行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是①物体克服阻力做功.②物体的动能转化为其他形式的能量.③物体的势能转化为其他形式的能量.④物体的机械能转化为其他形式的能量.以上判断正确的是.(填相应序号)7. （2009·广东）（1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃.随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法.“钻木取火”是通过方式改变物体的内能，把转变为内能.（2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的，温度，体积.8. (2008·江苏)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化,其中表示等压变化的是(选填“A”、“B”或“C”),该过程中气体的内能(选填“增加”、“减少”或“不变”).9. (改编题)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,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.电冰箱把热量从低温(内部)传到高温(外部)的过程,是否违反热力学第一定律?为什么?10. 一定量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功，问：(1)物体的内能变化了多少?(2)分子势能是增加还是减少?(3)分子动能如何变化?11. （2009·江苏）（1）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是.（填选项前的字母）A. 气体分子间的作用力增大B. 气体分子的平均速率增大C. 气体分子的平均动能减小D. 气体组成的系统的熵增加（2）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡（填“吸收”或“放出”）的热量是J.气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了J.12. (2010·烟台检测)如图所示为火灾报警器的原理图,竖直放置的玻璃试管中装入水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出响声.在27 ℃时,下端封闭的空气柱长为L1=20 cm,水银柱上表面与导线端点的距离为L2=10 cm,管内水银柱的重量为10 N,横截面积为1 cm2,大气压强p0=1.0×105 Pa,问:(1)当温度达到多少时报警器会报警?(2)如果温度从27 ℃升到报警温度的过程中,封闭空气柱从外界吸收的热量为20 J,则空气柱的内能增加了多少?第3节热力学定律与能量守恒定律1. 解析：物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功）、物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关.物体放出热量，但外界有可能对其做功，故内能有可能不减小，A错误；同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，B错误；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，C正确；而放热与对外做功都是使物体内能减小，D错误.答案：C2. 解析:热量和功是过程量，内能是状态量.它们具有不同的物理意义，热量只有在涉及到能量传递时才有意义.因此说某个物体的热量多少是错误的.热量和功都可量度内能改变的多少，而不能量度内能的多少.选项A正确.答案:A3. 解析：根据热力学第三定律绝对零度不可能达到,A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减小、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确.答案：B4. 解析：熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序性越大，A正确；不可逆绝热过程，其宏观态对应微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确；气体向真空扩散，无序性增大，熵值会增大，C错误；自然过程中，无序程度增大的宏观态出现概率较大，因而通向无序的渠道更多，D正确.答案：C5. 解析：一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能增加量为ΔE=Q1+W1=420 J+(-300 J)=120 J.气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2=200 J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q=-ΔE-W2=-120J-200 J=-320 J.6. 解析:四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，因而物体都克服阻力做功，故①正确.这四个物体运动过程中，汽车是动能转化为其他形式的能，降落伞不是动能转化为其他形式的能，②③错误，④正确. 答案：①④7. 解析：(1)对物体做功可以增加物体的内能,即把机械能转变为内能;(2)当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，将烧瓶放到热水中，瓶内气体将吸收热量，气体的温度升高，气体体积增大.答案：（1）做功机械能(2)热量升高增大8. 解析：A图表示等温变化;B图表示等容变化;C图表示等压变化,并且C图中表示温度升高,所以理想气体内能增大.答案：C 增加9. 解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能的转化与守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,由热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,除非有外界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部,需要压缩机的帮助并消耗电能,因此电冰箱制冷的过程并不违反热力学第一定律.10. 解析：可根据热力学第一定律ΔU=W+Q定量分析.（1）因气体从外界吸收热量，所以Q=4.2×10+J,气体对外做功W=-6×105 J,据热力学第一定律ΔU=W+Q 得ΔU=-6×105 J+4.2×105 J=-1.8×105 J,所以物体内能减少了1.8×105 J.（2）因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加了.（3）因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子动能必然减少，且分子动能的减少量一定大于分子势能的增加量.11. 解析：（1）掌握分子动理论和热力学定律才能准确解答本题.气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度不变，则上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间引力减小，温度不变所以气体分子的平均动能不变，此过程为自发过程，故熵增大.D项正确.（2）本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体内能只与温度有关的特点进行处理.理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU=Q+W，物体对外做功0.6 J，则一定同时从外界吸收热量0.6 J，才能保证内能不变.而温度上升的过程，由热力学第一定律,内能增加了0.2 J.答案：(1)D (2) 吸收0.6 0.212. 解析：(1)由V1/T1=V2/T2,得T2=V2 T1/V1=450 K.(2)气体对外做功等于(p0S+mg)L2=2 J.由热力学第一定律ΔU=W+Q=18 J.。
高考物理 第三课时 热力学定律与能量守恒导与练复习课件
(对应学生用书第172～173页) 1．(2009年福建卷)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程__B__.(填选项前的编号) A．气体从外界吸收热量2.0×105 J B．气体向外界放出热量2.0×105 J C．气体从外界吸收热量2.0×104 J D．气体向外界放出热量6.0×104 J 解析：由题意可知W＝7.0×104 J，ΔU＝－1.3×105 J， 根据W＋Q＝ΔU得 Q＝ΔU－W＝－1.3×105 J－7.0×104 J＝－2.0×105 J， 所以气体向外界放出热量2.0×105 J.
3．下列说法中正确的是__A__. A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的 C．由热力学第二定律不能判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行 解析：热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发，这也就说明了这些过程中的一些其逆过程在某些条件下也是可以发生的，但也有的是不可能发生的．
2．一定质量的理想气体在一容器中推动绝热活塞向外膨胀，下列说法正确的是__D__. A．气体的熵减少，但由于是绝热过程，内能不变 B．气体的熵减少，同时对外做功，内能减少 C．气体的熵不会减少，但由于是绝热过程，内能不变 D．气体的熵不会减少，同时对外做功，内能减少 解析：根据熵增加原理可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，所以A，B错．由于是绝热过程，没有热传递，但又对外做功，所以内能减少，D对，C错．故正确答案为D.
解析：逐项分析如下：
选项
诊，A错误．
×
B
从a→b温度降低，所以气体在状态a的内能大于在状态b的内能，B正确．
高考物理一轮复习备考演练 选修3-3 第3章 热力学定律与能量守恒
2013届高考物理一轮复习备考演练选修3-3 第3章热力学定律与能量守恒对应学生用书P3051．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。
在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中( )．A．封闭气体对外界做正功B．封闭气体向外界传递热量C．封闭气体分子的平均动能增大D．封闭气体从外界吸收热量解析因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，C错误；当气体体积减小时，外界对气体做功，A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，B正确．答案 B图1－3－62．(2011·上海浦东二模)如图1－3－6所示中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接并使之缓慢地向右移动．这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )．A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外作功，但此过程不违反热力学第二定律D．A、B、C三种说法都不对答案 C3．如图1－3－7所示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，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )．图1－3－7A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律解析由热力学第二定律可知，热量不能自发地由低温物体传给高温物体，除非有外界的影响或帮助．电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机工作并消耗电能．答案 B图1－3－84．我国神七航天员的漫步太空已变成现实．神七航天漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比．其中，飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图1－3－8所示，两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则( )．A．气体体积膨胀，对外做功B．气体分子势能减少，内能增加C．体积变大，温度降低D．B中气体不可能自发地全部退回到A中解析当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，则A选项是错误的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，则选项A、B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部回到A中，故D正确．答案 D5．(2011·江西重点盟校二次联考，33)(1)下列说法正确的是________．A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该种气体分子的大小B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随分子间距离的增大而减小D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体图1－3－9(2)如图1－3－9所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0×105Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J的热量，则封闭气体的压强将________(选填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为________J.解析 (1)由于气体分子间距离大，所以不能估算分子大小，A 错．布朗运动的显著程度与温度和颗粒大小有关，B 正确．分子引力和斥力都是随分子间距离的增大而减小的，则C 错．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故D 错．(2)此时气体压强p ＝p 0－G S恒定．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ＝－p ΔV ＋Q ＝50 J.答案 (1)B (2)不变 506．(1)当密闭在气球内的空气(可视为理想气体)温度缓慢升高时________．A ．气体分子的体积增大B ．气体分子的动能增大C ．气体分子的平均动能增大D ．单位体积内分子数增多(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J 的功，可使其温度升高5 K ．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高 5 K ，那么气体应吸收________ J 的热量．