热力学定律与能量守恒专题例题练习
2022物理三十八热力学定律与能量守恒含解析
热力学定律与能量守恒（建议用时40分钟)1．(2020·全国Ⅱ卷)下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_________。
(填正确答案标号）A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内【解析】汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热，不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律,A项不符合；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低,需要对外做功或对外放出热量，而保温杯隔断了传热过程，水也没有对外做功，所以该过程违背热力学第一定律；某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响,该过程不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，要消耗电能，引起了其他变化，该过程不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律,D项不符合。
答案：B C2．（多选）(2020·青岛模拟)根据热力学定律，下列说法正确的是（）A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．效率为100%的热机是不可能制成的C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递D．从单一热源吸收热量,使之完全变成功是提高机械效率的常用手段【解析】选B、C。
第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律,故A错误；效率为100％的热机是不可能制成的,故B正确;电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，故C正确;从单一热源吸收热量，使之完全变成功是不可能实现的，故D错误。
【加固训练】（多选）下列说法中正确的是()A。
热量可以从低温物体传递到高温物体B.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机C。
高考经典课时作业11-3 热力学定律与能量守恒
高考经典课时作业11-3 热力学定律与能量守恒（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性2．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能3．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4．(2013·东北三校二模)一个气泡从湖底缓慢上升到湖面，在上升的过程中温度逐渐升高，气泡内气体可视为理想气体，在此过程中，关于气泡内气体下列说法正确的是() A．气体分子平均动能变小B．气体吸收热量C．气体对外做功D．气体内能增加5．(2012·高考广东卷)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() 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6．(2011·高考重庆卷)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7．(2013·西安名校三检)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8．如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．体积必然变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做正功D．气体必然从外界吸热9．A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管状容器抽成真空后，开口竖直向下插入水银槽中(插入过程中没有空气进入管状容器内)，两水银柱上升至如图所示位置后停止．假设这一过程中水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同10．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27 ℃.则：(1)该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？(2)该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？(3)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？11．(1)关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )A ．第二类永动机违反能量守恒定律B ．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C ．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D ．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的(2)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 ，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少？12．(2013·南昌模拟)(1)用力拉活塞，使封闭在汽缸内的气体的体积迅速增大为原来的两倍，若汽缸不漏气，那么此时汽缸内气体压强p 2和原来的压强p 1相比较有( )A ．p 2＝p 12B ．p 2>p 12C ．p 2<p 12D ．无法确定 (2)内壁光滑的导热汽缸竖直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa 、体积为2.0×10－3 m 3的理想气体．现在活塞上缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半．①求汽缸内气体的压强；②若封闭气体的内能仅与温度有关，在上述过程中外界对气体做功145 J ，封闭气体吸收还是放出热量？热量是多少？标准答案及解析：1．解析：第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A 正确；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C 错误．答案：AD2．解析：根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，制冷机(如冰箱和空调)就是这样的装置．但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体．选项A 错误、B 正确．一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过程中机械能全部转化为内能．外界条件发生变化时，内能也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C 错误、D 正确．答案：BD3．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，若同时气体放热，其内能可能减少，D 正确．答案：AD4．解析：气泡上升到湖面时体积变大，气体对外做功，因温度上升，气体分子平均动能变大，气体内能增加，气体吸收热量，故B 、C 、D 正确．答案：BCD5．解析：对封闭气体，猛推压缩过程中，外界对气体做正功，时间极短，热传递不计，即Q ＝0，由ΔU ＝W ＋Q 可知内能增大，C 、D 均错误．因气体内能等于所有分子动能与分子势能之和，其中分子势能不变或减小，所以分子平均动能增加，温度升高，再由气体状态方程pV T＝常量可知，气体压强变大，故A 错误、B 正确． 答案：B6．解析：本题主要考查的是热力学第一定律及温度的微观含义，意在考查考生对温度微观含义的理解和热力学第一定律的应用．气体膨胀，体积增大对外做功；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，由于是绝热过程，故气体内能减少，气体温度降低，分子的平均动能减小．