如果对该气体做了2 000 J 的功，使其温度升高了5 K ，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案 (1)C (2)1 500 放出 5007．(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________，第二类永动机不可能制成是因为其违反了_____________________________________________________．(2)在一个大气压下，水在沸腾时，1 g 水吸收2 263.8 J 的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm 3变成1 676 cm 3，求：①1 g 水所含的分子个数；②体积膨胀时气体对外界做的功；③气体的内能变化．(大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，水的摩尔质量为M ＝18 g/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1) 解析 (2)①1 g 水所含的分子个数为n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫118×6×1023＝3.3×1022(个)． ②气体体积膨胀时对外做的功为W ＝p 0×ΔV ＝105×(1 676－1.043)×10－6J ＝167.5 J. ③根据热力学第一定律有：ΔU ＝W ＋Q ＝(2 263.8－167.5) J ＝2 096.3 J.答案 (1)能量守恒定律 热力学第二定律(2)①3.3×1022 ②167.5 J ③增加 2 096.3 J8．(1)下列说法正确的是 ( )．A ．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B ．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C ．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D ．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同(2)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功 1.7×105J ，气体内能减少1.3×105 J ，则此过程中气体________(填“吸收”或“放出”)的热量是________ J ．此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0×105 J 的功，同时吸收了6.0×105 J 的热量，则此过程中，气体内能增加了________ J解析 (1)布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，并不是指颗粒分子的运动，所以A 错误．热能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，所以B 错误．知道摩尔质量和密度可求摩尔体积，求不出阿伏加德罗常数，所以C 错误．内能不同的物体它们分子运动的平均动能可能相同，因为只要物体的温度相同，分子平均动能就相同，所以D 项正确．(2)根据热力学第一定律得：W ＝1.7×105 J ，ΔU ＝－1.3×105 J ，代入ΔU ＝W ＋Q 可得，Q ＝－3.0×105 J ，Q 为负值，说明气体要放出热量，放出的热量为3.0×105 J ；同理W ＝－5×105 J ，Q ＝6×105 J ，ΔU ＝W ＋Q ＝1.0×105 J ，即内能增加了1.0×105 J.答案 (1)D (2)放出 3.0×105 1.0×1059．(1)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 ( )．A ．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动B ．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体C ．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J ，若空气向外界放出热量1.5×105 J ，则空气内能增加5×104 JD ．一定质量的理想气体，如果保持温度不变，体积越小，压强越小(2)1 mL 水用注射器能滴50滴，水的密度ρ＝103 kg/m 3，则1滴水中有多少个水分子？(阿伏加德罗常数N A ＝6.02×10－23 mol －1) 解析 (1)布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒而引起的，而教室内粉尘颗粒杂乱无章的运动是由于空气流动引起的，A 项错误；在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体，例夏天空调工作时，不断地将热量从低温的室内传到高温的室外，B 项错误；根据热力学第一定律可知，C 项正确；根据pV T＝恒量可知，对于一定质量的气体，温度不变，体积越小，压强越大，D 项错误．(2)1滴水的体积为V ＝1×10－650m 3＝2×10－8 m 3 1滴水的质量为m ＝V ρ＝2×10－8×103 kg ＝2×10－5 kg所以1滴水中水分子的个数为n ＝m m mol N A ＝2×10－518×10－3×6.02×1023＝6.69×1020个． 答案 (1)C (2)6.69×1020个10．(2011·泉州适应考)(1)关于分子动理论，下列说法正确的是________．A ．对气体加热，气体内能一定增加B ．布朗运动指的是悬浮颗粒在液体中的无规则运动C ．物体的温度升高，物体中所有分子的动能都会增加D ．物体内部分子间距增加时，分子引力比分子斥力减小得快(2)一根粗细均匀、足够长的玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口，一段水银柱封闭着一定质量的理想气体，此时气体温度为27 ℃，现使气体温度升高到127 ℃.则________．A ．气体的压强增加B ．气体的压强减小C ．气体的初态和末态体积之比为3∶4D ．气体的初态和末态体积之比为27∶127答案 (1)B (2)C11．如图1－3－10所示，图1－3－10A 、B 两个汽缸中装有体积均为10 L 、压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 ℃的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B 汽缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A 汽缸中的气体温度保持不变，A 汽缸截面积为500 cm 2)(1)求A 中活塞应向右移动的距离．(2)A 中气体是吸热还是放热，为什么？解析 (1)对B ：由P B T B ＝P B ′T B ′得 P B ′＝T B ′T B P B ＝400300P B ＝43P B 对A ：由P A V A ＝P A ′V A ′ 得V A ′＝P A V A P A ′且：P A ＝P B ，P A ′＝P B ′ 解得：V A ′＝43V A 所以Δl ＝14V A S＝5 cm. (2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，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ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热．答案 (1)5 cm(2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，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ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热。
高考物理一轮复习 选修3-3 3 热力学定律与能量守恒练习(含解析)-人教版高三选修3-3物理试题
热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解和应用【典例1】一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【通型通法】1.题型特征：热力学第一定律的应用。
2.思维导引：气体的内能仅与状态有关，气体返回到原状态，整个过程中气体内能变化为零。
【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120J+280J=160J，气体的内能增加了160J。
(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，如此从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′=-160J，又Q′=-240J，根据热力学第一定律得：ΔU′=W′+Q′，所以W′=ΔU′-Q′=-160J-(-240J)=80J，即外界对气体做功80J。
答案：(1)增加了160J (2)外界对气体做功80J1.热力学第一定律ΔU=Q+W：(1)符号法如此。
符号W Q ΔU(2)三种特殊情况。
2.做功和热传递的区别与联系：看能的性质能的性质发生了变化能的性质不变变化情况联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是一样的【加固训练】(多项选择)如下列图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两局部。
a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。
抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。
在此过程中( )A.气体对外界做功，内能减少B.气体不对外界做功，内能不变C.气体压强变小，温度降低D.气体压强变小，温度不变E.单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少【解析】选B、D、E。
a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q=0，由热力学第一定律知，ΔU=0，故B正确；稀薄气体可看作理想气体，内能不变，如此温度不变，由玻意耳定律知压强减小，故C错误，D、E正确。
高中物理 选修三(2019)第三章 热力学定律 第3节 能量守恒定律练习(含答案)
能量守恒定律练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（）A．降低B．升高C．不变D．无法确定2．如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在自然长度时的弹性势能为零）．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（）A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能3．17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。
下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（）A．满足能量守恒定律，所以可能实现B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现4．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。
如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。
课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律--高中物理练习分类专题教案(人教版2019选择性)
第三章热力学定律课时3.2和3.3热力学第一定律和能量守恒定律1.理解热力学第一定律，能应用热力学第一定律分析和解决实际问题。
2.了解人类探索能量守恒的历史过程。
3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。
4.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。
一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式做功与传热。
两者在改变系统内能方面是等价的。
2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
注意：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外界做功、向外界传热和内能减少的情况。
二、能量守恒定律及永动机不可能制成1．能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
(2)意义：①各种形式的能可以相互转化。
②各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
2．永动机不可能制成(1)永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
(2)永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。
(3)意义：正是历史上设计永动机的失败，才使后人的思考走上了正确的道路。
基础过关练题组一热力学第一定律的理解和应用1.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程中瓶内空气(不计分子势能) ( )A.内能增大,放出热量B.内能减小,吸收热量C.内能增大,对外界做功D.内能减小,外界对其做功2.(多选)下列过程可能发生的是 ( )A.物体吸收热量,同时对外做功,内能增加B.物体吸收热量,同时对外做功,内能减少C.外界对物体做功,同时物体吸热,内能减少D.外界对物体做功,同时物体放热,内能增加3.一定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8×104J的功,气体的内能减少了×105J,则下列各式中正确的是 ( )A.W=8×104×105J,Q=4×104JB.W=8×104×105J,Q=-2×105JC.W=-8×104×105J,Q=2×105JD.W=-8×104×105J,Q=-4×104J题组二能量守恒定律的理解和应用4.(多选)下列设想符合能量守恒定律的是 ( )A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B.做成一条船利用河水的能量逆水航行C.通过太阳照射飞机使飞机起飞D.不用任何燃料使河水升温5.(多选)如图所示,汽缸放置在水平地面上,质量为m的活塞将汽缸分成甲、乙两气室,两气室中均充有气体,汽缸、活塞是绝热的且不漏气。
高三物理一轮总复习 (选修33)3 热力学定律与能量守恒课时作业 新人教版
热力学定律与能量守恒一、选择题1．(2016·广州模拟)子弹射入静止于光滑水平地面上的木块，则( )A．做功使木块的内能增大B．热传递使木块的动能增大C．子弹损失的机械能等于木块增加的内能D．子弹损失的机械能等于木块增加的动能【解析】子弹与木块之间的摩擦力做功，使子弹和木块的内能都增大，A项正确，B 项错；子弹损失的能量转化为木块的动能以及系统的内能，故C、D项错．【答案】A2.固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是( ) A．气体对外做功，气体内能不变B．气体对外做功，气体内能减小C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体从外界吸热，气体内能减小【解析】因汽缸导热性良好，故气体温度等于环境温度，因环境温度不变，故气体温度不变，内能不变；又因为气体体积增大，故气体对外做功，所以选项A正确．【答案】A3．某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是( )A．若密闭容器沿竖直方向向上做加速直线运动，则密闭容器内的气体只对器壁的底部有作用力B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大C．若容器绝热，气体被压缩，外界对气体做功，则气体的每个分子动能一定增加D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的平均动能一定不变【解析】本题考查气体压强，物体内能及热力学第一定律，意在考查学生的分析应用能力．密闭容器沿竖直方向向上做加速直线运动的情况下，密闭容器内的气体对整个容器器壁各处压强仍相同，对整个器壁都有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，由于器壁绝热，故气体既不吸热也不放热，根据热力学第一定律，气体内能增大，而气体的分子势能减小，故气体的分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能均增大，故C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子平均动能一定减小，即D 错误．【答案】B4．(多选)根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是( )A．可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小C．布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的【解析】根据热力学第二定律知机械能可以完全转化为内能，而内能向机械能的转化是有条件的，A项错．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，而气体压强大小宏观上取决于气体的温度与体积，温度升高，若体积增大，气体的压强可能减小，B项正确．布朗运动是布朗颗粒的运动而非液体分子的运动，但它反映了液体分子运动的无规则性，温度越高，布朗运动越显著，C项错误．利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，理论上满足热力学第一、第二定律，这在原理上是可行的，D项正确．【答案】BD5．(多选)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，则压强必然增大【解析】气体失去容器约束会散开是因为气体分子可以充满整个空间而不是分子间有势能的缘故，所以A错误.100 ℃的水变为100 ℃的水蒸气，温度未变，分子平均动能未变，但由于吸热，内能增加，所以分子势能增加，所以B正确．气体压强不变，体积增大则温度升高，对外做功且温度又升高，所以气体一定从外界吸热，C正确．气体温度升高，平均动能增大，但体积如何变化不确定；单位面积、单位时间内的冲击次数如何变化也不确定，因此选项D是错误的．【答案】BC6．(多选)下列说法正确的是( )A．理想气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变B．气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力C．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体D．机械能不可能全部转化为内能，内能也不可能全部转化为机械能【解析】本题考查热学知识，意在考查学生对分子动理论、热力学第二定律的理解．理想气体没有分子间势能，选项A错误；气体压强本质上就是大量气体分子碰撞器壁，在单位面积上的平均作用力，选项B正确；热力学第二定律可以理解为热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，或机械能可以全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，故选项C正确．【答案】BC7．(多选)(2016·石家庄模拟)以下说法中正确的是( )A．在教室内空气中的氮气和氧气的分子平均动能相同B．用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52 J，这时空气的内能增加了76 J，则空气从外界吸热128 JC．有一分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b，当a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小D．显微镜下观察到的布朗运动是液体分子的无规则运动E．一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的【解析】在教室内空气中的氮气和氧气的温度相等，分子的平均动能相同，选项A 正确；用活塞压缩汽缸里的空气，活塞对空气做功52 J，这时空气的内能增加了76 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知，空气从外界吸收的热量Q＝ΔU－W＝76 J－52 J＝24 J，选项B错误；a、b间分子力为零时，它们具有的分子势能一定最小，选项C正确；显微镜下观察到的布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，选项D错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观物理过程都是不可逆的，选项E正确．【答案】ACE8.(多选)如图所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中( )A．汽缸内每个分子的动能都增大B．封闭气体对外做功C．汽缸内单位体积内的分子数增多D．封闭气体吸收热量E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少【解析】在这个过程中，封闭气体的温度升高，压强不变，体积肯定增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，选项A错误；气体体积增大，气体对外做功，选项B正确；气体体积增大，汽缸内单位体积内的分子数减少，选项C错误；封闭气体的温度升高，内能增加，封闭气体对外做功，其一定吸收热量，选项D正确；气体分子平均动能增大，压强不变，汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，选项E正确．【答案】BDE9．(多选)如图所示是一定质量的理想气体的状态变化图线，下列说法正确的是( ) A．由状态A变化到状态B，气体分子的平均动能增大B．由状态B变化到状态C，气体密度增大C．由状态A变化到状态C，气体内能不变D．由A经B到C的过程与由A经D到C的过程，气体对外做功相同E．由A经B到C、由A经D到C、由A直接到C的三个过程中，气体均吸热，但是吸热量不同【解析】由状态A变化到状态B，温度升高，气体分子的平均动能增大，选项A正确；由状态B变化到状态C，气体的体积和质量都不变，密度不变，选项B错误；由状态A变化到状态C，体积和压强均增大，温度升高，内能增大，选项C错误；p－V图线与坐标轴围成的面积表示做的功，图中两过程线下的面积不同，因而做功不同，选项D错误；选项E中的三个过程内能增量相同，但气体对外做功不同，由热力学第一定律可知，吸收热量不同，选项E正确．【答案】AE10．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )A ．对外做正功，分子的平均动能减小B ．对外做正功，内能增大C ．对外做负功，分子的平均动能增大D ．对外做负功，内能减小 【解析】 开箱时汽缸内气体膨胀，对外做功，气体与外界无热交换即Q ＝0，由热力学第一定律ΔU＝W ＋Q.知ΔU<0，内能减少；因忽略气体分子间相互作用，无分子势能，所以气体温度降低，分子的平均动能减少，故答案为A .【答案】 A二、非选择题11．太空宇航员的航天服能保持与外界绝热，为宇航员提供适宜的环境．若在地面上航天服内气体的压强为p 0，体积为2 L ，温度为T 0，到达太空后由于外部气压降低，航天服急剧膨胀，内部气体体积增大为4 L ．(所研究气体视为理想气体)(1)宇航员由地面到太空的过程中，若不采取任何措施，航天服内气体内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)，为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体________(填“制冷”或“加热”)．(2)试求在太空中航天服内气体的压强．【解析】 (1)宇航员由地面到太空，若不采取任何措施，由于外部气压降低，航天服内气体体积增大，气体对外做功，内能减小．为使航天服内气体保持恒温，即保持内能不变，需要给内部气体加热．(2)研究航天服内的气体，在地面时有p 1＝p 0，V 1＝2 L ；升到太空后有V 2＝4 L ；根据玻意耳定律可知p 1V 1＝p 2V 2，解得p 2＝0.5p 0.【答案】 (1)减小 加热 (2)0.5p 012.在一个密闭的汽缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A 变化到状态B 的V —T 图象，已知AB 的反向延长线通过坐标原点O ，气体在A 点的压强为p ＝1.0×105 Pa ，在从状态A 变化到状态B 的过程中，气体吸收的热量Q ＝7.0×102 J ，求此过程中气体内能的增量ΔU.【解析】 由AB 的反向延长线经过坐标原点可以判断，理想气体经历的是等压变化，由盖—吕萨克定律得：V A T A ＝V B T B解得：V B ＝8.0×10－3 m 3气体对外界做功，故W ＝－p(V B －V A )＝－1.0×105×(8.0×10－3－6.0×10－3) J ＝－2×102 J根据热力学第一定律：ΔU＝Q ＋W解得：ΔU＝7.0×102 J －2.0×102 J ＝5.0×102 J【答案】 见解析13.在如图所示的p －V 图中，一定质量的理想气体由状态A 经过ACB 过程至状态B ，气体对外做功280 J ，吸收热量410 J ；气体又从状态B 经BDA 过程回到状态A ，这一过程中外界对气体做功200 J ．求：(1)ACB 过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)BDA 过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？【解析】 (1)ACB 过程中W 1＝－280 J ，Q 1＝410 J由热力学第一定律得U B －U A ＝W 1＋Q 1＝130 J故ACB 过程中气体的内能增加了130 J(2)因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，BDA 过程中气体内能的变化量U A －U B ＝－130 J由题意知W 2＝200 J ，由热力学第一定律得U A －U B ＝W 2＋Q 2代入数据解得Q 2＝－330 J即BDA 过程中气体放出热量330 J【答案】 见解析14.如图所示，一直立的汽缸用一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ，气体最初的体积为V 0，气体最初的压强为p 02，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K ，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B 点，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p 0，重力加速度为g.求：(1)活塞停在B 点时缸内封闭气体的体积V ；(2)整个过程中通过缸壁传递的热量Q.(一定质量理想气体的内能仅由温度决定)【解析】 (1)设活塞在B 处时被封闭气体的压强为p ，活塞受力平衡，则p 0S ＋mg ＝pS解得p ＝p 0＋mg S由玻意耳定律12p 0V 0＝pV 得气体体积V ＝p 0V 0S 2p 0S ＋mg(2)由于气体的温度不变，则内能的变化ΔU＝0由能量守恒定律可得Q ＝(p 0S ＋mg)h活塞下降的高度为h ＝V 0S －V S通过缸壁传递的热量Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫p 02＋mg S V 0 【答案】 (1)p 0V 0S 2p 0S ＋mg (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫p 02＋mg S V 0。
2025高考物理总复习热力学定律和能量守恒定律
核心素养对接
1.物理观念：掌握热力学第一定律的应用，进一步促进相互作用观念及能量观念的
形成.
2.科学思维：用综合分析的方法推导出热力学第一定律，并用来解释和计算能量转
化和转移问题；了解归纳热力学第二定律的过程和方法，用来解释常见的不可逆
过程.
3.科学态度与责任：基于对热力学定律的认识，讨论合理开发和利用能源的问题，
求此变化量的大小ΔU.
[答案] 内能减少
[解析]
ΔU＝Q
封闭气体温度由T1下降到T2过程为等容变化过程，
W＝0，温度降低，则气体内能减少，由热力学第一定律得
W＋Q＝ΔU，解得ΔU＝Q.
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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
命题点3 与玻意耳定律综合
5. 某民航客机在一万米左右高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气体压
B. 压强保持不变
C. 向外界放热
D. 内能减少
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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
[解析] 由理想气体状态方程 ＝C得V＝ T，连接aO、bO，由于aO连线的斜率大
于bO连线的斜率，因此气体在状态a的压强小于在状态b的压强，B错误；理想气体
由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积增加，气体对外界做正功，气体的温度
时间温度降为T2，忽略这一过程中气体体积的变化.
(1)求温度降为T2时瓶内气体的压强p；
[答案]
2
p
1 0
[解析]
0
2
瓶内气体发生等容变化，由查理定律得 ＝ ，解得p＝ p0.