答案：A7．解析：由于温度不变，故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)，A 选项错误；取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B 选项正确；内能不变ΔU ＝0，体积变小W >0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知Q <0，即向外放热，故C 选项正确、D 选项错误．答案：BC8．解析：由pV T＝C 知，V B 一定大于V A ，A 正确．A 、B 只是气体状态变化的初末态，有可能经过体积减小的过程，B 项正确．由状态A 变化到状态B 时，T 增大，ΔU >0，V 增大，气体对外界做功，W <0，由ΔU ＝Q ＋W ，可知Q >0，D 正确、C 错．答案：ABD9．解析：在水银进入管状容器中的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A 、B 中水银柱在稳定后，两者的高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同．但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由图可知B 中水银的重力势能较小，所以B 管中水银的内能增量较大，故选项B 正确．答案：B10．解析：(1)对于理想气体：A →B 由p A T A ＝p B T B 得：T B ＝100 K故t B ＝－173 ℃B →C 由V B T B ＝V C T C得：T C ＝300 K故t C ＝27 ℃(2)A →C 由温度相等得：ΔU ＝0(3)A →C 的过程中是吸热．吸收的热量Q ＝W ＝p ΔV ＝1×105×(3×10－3－1×10－3) J ＝200 J.答案： (1)－173 ℃ 27 ℃ (2)0 (3)吸热 200 J11．解析：(1)第二类永动机并不违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故A 错；由热力学第一定律知，物体内能的变化是由热传递的热量和做的功共同决定的，故B 、C 错误；做功改变内能是不同形式能量之间的转化，热传递是内能的转移，故D 正确．(2)一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸收的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能的增加量为ΔU ＝Q 1＋W 1＝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W 2＝200 J 的功，因而气体必向外界放热，则Q 2＝ΔU －W 2＝(－120 J)－200 J ＝－320 J.答案：(1)D (2)放热320 J12．解析：(1)迅速拉活塞，气体做绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低．气体体积加倍、温度降低代入pV T ＝C (恒量)得：p 2<p 12，故C 正确． (2)①导热汽缸中的气体缓慢变化，可认为温度保持0 ℃不变由p 1V 1＝p 2V 2得：p 2＝p 1V 1V 2＝1.0×105×2 Pa ＝2.0×105 Pa②温度不变，则ΔU ＝0，由ΔU ＝W ＋Q 得：Q ＝－W ＝－145 J ，即放出热量145 J答案：(1)C (2)①2.0×105 Pa ②放出热量145 J。
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。
高二物理热力学定律与能量守恒过关练习题(附答案)
1．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( )A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少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，内能可能不变解析：选C.做功和热传递可以改变物体的内能，当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能不变，比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变化．2．一木箱静止于水平面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek，分别是( )A．U＝200 J，Ek＝600 J B．U＝600 J，Ek＝200 JC．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J解析：选B.由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为物体的内能即：U＝60×10 J＝600 J．由能量守恒定律可得：Ek ＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J，故B正确．3．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4－1－5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( )图4－1－5A．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：选A.气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．4.如图4－1－6所示，一导热汽缸放在水平面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮组与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为h，开始活塞在汽缸中央，初始温度为t摄氏度，活塞面积为S，大气压强为p0.物体重力为G，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞上升Δx，封闭气体吸收了Q的热量．(汽缸始终未离开地面)求：图4－1－6(1)环境温度升高了多少度？(2)气体的内能如何变化？变化了多少？解析：(1)活塞缓慢移动，任意状态都处于平衡状态，故气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可知：VT＝ΔVΔT得ΔT＝2Δxh(273＋t)(2)设汽缸内压强为p，由平衡条件得：pS＝p0S－G封闭气体对外做功W＝pSΔx＝(p0S－G)Δx由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx.答案：见解析一、选择题1．关于物体的内能及其变化，以下说法正确的是( )A．物体的温度改变时，其内能必定改变B．物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能也不一定改变C．物体对外做功，其内能必定改变．物体向外传出一定热量其内能必定改变D．若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变解析：选B.温度变化物体的分子动能变化，但内能可能不变，A错；改变内能有两种方式：做功和热传递，由热力学第一定律可知B正确，C、D错．2．下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )A．做功和热传递的实质是相同的B．做功和热传递在改变物体内能上是等效的C．做功和热传递是对同一过程中的两种说法D．做功和热传递是不可能同时发生的解析：选B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同，做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量，热传递是内能的转移，且做功和热传递可以同时进行，故B选项正确．3．“第一类永动机”是不可能制成的，这是因为它( )A．不符合热力学第一定律B．做功产生的热量太少C．由于有摩擦、热损失等因素的存在D．找不到合适的材料和合理的设计方案解析：选A.第一类永动机是指不消耗能量而且还能对外做功，故违背了能量的转化与守恒．4．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：选A.本题考查了热力学定律．