1 2
1
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第3讲
热力学定律和能量守恒定律
高考物理一轮复习 第3讲 热力学定律与能量守恒课件 新课标选修33
解析 分析题意得：车胎在阳光下暴晒，爆裂前内能增加，气体的温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强变大，所以选项B和C是正确的，易知选项A是错误的．当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，温度也会有所下降，所以气体内能减少，选项D正确． 答案 A
2．(2010·重庆)给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )． A．从外界吸热 B．对外界做负功 C．分子平均动能减小 D．内能增加 解析 胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程．温度不变，分子平均动能和内能不变．体积增大气体对外界做正功．根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热．A正确． 答案 A
2．一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，下列说法中正确的是( )． A．气体对外做功180 J B．气体对外做功220 J C．外界对气体做功180 J D．外界对气体做功220 J 解析 根据ΔU＝Q＋W，Q＝200 J，ΔU＝－20 J．所以W＝－220 J，即对外做功220 J，B项正确． 答案 B
解析 (1)由热力学第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J 气体的内能增加了160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态的过程中内能的变化应等于从①状态到②状态的过程中内能的变化，则从②状态到①状态的内能应减少160 J 即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′， 所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J. 答案 (1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J
2019年高考物理总复习鸭3_3第3课时热力学定律与能量守恒课时训练教科版201807233104
第3课时热力学定律与能量守恒1.(多选)下面关于熵的说法中正确的是( ABD )A.熵是系统内分子运动无序性的量度B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大代表越无序E.一个宏观状态所对应的微观态越多,越无序,熵越小解析:一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的微观意义,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又称为熵增加原理.故A,B,D正确,C,E错误.2.(2019·内蒙古包头模拟)已知理想气体的内能与温度成正比,如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( B ) A.先增大后减小 B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变解析:题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程=C知,在p一定时V∝T,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先降低后升高,即理想气体的内能先降低后升高,选项B正确.3.(2019·河北保定模拟)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,下列对缸内气体说法正确的是( B )A.内能减少B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大解析:因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,选项A错误;因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0+不变,选项C错误;由盖吕萨克定律=恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项B正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,选项D错误.4.(2019·河北廊坊模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ACE )A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程解析:为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,选项E正确.5.导学号 58826273(2019·吉林长春模拟)(多选)如图所示,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a,b各自达到新的平衡( BC )A.a的体积增大了,压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈D.a增加的内能小于b增加的内能解析:a气体吸收热量,体积增大,使隔板K压缩b气体,由热力学第一定律可知,b气体内能增加,即温度升高,选项B正确;对a,b两部分气体来说,加热前p,V,T皆相等,加热后,p a=p b,V a>V b,由=C可知压强增大,T a>T b,选项C正确,A,D错误.6.(2019·广东汕头一模)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是( AD )A.气体从外界吸收热量B.气体分子的平均动能减小C.外界对气体做正功D.气体分子撞击器壁的作用力增大解析:a→b气体体积增大,对外做功,W<0,选项C错误;pV增大,温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,选项B错误,D正确;根据ΔU=W+Q,Q>0,气体吸热,选项A正确.7.(2019·湖南邵阳模拟)(多选)下列说法正确的是( ACE )A.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关B.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小D.单位体积内气体分子数增加,气体的压强一定增大E.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热解析:饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,选项A正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式=C,压强不一定减小,选项B错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,选项C正确;单位体积内气体分子数增加,根据=C,p不一定增加,选项D错误;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,根据=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据ΔU=W+Q,气体一定吸收热量,选项E正确.8.(多选)对一定质量的理想气体,下列现象可能发生的有( BCE )A.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低C.气体对外界做功,气体的温度升高,气体的压强不变D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,气体分子的平均动能减小解析:外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,根据理想气体状态方程=C,则压强p一定增大,选项A错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V增大,T降低,则p一定降低,选项B正确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,V增大,T升高,则p可能不变,选项C正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体积减小,根据理想气体状态方程,V减小,T不变,压强必然增大,选项D错误;绝热膨胀,Q=0,对外做功W<0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项E正确.9.(2019·辽宁丹东模拟)(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( BCE )A.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变B.若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变C.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D.当气体体积逐渐增大时,气体的内能一定减小E.一定质量的物质,在一定的温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等解析:因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度,所以选项A错误;一定质量的理想气体可以经历等压膨胀的过程,选项B正确;因为做功和热传递都是指过程,选项C正确;气体体积增大的过程中,温度可能不变,可能升高,也可能降低,选项D错误;在一定温度和压强下,一定质量的物质,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等,选项E正确.·河北唐山模拟)(多选)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的关系如图所示,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,阿伏伽德罗常量为N A.由状态A变到状态D 过程中( ABE )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E.A点和D点的压强相等解析:由状态A到状态D,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,由热力学第一定律知,气体一定从外界吸收热量,选项A正确;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,选项B正确;温度升高,气体分子的平均动能增大,但每个气体分子的动能不一定增大,选项C错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项D错误.O,A,D在同一直线上,A,D两点压强相等,选项E正确.11.(2019·山西临汾模拟)如图中A,B汽缸的长度为L=30 cm,横截面积为S=20 cm2,C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门关闭,A内有压强p A= 2.0×105 Pa的氮气,B内有压强p B=1.0×105 Pa的氧气,活塞C在B汽缸左侧.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.(1)求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;(2)活塞C移动过程中A中气体对外做功为25 J,则A中气体是吸热还是放热?吸收或者放出的热量为多少?(假定氧气和氮气均为理想气体,连接汽缸的管道体积可忽略)解析:(1)由玻意耳定律对A部分气体有p A LS=p(L+x)S对B部分气体有p B LS=p(L-x)S代入相关数据解得x=10 cm,p=1.5×105 Pa.(2)气体发生等温变化,内能不变,ΔU=0活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功25 J,W=-25 J根据热力学第一定律ΔU=W+Q所以Q=-W=25 J,故A中气体从外界吸热,吸收的热量为25 J.答案:(1)10 cm 1.5×105 Pa (2)吸热25 J12.导学号 58826275(2019·河南新乡二模)如图所示,ABC为粗细均匀的“L”形细玻璃管,A 端封闭,C端开口.开始时AB竖直,BC水平,BC内紧靠B端有一段长l1=30 cm的水银柱,AB内理想气体长度l2=20 cm.现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°,使AB水平.环境温度不变,大气压强p0=75 cmHg,求:(1)旋转后水银柱进入AB管的长度;(2)玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?气体吸热还是放热?解析:(1)对封闭气体,初态压强为p0,末态为p1,设玻璃管截面积为S,水银进入AB管的长度为x,根据玻意耳定律p0Sl2=p1S(l2-x)p1=p0+p l1-p x代入数据得x=5 cm.(2)外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热. 答案:(1)5 cm (2)正功放热13.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C,此过程中气体吸收的热量Q=7.0×102 J.已知在状态A时气体温度为T A= 300 K,求:(1)在状态B,C时气体的温度;(2)此过程中气体内能的增量.解析:(1)从状态A到状态B,气体发生等压变化,则=,解得T B=400 K,从状态B到状态C,气体发生等容变化,则=,解得T C=800 K.(2)理想气体从状态A到状态B,对外做的功W=p A(V B-V A)=1.0×105×(8.0-6.0)×10-3 J=2.0×102 J,根据热力学第一定律有ΔU=Q-W,代入数据得ΔU=5.0×102 J.答案:(1)400 K 800 K (2)5.0×102 J14.(2019·安徽合肥模拟)如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa.求:(1)此时桌面对汽缸的作用力F N.(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q= 7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.解析:(1)对汽缸受力分析,由平衡条件有F N+pS=p0S解得F N=(p0-p)S=(1.0×105 Pa-0.5×105 Pa)×10×10-4 m2=50 N.(2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底为H,则气体对外界做功W= p0ΔV=p0S(H-h),由热力学第一定律ΔU=Q-W,解得H=12 cm.气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程得解得T=T0=×300 K=720 K. 答案:(1)50 N (2)720 K。
高考物理新攻略总复习练习热力学定律与能量守恒
智能化技术应用
随着技术的发展，热工测量与控 制技术正逐步实现智能化，提高
生产过程的自动化水平。
热处理工艺与材料性能改善
热处理工艺
通过对材料进行加热、保 温和冷却等处理，改变其 内部组织结构和性能，以 满足不同使用要求。
材料性能改善
热处理能够显著提高材料 的力学性能、耐磨性、耐 腐蚀性等，延长材料使用 寿命。
高考物理热力学考点梳理及备考策略
高考物理热力学考点总结
01
02
03
04
热力学第一定律
掌握热量、内能、做功等概念 及其关系，理解热力学第一定 律的表达式和物理意义。
热力学第二定律
理解热力学第二定律的两种表 述方式，掌握可逆过程与不可 逆过程的概念，了解熵增加原 理。
理想气体状态方程
掌握理想气体状态方程及其适 用条件，理解温度、压强、体 积等物理量的关系。
发可再生能源、减少环境污染等方面做出努力。
03
能源利用与可持续发展的关系
能源利用是可持续发展的重要组成部分。实现可持续发展需要人类在能
源利用方面采取更加环保、高效、可持续的方式，推动能源结构的优化
和转型升级。
03
热力学在日常生活中的应用
空调与冰箱工作原理
80%
制冷循环
空调和冰箱利用制冷剂的循环来 实现冷却效果，涉及蒸发、压缩 、冷凝和膨胀等过程。
1 2 3
仪器误差
由于仪器精度、灵敏度等因素引起的误差，可通 过校准仪器、选用高精度仪器等方法减小。
操作误差
由于实验操作不规范、不熟练等因素引起的误差 ，可通过加强实验技能训练、规范实验操作等方 法减小。
环境误差
由于环境温度、压力等外部因素引起的误差，可 通过控制实验环境条件、进行多次实验取平均值 等方法减小。
高考物理复习 课时作业33 热力学定律和能量守恒
课时作业33 热力学定律和能量守恒时间：45分钟满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1.2011·大纲全国关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少解析：由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B错误；气体从外界吸热，若同时伴随有做功，其内能不一定增加，C错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D正确．答案：AD2．下列说法中正确的是( )A．任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行解析：物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误．将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的，B选项错误．在热力学第二定律中，热传导是有方向性的，不违背能量转化和守恒定律，但不能自发进行，D选项错误．做功和热传递是改变内能的两种方式，C选项正确．答案：C图13．如图1，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小，则( )A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小解析：水温恒定且金属筒缓慢下降，则空气的温度始终不变，气体的内能不变，B、D错误．筒内空气体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律，气体必须向外界放热，A 错误，所以C正确．答案：C4．图2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，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是( )图2A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：在电冰箱的热量传递过程中是由于压缩机消耗电能做功才使热量从冰箱内传到冰箱外，并不是自发地进行，所以A项错误，B项正确．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律和能量守恒定律，所以C项正确，D项错误．答案：BC5．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( )A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2解析：理想气体的初态和末态相同，则温度相同，理想气体的内能变化为零．由热力学第一定律：ΔU＝W总＋Q总＝(W1－W2)＋(Q1－Q2)，0＝(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1＝Q1－Q2，所以A选项正确．答案：A图36．如图3所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上．弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态．经过此过程( )A．E p全部转换为气体的内能B．E p一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．E p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．E p一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能解析：依题可知，断开绳子，活塞最终静止后的位置高于初始位置，E p的能量转化有三种形式：活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能，故D正确．答案：D图47．(2010·全国卷Ⅱ)如图4，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变解析：由于b内为真空，容器绝热，所以a内气体进入b时不做功，且内能不变，温度不变，选项B正确，A、C错误；根据气体压强微观解释可知，气体等温膨胀，则压强变小，选项D正确．答案：BD8．(2010·重庆高考)给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析：缓慢放水过程中，胎内气体体积增大、温度不变，内能不变，分子平均动能不变，选项C、D错误；由体积增大可知气体对外界做功，或克服外界做功，选项B错误．由热力学第一定律可知气体从外界吸热，选项A正确．答案：A二、计算题(3×12′＝36′)9．(2009·山东高考)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知V A＝0.3 m3，T A＝T C＝300K，T B＝400 K.(1)求气体在状态B时的体积．(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因．解析：(1)设气体在B 状态时的体积为V B ，由盖·吕萨克定律得V A T A ＝V B T B① 代入数据得V B ＝0.4 m 3.②(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子平均动能变化(减小)，导致气体压强变化(减小)．(3)Q 1大于Q 2；因T A ＝T C ，故A →B 增加的内能与B →C 减少的内能相同，而A →B 过程气体对外做正功，B →C 过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q 1大于Q 2.答案：(1)0.4 m 3(2)见解析 (3)Q 1>Q 2，原因见解析图510．如图5所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)．两气缸各有一活塞，质量分别为m 1和m 2，活塞与气缸壁无摩擦．活塞的下方为理想气体，上方为真空．当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h .(已知m 1＝3m ，m 2＝2m )(1)在两活塞上同时各放一质量为m 的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差(假定环境的温度始终保持为T 0)(2)在达到上一问的终态后，环境温度由T 0缓慢上升到T ，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？(假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部)解析：(1)设左、右活塞的面积分别为A ′和A .由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即3mg A ′＝2mg A由此得A ′＝ 32A ①在两个活塞上各加一质量为m 的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中． 在初态，气体的压强为2mg A ，体积为5Ah 2；在末态，气体的压强为8mg 3A ，体积为3Ax2(x 为左活塞的高度)．由波意耳—马略特定律得mg A 5Ah ＝4mg3A3Ax ②由上式解得x ＝54h ③即两活塞的高度差为54h .(2)当温度由T 0上升到T 时，气体的压强始终为8mg3A .设x ′是温度达到T 时左活塞的高度，由盖·吕萨克定律得x ′＝T T 0x ＝5Th 4T 0④气体对活塞做的功为W ＝Fs ＝4mg 54h (T T 0－1)＝5mgh (TT 0－1)⑤在此过程中气体吸收热量．答案：(1)54h (2)5mgh (TT 0－1) 吸收热量11．现有m ＝0.90 kg 的硝酸甘油[C 3H 5(NO 3)3]被密封于体积V 0＝4.0×10－3m 3的容器中，在某一时刻被引爆，瞬间发生剧烈的化学反应，反应的产物全是氮、氧等气体．假设：反应中每消耗1 kg 硝酸甘油释放能量U ＝6.00×106J ；反应产生的全部混合气体温度升高1 K 所需能量Q ＝1.00×103J ；这些混合气体满足理想气体状态方程pVT＝C (恒量)，其中恒量C ＝240 J/K.已知在反应前硝酸甘油的温度T 0＝300 K ．若设想在化学反应发生后容器尚未破裂，且反应释放的能量全部用于升高气体的温度．求器壁所受的压强．解析：化学反应完成后，硝酸甘油释放的总能量W ＝mU ①设反应后气体的温度为T ，根据题意，有W ＝Q (T －T 0)②器壁所受的压强p ＝CT V 0③联立①②③式并代入数据得p ＝3.4×108Pa. 答案：3.4×108Pa.。
高考物理一轮复习 第三课时热力学定律与能量守恒课时训练
第课时热力学定律与能量守恒【测控导航】知识点题号1.热力学第一定律1、2、7、82.热力学第二定律4、53.能源与环境及能的转化与守恒3、64.热力学定律的综合应用9、101. (2012年广东卷)景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒.猛推推杆,艾绒即可点燃,对筒内封闭的气体,在此压缩过程中 B .(填选项前字母)A.气体温度升高,压强不变B.气体温度升高,压强变大C.气体对外界做正功,气体内能增加D.外界对气体做正功,气体内能减少解析:在压缩过程中,外界对气体做正功,气体内能增大,温度升高,压强变大,选项B正确.2.(2011年重庆理综)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成.开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示.在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体 A .(填选项前字母)A.对外做正功,分子的平均动能减小B.对外做正功,内能增大C.对外做负功,分子的平均动能增大D.对外做负功,内能减小解析:开箱时汽缸内气体膨胀,对外做功,气体与外界无热交换即Q=0,由热力学第一定律ΔU=W+Q 知ΔU<0,内能减少;因忽略气体分子间相互作用,无分子势能,所以气体温度降低,分子的平均动能减少,故答案为A.3.(2011年江苏卷)如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动.离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是 D .(填选项前字母)A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析:据能量守恒定律,A、B、C错误;叶片在热水中吸收的热量等于释放到空气中的热量和叶片转动的机械能,故D正确.此题考查了能量的转化与守恒,搞清能量转化的方式和途径是解此题的关键.4.(2012年福州月考)下列说法中正确的是 C .(填选项前字母)A.第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律B.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动,这种运动是布朗运动C.地面附近有一正在上升的空气团(视为理想气体),它与外界的热交换忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在上升过程中气团体积增大,温度降低D.热量只能从高温物体向低温物体传递,不可能由低温物体传给高温物体解析:第二类永动机不能制成是因为它违反热力学第二定律,A错误;空中粉尘颗粒的运动原因是气流的作用不是分子撞击,B错误;越往上气团体积越大,对外做功,内能减小,温度降低,C正确;在引起其他变化的前提下,热量可以从低温物体传到高温物体,D错误.5.(2012南宁模拟)下列说法中正确的是 C .(填选项前字母)A.在一房间内,打开一台冰箱的门,再接通电源,过一段时间后,室内温度就会降低B.从目前的理论看来,只要实验设备足够高级,可以使温度降低到-274 ℃C.第二类永动机是不能制造出来的,尽管它不违反热力学第一定律,但它违反热力学第二定律D.机械能可以自发地全部转化为内能,内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化解析:根据能量守恒定律,在一房间内,打开一台冰箱的门,再接通电源,过一段时间后,电能转化为内能,室内温度就会升高,选项A错误;根据热力学第三定律,从目前的理论看来,不管实验设备如何高级,不可以使温度降低到-274 ℃,选项B错误;第二类永动机是不能制造出来的,尽管它不违反热力学第一定律,但它违反热力学第二定律,选项C正确;机械能可以自发地全部转化为内能,根据热力学第二定律,内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化,选项D错误.6.关于“温室效应”,下列说法正确的是 C .(填选项前字母)①太阳能源源不断地辐射到地球上,由此产生了“温室效应”②石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量,由此产生了“温室效应”③“温室效应”使得地面气温上升,两极冰川融化④“温室效应”使得土壤酸化A.①B.①②C.②③D.③④解析:“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量,它的危害是使地面气温上升、两极冰川融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、土壤盐碱化等,故②③正确,故选C.7.(2012东北四校一模)对一定量的气体,下列说法正确的是 A .(填选项前字母)A.在体积缓慢地不断增大的过程中,气体一定对外界做功B.在压强不断增大的过程中,外界对气体一定做功C.在体积不断被压缩的过程中,内能一定增加D.在与外界没有发生热量交换的过程中,内能一定不变解析:在体积缓慢地不断增大的过程中,气体一定对外界做功,选项A正确;在压强不断增大的过程中,只要体积不变,外界对气体不做功,选项B错误;在体积不断被压缩的过程中,外界对气体做功,若同时放热,内能不一定增加,选项C错误;在与外界没有发生热量交换的过程中,若气体对外做功或外界对气体做功,都可以改变气体内能,选项D错误.8.关于一定量的气体,下列叙述正确的是 A .(填选项前字母)A.气体吸收的热量可以完全转化为功B.气体体积增大时,其内能一定减少C.气体从外界吸收热量,其内能一定增加D.外界对气体做功,气体的内能不可能减少解析:由热力学第一定律ΔU=Q+W,在一定条件下控制温度不变,其内能变化为零,气体吸收的热量可以完全转化为功,A选项正确;气体体积增大,对外做功,但不知是否有热传递,内能变化无法确定,B项错误;气体从外界吸收热量,做功情况不确定,内能变化无法确定.外界对气体做功,吸放热情况不确定,内能变化无法确定,故C、D项也错误.9. (2012年江苏卷)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中,气体压强p=1.0×105Pa,吸收的热量Q=7.0×102J,求此过程中气体内能的增量.解析:等压变化,=,对外做的功W=p(V B-V A),根据热力学第一定律ΔU=Q-W,解得ΔU=5.0×102 J.答案:5.0×102 J10.如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体,已知容器横截面积为S.活塞重为G,大气压强为p0.若活塞固定,密封气体温度升高1 ℃,需吸收的热量为Q1;若活塞不固定,且可无摩擦滑动,仍使密封气体温度升高1 ℃,需吸收的热量为Q2.(1)Q1和Q2哪个大些?气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同?(2)求在活塞可自由滑动时,密封气体温度升高1 ℃,活塞上升的高度h.解析:(1)设密闭气体温度升高1 ℃,两次内能的增量分别为ΔU1,ΔU2,则有ΔU1=Q1①ΔU2=Q2+W②因体积膨胀,W<0,故Q2>Q1由此可见,质量相等的同种气体,在定容和定压两种不同情况下,尽管温度变化相同,但吸收的热量不同,所以同种气体在定容下的比热容与在定压下的比热容是不同的.(2)对活塞用动能定理得W内-p0Sh-Gh=0,W内=-W故h=由①②式得-W=Q2-Q1,代入得h=. 答案:(1)Q2大些见解析(2)。