由于车胎内温度保持不变，故分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体吸热．A选项正确．5．一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1.2×105 J，则下列个式中正确的是( )A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104 JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝－4×104J解析：选B.由符号法则可知，外界对气体做功W取正，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式得Q＝－2×105J.故选B.6.图4－1－7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( )图4－1－7A．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解析：选A.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．7．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( )A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．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E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：选ADE.A选项，p、V不变，则T不变，气体的内能不变，故选项A正确．B选项，内能不变，温度不变，p、V可能变，选项B 错误．C选项，气体温度升高，压强不一定增大，故选项C错误．D 选项，气体温度每升高1 K吸收的热量与气体对外做功多少有关，即与经历的过程有关，故选项D正确．E选项，温度升高，理想气体的内能一定增大，故选项E正确．二、非选择题8．风沿水平方向以速度v垂直吹向一直径为d的风车叶轮上，设空气密度为ρ，风的动能有50%转化为风车的动能，风车带动水车将水提高h的高度，效率为80%，则单位时间最多可提升的水的质量m ＝________.解析：设在t时间内吹在风车上的空气的质量为m＝14πd2•vt•ρ，风的动能Ek＝12mv2＝18πd2v3tρ.根据题意：18πd3v2tρ×50%×80%＝mgh.则mt＝πd2ρv320gh.答案：πd2ρv320gh9．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，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240 J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？做多少功？解析：(1)由热力学第一定律可得。
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。
高中物理【热力学定律与能量守恒定律】典型题(带解析)
高中物理【热力学定律与能量守恒定律】典型题1．(多选)下列对热学相关知识的判断中正确的是()A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大B．物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大C．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大D．功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程解析：选CD．气体内能变化由做功和热传递共同决定，A错误；温度升高，分子的平均动能增大，部分分子速率也会减小，B错误；理想气体压强和体积增大，温度一定增大，内能一定增大，C正确；一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，D正确．2．根据学过的热学中的有关知识，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．尽管科技不断进步，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解析：选A．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；尽管科技不断进步，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－273.15 ℃，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，而是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．(多选)下列说法中正确的是()A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律C．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小D．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变解析：选AB．布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞，是由于气体的流动造成的，这不是布朗运动，故A正确；麦克斯韦提出了气体分子速率分布的规律，即“中间多，两头少”，故B正确；分子力的变化比较特殊，随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，故C错误；一定量理想气体发生绝热膨胀时，不吸收热量，同时对外做功，其内能减小，故D错误．4．(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是()A．气体的内能减少B．气体的内能不变C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了解析：选AC．气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功，根据热力学第一定律W＋Q＝ΔU，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C正确．5．(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是()A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量解析：选ABD．ab过程中气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程中气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，D 项正确；ca 过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做功，B 项正确．6．(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．解析：活塞光滑、容器绝热，容器内空气体积增大，对外做功，由ΔU ＝W ＋Q 知，气体内能减少，温度降低．气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度．答案：低于 大于7.如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L 、底面积为S ，缸内有一个质量为m 的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温度T 0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L 0.已知重力加速度为g ，大气压强为p 0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：(1)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？(2)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？