高考物理总复习 选考 第3讲 热力学律与能量守恒课时作业高三物理试题
避躲市安闲阳光实验学校【与名师对话】高考物理总复习选考部分第3讲热力学定律与能量守恒课时作业新人教版选修3-31．(2013·新乡许昌平顶山联考)下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C．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D．当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能应变为原来的2倍解析：根据热力学第二定律判断A、C项正确；气体的温度升高，气体分子的平均运动速率增加，B项错误；当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能增大，但是平均动能与热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比，D项错误．答案：AC2．(2013·普通中学高中毕业班质检理综)“温泉水滑洗凝脂，冬浴温泉正当时”，在寒冷的冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢．设水温恒定，则温泉中正在缓慢上升的气泡．( ) A．压强增大，体积减小，吸收热量B．压强增大，体积减小，放出热量C．压强减小，体积增大，吸收热量D．压强减小，体积增大，放出热量解析：由ΔU＝W＋Q知，温度不变，ΔU不变，气泡对外做功必吸收热量，且高度减小压强减小，故选C.答案：C3．(2013·重庆市六区高三调研抽测)如图所示气缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是( ) A．气体内能可能减少B．气体会向外界放热C．气体吸收热量大于对外界所做的功D．气体平均动能将减小解析：气体等压膨胀，气体对外做功，W<0，因压强不变，故气体温度升高，内能增大，分子的平均动能增大，由W＋Q＝ΔU，故Q>0，且Q>W，选项C 正确，选项A、B、D错误．答案：C4．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，但这种机器是不能制成的，其原因是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C ．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 ．上述三种原因都不正确解析：内能可以转化成机械能，如热机，A 错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B 错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C 正确．答案：C5.已知理想气体的内能与温度成正比，如右图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能( )A ．先增大后减小B ．先减小后增大C ．单调变化D ．保持不变解析：题图中虚线是等温线，由理想气体状态方程pVT＝C 知，在V 一定时p∝T ，所以气体由状态1到状态2时温度先减小后增大，即理想气体的内能先减小后增大，B 正确．答案：B6.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动活塞．用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，活塞冲出容器口后( )A ．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B ．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C ．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D ．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加解析：打开卡子后活塞冲出，瞬间没有热交换，而气体体积变大，内部气体对外做功，内能减少，温度降低，温度计示数变小，故C 选项正确．答案：C7.(2013·武汉联考)一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，第1种变化是从A 到B ，第2种变化是从A 到C ，比较两种变化过程，则( )A ．A 到C 过程气体吸收热量较多B ．A 到B 过程气体吸收热量较多C ．两个过程气体吸收热量一样D ．两个过程气体内能增加相同解析：在p —T 图中，等容线是过原点的倾斜直线，如右图所示，可知V C >V A >V B ，故从A →C ，气体对外做功多，由T B ＝T C 可知两过程内能增量相同，根据ΔU ＝W ＋Q 可知，从A →C ，气体吸收热量多，选项A 、D 正确，而B 、C错误．答案：AD8．(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是__________．A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统一定吸热(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了__________J.解析：(1)考虑气体分子间作用力时，分子力是引力，分子间距从大于r0增大，分子力减小，A错误．气泡上升过程中温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率也不变，B、C错误．气泡上升过程中体积膨胀，克服分子间的引力做功，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，D正确．(2)将气体视为理想气体时，其内能只与温度有关．气泡上升过程中温度不变，ΔU＝0，对外做功，W＝－0.6 J，由ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝0.6 J>0，即需从外界吸收0.6 J的热量．气泡到达湖面后，由ΔU＝Q＋W得ΔU＝(0.3－0.1) J＝0.2 J. 答案： (1)D (2)吸收0.6 0.2 9．(2013·重庆卷)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，( ) A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功解析：把室内气体作为研究对象，由于缓慢加热，气体温度升高，体积缓慢膨胀，对外做功，密度减小，所以室内空气的压强始终等于室外的压强，A 项、C项、D项错误；B项正确．答案：B10．(2013·广东卷)如图为某同学设计的喷水装置．内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L．保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L．设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变．下列说法正确的有( ) A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：充气后，一定量气体的体积减小，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强增大，A项正确；由于气体分子的平均动能是由温度决定的，温度不变，气体分子的平均动能不变，B项错误；打开阀门后，气体推动液体，气体的体积增大，对外做功，C项正确；当气体的压强减小到外部与内部压强差等于水柱产生的压强时，液体不再喷出，D项错误．答案：AC11．(2013·模拟适应性考试)在一个密闭的气缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A变化到状态B的V—T图象，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A点的压强为p＝1.0×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量ΔU.解析：由V－T图象的变化图线经过坐标原点可以判断，理想气体经历一个等压变化．由盖－吕萨克定律有：V AT A＝V BT B①气体对外做的功：W＝p(V B－V A)②根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W③由①～③式并代入数据得：ΔU＝5.0×102 J.答案：5.0×102 J12．(2013·苏锡常镇四市学年高三教学调研(二))质量为m的活塞将一定量的理想气体封闭在高为h的直立气缸内，活塞横截面积为S，气缸内壁光滑且导热良好．开始时活塞被固定在气缸顶端A处，打开螺栓K，活塞最终停在气缸一半高度的B处，大气压强为P0，不计活塞厚度，重力加速度为g，环境温度保持不变．(1)求活塞在A处时，气缸内封闭气体的压强；(2)求上述过程中通过气缸壁传递的热量Q.解析：(1)设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡p0S＋mg＝pS，p＝p0＋mgS，p1V1＝p2V2p1＝12⎝⎛⎭⎪⎫p0＋mgS.(2)由于气体的温度不变，则内能的变化ΔE＝0，由能量守恒定律可得Q＝mg＋p0S h2.答案：(1)12⎝⎛⎭⎪⎫p0＋mgS(2)mg＋p0S h2。
【高考】2020高考物理一轮总复习第十一章热学选修33第33讲热力学定律与能量守恒课时达标
【关键字】高考第33讲热力学定律与能量守恒[解密考纲]理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及应用．1．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，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，但这种机器是不能制成的，其原因是( C )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．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．上述三种原因都不正确解析：内能可以转化成机械能，如热机，A错误，内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C正确．2．(2014·重庆卷)重庆出租车常以天然气作为燃料．加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( B )A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：储气罐中气体体积不变，气体不做功，当温度升高时，气体压强增大，气体内能增大，分子平均动能增大；由热力学第一定律可知，气体一定吸热，故选项B正确．3．一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( D )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，密度减小解析：从外界吸热，Q＝2.5×104 J，对外界做功，W＝－1.0×104 J，由ΔU＝Q＋W可得，ΔU＝1.5×104 J，内能增大，这说明温度升高；又气体对外界做功，体积增大，由ρ＝可知，密度减小．D项正确．4．(多选)如图为某同学设计的喷水装置．内部装有水，上部密封1 atm的空气，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( AC )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体积基本不变，气体的压强增大，A项对、B项错；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封气体对水做正功，C项对；如果水全排出，气体压强为p3，p3(＋)＝p1(＋)得p3＝0.24p1<p1，故不再充气不能把水喷光，因为当气压与外界大气压相同时就不再喷水，D项错．5．(多选)关于一定量的气体，下列说法正确的是( ABE )A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：气体体积为气体分子所能达到的空间的体积，而气体分子体积很小，体积之和远小于气体体积，A项正确；气体温度反映了分子运动的剧烈程度，分子运动的剧烈程度减弱，温度必然降低，B项正确；气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器器壁的结果，在完全失重的情况下，气体对器壁仍产生压强，C项错误；气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，那么气体的内能不一定增加，D项错误；根据气体定律可知，气体在等压膨胀过程中，体积与热力学温度成正比，体积变大，温度升高，E项正确．6．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( A )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析：M向下滑动的过程中，气体体积减小，故外界对气体做功，W>0，下滑过程不与外界发生热交换，Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知内能增大，A项正确，B、C、D 三项错误．7．如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h.已知大气压强为p0，重力加速度为g.(1)容器内气体压强为p0＋.(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移时气体温度为，此过程中容器内气体放热(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率减小(填“增大”、“减小”或“不变”)．解析：(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关．活塞对气体产生的压强为p′＝，则容器内气体的压强p＝p0＋p′＝p0＋.(2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则＝，且V0＝2V1，解得T1＝.在此等压变化过程中，气体温度降低，内能减少，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律ΔU＝Q＋W知气体放出热量，气体分子的平均速率减小．8．(2013·山东卷，节选)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到深处的海水温度为280 K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝，如果将该气缸下潜至深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．(1)求深处封闭气体的体积(1 atm相当于深的海水产生的压强)．答案：2．8×10－(2)下潜过程中封闭气体放热(填“吸热”或“放热”)，传递的热量大于(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析：(1)当气缸下潜至时，设封闭气体的压强为p，温度为T，体积为V，由题意可知p＝100 atm.根据理想气体状态方程得：＝.代入数据得V＝2.8×10－.9．(2014·江苏卷)(1)在装有食品的包装袋中充人氮气，可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大(选填“增大”、“减小”或“不变”)，包装袋内氮气的内能不变(选填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L．请通过计算判断该包装袋是否漏气．答案：(2)漏气解析：压强增加，包装袋内壁单位面积的撞击分子数变多，所受气体分子撞击作用力增大；温度不变，包装袋内氮气的内能不变．若不漏气，设加压后的体积为V1，由等温过程得p0V0＝p1V1代入数据得V 1＝0.5 L因为0.45 L<0.5 L ，故包装袋漏气．10．如图所示，A 、B 两个气缸中装有体积均为10 L 、压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 ℃的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B 气缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A 气缸中的气体温度保持不变，A 气缸截面积为500 cm 2)(1)求A 中左边活塞应向右移动的距离；(2)A 中气体是吸热还是放热，为什么？解析：(1)对B ：由p B T B ＝p ′B T ′B得 p ′B ＝T ′B T B p B ＝400300p B ＝43p B 对A ：由p A V A ＝p ′A V ′A 得V ′A ＝p A p ′AV A 且：p A ＝p B ，p ′A ＝p ′B 解得：V ′A ＝34V A 所以Δl ＝14V A S＝5 cm. (2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，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ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热．答案：(1)5 cm (2)见解析此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本！。
近年高考物理总复习 第十一章 热学(选修3-3)第33讲 热力学定律与能量守恒实战演练(2021年
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第33讲热力学定律与能量守恒1．（多选)（2016·全国卷Ⅱ）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p－T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。
下列判断正确的是ABE。
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解析：由错误!＝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W bc＝p b（V b－V c）＝p b V b－p c V c，过程da中气体对外界做的功W da＝p d（V a－V d）＝p a Va－p d V d,由于p b V b＝p a V a，p c V c＝p d V d，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．2．(多选)（2014·新课标全国卷Ⅰ)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态．其p-T图象如图所示．下列判断正确的是（ADE )A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析：对封闭气体，由题图可知a→b过程，气体体积V不变，没有做功,而温度T升高,则为吸热过程，A项正确．b→c过程为等温变化,压强减小，体积增大,对外做功,则为吸热过程,B项错误；c→a过程为等压变化，温度T降低，内能减少,体积V减小，外界对气体做功，依据W＋Q＝ΔE，外界对气体所做的功小于气体所放的热，C项错误；温度是分子平均动能的标志，T a<T b＝T c，故D项正确；同种气体的压强由气体的分子密度ρ和温度T决定,由题图可知T b＝T c，p b〉p c，显然E项正确．3．(2016·北京校级模拟)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(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:车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．4．(2015·海南卷）如图所示，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。
高考物理一轮复习热力学定律与能量守恒课时作业33(含解析)
三十三 热力学定律与能量守恒1．关于热力学定律，下列说法正确的是( )A ．在一定条件下，物体的温度可以降到0 KB ．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C ．吸收了热量的物体，其内能一定增加D ．压缩气体总能使气体的温度升高答案：B 解析：根据热力学第三定律可知，绝对零度不可能达到，A 错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减少或不变，C 错误；压缩气体，外界对气体做正功，气体可能向外界放热，内能可能减少、温度降低，D 错误；物体从单一热源吸收的热量全部用于做功而引起其他变化是可能的，B 正确．2．根据你所学热学中的有关知识，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以转化成机械能B ．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，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 ．尽管技术不断进步，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答案：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；尽管技术不断进步，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 ℃，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．3．一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，密度减小答案：D 解析：由ΔU ＝W ＋Q 可得理想气体内能变化ΔU ＝－1.0×104 J ＋2.5×104 J＝1.5×104 J ＞0，故温度升高，A 、B 两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝m V可知密度变小，故C 项错误，D 项正确．4．(多选)下列说法正确的是( )A ．内能不同的物体，它们的分子热运动的平均动能可能相同B．可以从单一热源吸取热量，使之全部变成有用的机械功而不产生其他影响C．盛有水的水杯自由下落时，水对杯底有压力D．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中气泡内气体组成的系统的熵增加答案：AD 解析：温度是分子平均动能的标志，内能不同的物体温度可能相同，故A 正确；水杯自由下落时，杯内水处于完全失重状态，对杯底无压力，故C错误；气泡内气体做等温膨胀，根据熵增加原理可知D正确．5．(多选)关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．布朗运动就是液体分子的热运动B．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．用活塞压缩汽缸里的气体，对气体做功2.0×105J，若气体向外界放出热量1.5×105 J，则气体内能增加了0.5×105 JD．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的答案：CD 解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，但它说明液体分子在永不停息地做无规则运动，选项A说法错误；第二类永动机不可能制造成功的原因是它违背了热力学第二定律，选项B错误；根据题意及热力学第一定律ΔU＝Q ＋W＝－1.5×105 J＋2.0×105 J＝0.5×105 J，选项C正确；选项D中的热机既不违反能量守恒定律，也不违反热力学第二定律，所以是可能制造出来的，选项D正确．本题答案为C、D.6．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法中正确的是( )A．热量能自发地从低温物体传给高温物体B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体C．热量的传导过程不具有方向性D．在自发条件下热量的传导过程具有方向性答案：BD 解析：一切自发过程都有方向性，热传导过程是热量由高温物体传向低温物体．如果在外界帮助下热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外力做功把热量从低温物体(冷冻食品)传向高温物体(周围的大气)．电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的．7．如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J答案：A 解析：对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J ＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．8．(多选)如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中( )A．气体分子平均动能增大B ．气体分子平均动能不变C ．气体分子平均动能减小D ．气体内能变化了Q －p 0(V 2－V 1)答案：AD 解析：气体等压膨胀，由V T＝C ，体积V 增大，故温度T 升高；温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大，故选项A 对，B 、C 错；根据热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋W ，而W ＝－p 0S ΔL ＝－p 0ΔV ＝－p 0(V 2－V 1)，所以气体内能变化了ΔU ＝Q －p 0(V 2－V 1)，故选项D 对．9．(多选)如图甲所示，导热汽缸内封闭一定质量的理想气体，由于外界大气压的变化，该气体经历了A →B →C 的变化过程，其压强随摄氏温度变化的p t 图象如图乙所示．下列说法正确的是( )A ．从A 到B 外界对气体做功B ．从A 到B 气体对外界做功C ．从B 到C 气体从外界吸热D ．从B 到C 气体对外界放热E ．气体在变化的全过程中，分子间的引力和斥力都在不断增大答案：ADE 解析：由理想气体状态方程pV T ＝k 得：p ＝k VT ，p T 图线斜率越大，气体的体积越小．将题中的图象转移到p T 图象中，不难发现A 、B 、C 不在等容线上，并且V A ＞ V B ＞ V C ，所以A 对，B 错；根据热力学第一定律W ＋Q ＝ΔU 可得，气体从B 到C 过程中ΔU 不变，外界对气体做功，气体对外界放热，C 错，D 对；根据分子动理论，分子间距离减小时，分子间的引力和斥力都在不断增大，E 正确．10．(多选)如图所示，电路与一绝热密闭汽缸相连，R 为电热丝，汽缸内有一定质量的理想气体，外界大气压恒定．闭合电键后，绝热活塞K 缓慢且无摩擦地向右移动，则下列说法正确的是( )A．气体的内能增加B．气体分子平均动能不变C．电热丝放出的热量等于气体对外所做的功D．气体的压强不变E．气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少答案：ADE 解析：活塞缓慢无摩擦移动，根据活塞的平衡条件可知，气体的压强不变，选项D正确；气体的压强不变，体积增大，气体的温度一定升高，气体的内能增加，气体分子平均动能增大，选项A正确，B错误；体积增大，气体一定对外做功，因内能增加，根据热力学第一定律可知，电热丝放出的热量大于气体对外所做的功，选项C错误；气体温度升高，而压强不变，说明气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少，选项E正确，本题答案为A、D、E.11．(2015·江苏南通市一调)如图所示，1 mol的理想气体由状态A经状态B、状态C、状态D再回到状态A.BC、DA线段与横轴平行，BA、CD的延长线过原点．(1)气体从B 变化到C 的过程中，下列说法中正确的是________．A ．分子势能增大B ．分子平均动能不变C ．气体的压强增大D ．分子的密集程度增大(2)气体在A →B →C →D →A 整个过程中，内能的变化量为________；其中A 到B 的过程中气体对外做功W 1，C 到D 的过程中外界对气体做功W 2，则整个过程中气体向外界放出的热量为________．答案：(1)C (2)0 W 2－W 1解析：(1)B →C 过程为等容过程，温度升高，分子平均动能变大，B 错；由pV T＝C 知气体压强增大，C 正确；因为体积不变，分子的密集程度不变，D 错；理想气体分子之间无相互作用力，分子势能不变，A 错．(2)内能只与温度有关，初末状态相同，故内能变化量为0；根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，有0＝Q ＋W 2－W 1，所以Q ＝W 1－W 2，则放出热量为W 2－W 1.12．一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其V T 图象如图所示．则a →b 过程中气体________(填“吸热”、“放热”或“绝热”)；b →c 过程中气体________(填“吸热”、“放热”或“绝热”)；a 、b 和c 三个状态中，________状态分子的平均动能最小；b →c 过程，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数________(填“增大”、“减小”或“不变”)．答案：吸热放热a增大解析：从图中可以看出，a→b过程，体积V变大，因此对外做功，W＜0.理想气体温度升高，则内能增加ΔU＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，即气体吸热；b→c 过程，气体温度不变，ΔU＝0.由于气体V变小，故外界对气体做功，W＞0，由ΔU＝Q＋W 可知Q＜0，即气体放热；a、b和c三个状态中，a状态温度最低，而温度是分子平均动能的标志，故在a状态分子的平均动能最小；b→c过程，体积变小，容器内分子数密度增大，温度不变，分子平均动能即平均速率不变，因此容器壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数增大．13．某同学研究一定质量理想气体的状态变化，得出如下的pV图象．已知气体在状态A时的温度为327 ℃.(1)求气体处于状态C时的温度T C(用热力学温标表示)；(2)已知气体在C→A的过程中做功150 J，同时吸收了300 J的热量，若气体的内能与热力学温度成正比，试求气体处于状态C时所具有的内能E C.答案：(1)300 K (2)150 J解析：(1)从图中可以看出，气体在C →A 的过程中压强不变，由盖－吕萨克定律可得V A T A ＝V CT C ，代入数据可得：T C ＝V C T A V A＝300 K. (2)在C →A 的过程中气体的体积膨胀，因此气体一定要对外做功．设气体在状态A 时所具有的内能为E A .则有E A ＝E C －150 J ＋300 J ＝E C ＋150 J又因为气体的内能与热力学温度成正比，即E A T A ＝E C T C代入数据可得E C ＝150 J.14．一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m ＝20 kg ，横截面积S ＝100 cm 2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始时汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L 1＝12 cm ，离汽缸口的距离L 2＝3 cm.外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa ，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，取g ＝10 m/s 2，求：(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q ＝370 J 的热量，则气体增加的内能ΔU 多大？答案：(1)450 K (2)300 J解析：(1)当汽缸水平放置时，p 0＝1.0×105Pa ，V 0＝L 1S ，T 0＝(273＋27)K当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析图如图所示，有p 1S ＝p 0S ＋mg 则p 1＝p 0＋mg S ＝1.0×105 Pa ＋20010－2 Pa ＝1.2×105Pa ， V 1＝(L 1＋L 2)S由理想气体状态方程得p 0L 1S T 0＝p 1L 1＋L 2S T 1则T 1＝p 1L 1＋L 2p 0L 1T 0＝1.2×105×151.0×105×12×300 K＝450 K. (2)当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得p 0L 1S ＝p 1LS则L ＝p 0L 1p 1＝1.0×105×121.2×105 cm ＝10 cm加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为W＝－p1(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－70 J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝300 J.。
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第3课时热力学定律与能量守恒1.(多选)下面关于熵的说法中正确的是( ABD )A.熵是系统内分子运动无序性的量度B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大代表越无序E.一个宏观状态所对应的微观态越多,越无序,熵越小解析:一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的微观意义,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又称为熵增加原理.故A,B,D正确,C,E错误.2.(2018·内蒙古包头模拟)已知理想气体的内能与温度成正比,如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( B )A.先增大后减小B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变解析:题图中虚线是等温线,知,在p一定时V∝T,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先降低后升高,即理想气体的内能先降低后升高,选项B正确.3.(2018·河北保定模拟)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,下列对缸内气体说法正确的是( B )A.内能减少B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大解析:因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,选项A错误;因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0,选项C错误;恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项B正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,选项D错误.4.(2018·河北廊坊模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ACE )A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程解析:为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,选项E正确.·吉林长春模拟)(多选)如图所示,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a,b各自达到新的平衡( BC )A.a的体积增大了,压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈D.a增加的内能小于b增加的内能解析:a气体吸收热量,体积增大,使隔板K压缩b气体,由热力学第一定律可知,b气体内能增加,即温度升高,选项B正确;对a,b两部分气体来说,加热前p,V,T皆相等,加热后,p a=p b,V a>V b,可知压强增大,T a>T b,选项C正确,A,D错误.6.(2017·广东汕头一模)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是( AD )A.气体从外界吸收热量B.气体分子的平均动能减小C.外界对气体做正功D.气体分子撞击器壁的作用力增大解析:a→b气体体积增大,对外做功,W<0,选项C错误;pV增大,温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,选项B错误,D正确;根据ΔU=W+Q,Q>0,气体吸热,选项A正确.7.(2018·湖南邵阳模拟)(多选)下列说法正确的是( ACE )A.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关B.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小D.单位体积内气体分子数增加,气体的压强一定增大E.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热解析:饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,选项A正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式压强不一定减小,选项B错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,选项C正确;单位体积内气体分子数增加,不一定增加,选项D错误;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据ΔU=W+Q,气体一定吸收热量,选项E正确.8.(多选)对一定质量的理想气体,下列现象可能发生的有( BCE )A.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低C.气体对外界做功,气体的温度升高,气体的压强不变D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,气体分子的平均动能减小解析:外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,则压强p一定增大,选项A错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V增大,T降低,则p一定降低,选项B正确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,V增大,T升高,则p可能不变,选项C正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体积减小,根据理想气体状态方程,V减小,T不变,压强必然增大,选项D错误;绝热膨胀,Q=0,对外做功W<0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项E正确.9.(2018·辽宁丹东模拟)(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( BCE )A.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变B.若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变C.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D.当气体体积逐渐增大时,气体的内能一定减小E.一定质量的物质,在一定的温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等解析:因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度,所以选项A错误;一定质量的理想气体可以经历等压膨胀的过程,选项B正确;因为做功和热传递都是指过程,选项C正确;气体体积增大的过程中,温度可能不变,可能升高,也可能降低,选项D错误;在一定温度和压强下,一定质量的物质,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等,选项E正确.·河北唐山模拟)(多选)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的关系如图所示,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,阿伏伽德罗常量为N A.由状态A变到状态D 过程中( ABE )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E.A点和D点的压强相等解析:由状态A到状态D,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,由热力学第一定律知,气体一定从外界吸收热量,选项A正确;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,选项B正确;温度升高,气体分子的平均动能增大,但每个气体分子的动能不一定增大,选项C错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项D错误.O,A,D在同一直线上,A,D两点压强相等,选项E正确.11.(2018·山西临汾模拟)如图中A,B汽缸的长度为L=30 cm,横截面积为S=20 cm2,C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门关闭,A内有压强p A= 2.0×105 Pa的氮气,B内有压强p B=1.0×105 Pa的氧气,活塞C在B汽缸左侧.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.(1)求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;(2)活塞C移动过程中A中气体对外做功为25 J,则A中气体是吸热还是放热?吸收或者放出的热量为多少?(假定氧气和氮气均为理想气体,连接汽缸的管道体积可忽略)解析:(1)由玻意耳定律对A部分气体有p A LS=p(L+x)S对B部分气体有p B LS=p(L-x)S代入相关数据解得x=10 cm,p=1.5×105 Pa.(2)气体发生等温变化,内能不变,ΔU=0活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功25 J,W=-25 J根据热力学第一定律ΔU=W+Q所以Q=-W=25 J,故A中气体从外界吸热,吸收的热量为25 J.答案:(1)10 cm 1.5×105 Pa (2)吸热25 J·河南新乡二模)如图所示,ABC为粗细均匀的“L”形细玻璃管,A 端封闭,C端开口.开始时AB竖直,BC水平,BC内紧靠B端有一段长l1=30 cm的水银柱,AB内理想气体长度l2=20 cm.现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°,使AB水平.环境温度不变,大气压强p0=75 cmHg,求:(1)旋转后水银柱进入AB管的长度;(2)玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?气体吸热还是放热?解析:(1)对封闭气体,初态压强为p0,末态为p1,设玻璃管截面积为S,水银进入AB管的长度为x,根据玻意耳定律p0Sl2=p1S(l2-x)p1=p0+p l1-p x代入数据得x=5 cm.(2)外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热. 答案:(1)5 cm (2)正功放热13.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C,此过程中气体吸收的热量Q=7.0×102 J.已知在状态A时气体温度为T A= 300 K,求:(1)在状态B,C时气体的温度;(2)此过程中气体内能的增量.解析:(1)从状态A到状态B,气体发生等压变化,解得T B=400 K,从状态B到状态C,气体发生等容变化,解得T C=800 K.(2)理想气体从状态A到状态B,对外做的功W=p A(V B-V A)=1.0×105×(8.0-6.0)×10-3 J=2.0×102 J,根据热力学第一定律有ΔU=Q-W,代入数据得ΔU=5.0×102 J.答案:(1)400 K 800 K (2)5.0×102 J14.(2018·安徽合肥模拟)如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa.求:(1)此时桌面对汽缸的作用力F N.(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q= 7 J,内能增加了ΔU=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.解析:(1)对汽缸受力分析,由平衡条件有F N+pS=p0S解得F N=(p0-p)S=(1.0×105 Pa-0.5×105 Pa)×10×10-4 m2=50 N.(2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底为H,则气体对外界做功W= p0ΔV=p0S(H-h),由热力学第一定律ΔU=Q-W,解得H=12 cm.气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程得解得0300 K=720 K. 答案:(1)50 N (2)720 K。