(3)当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU ，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？解析：(1)气体等压变化，由盖－吕萨克定律得：L 0S T 0＝LS T ， 解得：T ＝LT 0L 0. (2)对活塞，由平衡条件得：mg ＋pS ＝p 0S ，气体做功：W ＝Fl ＝pSl ＝pS (L －L 0)，解得：W ＝(p 0S －mg )(L －L 0)．(3)由热力学第一定律得：ΔU ＝－W ＋Q ，气体吸收的热量：Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)．答案：(1)LL0T0(2)(p0S－mg)(L－L0)(3)ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)8．(多选)一定质量的理想气体被活塞封闭在导热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是()A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量B．气体对外做功，内能不变，吸收热量C．外界对气体做功，内能不变，放出热量D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功解析：选BD．活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量，故B、D正确．9．(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解析：选AC．A气体经历等容变化，W＝0，而吸收热量，由ΔU＝W＋Q知，内能增加，A正确；B气体经历等压变化，W＜0，由VT＝C可知，T增大，则B气体吸收热量，内能增加，B错误；A、B气体温度都升高，则气体分子的平均动能都增大，但并不是每个分子的动能都增大，故C正确，D错误．10．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，AB和CD为等温过程，BC为等压过程，DA为等容过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是()A．AB过程中，气体放出热量B．BC过程中，气体分子的平均动能增大C．CD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．DA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化解析：选AB．因为AB为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，选项A正＝C可知，气体温度升高，内确；BC为等压过程，因为体积增大，由理想气体状态方程pVT能增加，故气体分子的平均动能增大，选项B正确；CD为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的＝C可知，温度降分子数减少，选项C错误；DA为等容过程，体积不变，压强变小，由pVT低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，选项D错误．11．(多选)如图所示，绝热容器被绝热隔板K1、卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄气体，且压强p b<p0，c与大气连通，则下列说法中正确的是()A．只打开隔板K1，b中气体对外做功，内能减少B．只打开隔板K1，b中气体不做功，内能不变C．只打开隔板K1，b中气体压强减小，温度不变D．只打开卡销K2，b中气体对外做功，内能减小解析：选BC．只打开隔板K1，b中气体向a中真空扩散，气体不做功，W＝0，绝热容器导致Q＝0，由热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，内能不变，A错误，B正确；只打开隔板K1时，b中气体内能不变，温度不变，由玻意耳定律pV＝C知b中气体体积增大，压强减小，C正确；只打开卡销K2时，由于p b<p0，活塞将向左移动，b中气体体积减小，外界对b中气体做功，W′>0，但Q′＝0，则ΔU′＝W′＋Q′>0，内能增加，D错误．12．(2018·江苏卷)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa，经历A→B→C→A的过程，整个过程中对外界放出61.4 J热量．求该气体在A→B过程中对外界所做的功．解析：整个过程中，外界对气体做功W＝W AB＋W CA，ΔU＝0且W CA＝p A(V C－V A)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得W AB＝－(Q＋W CA)代入数据得W AB＝－138.6 J即气体对外界做的功为138.6 J.答案：138.6 J13.如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体．p0和T0分别为外界大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝aT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.解析：(1)在气体由压强p＝1.2p0到p0时，V不变，温度由2.4T0变为T1，由查理定律得：1.2p 02.4T 0＝p 0T 1， 解得T 1＝2T 0在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖－吕萨克定律得V T 1＝V 1T 0， 解得：V 1＝0.5V .(2)活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)在这一过程中，气体内能的减少为ΔU ＝a (T 1－T 0) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为 Q ＝W ＋ΔU得：Q ＝12p 0V ＋aT 0. 答案：(1)0.5V (2)12p 0V ＋aT 0。
(完整版)能量守恒定律练习题40道
一、选择题1、关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 ( )A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳B．空调机既能致热,又能致冷，说明热传递不存在方向性C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒2、下列过程中,哪个是电能转化为机械能A．太阳能电池充电 B．电灯照明 C．电风扇工作 D．风力发电3、温度恒定的水池中,有一气泡缓缓上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，若不考虑气泡内气体分子间的相互作用力，则下列说法中不正确的是A．气泡内的气体对外做功B．气泡内的气体内能不变C．气泡内的气体与外界没有热交换D．气泡内气体分子的平均动能保持不变4、一个系统内能减少，下列方式中哪个是不可能的A。
系统不对外界做功,只有热传递B.系统对外界做正功,不发生热传递C。
外界对系统做正功，系统向外界放热D。
外界对系统作正功，并且系统吸热5、下列说法正确的是A．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大B．在绝热过程中，外界对气体做功,气体的内能减少C．温度升高,物体内每个分子的热运动速率都增大D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性6、一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比，A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定7、有关气体压强，下列说法正确的是A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体的分子密度增大,则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小8、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q中为真空整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则A．气体体积膨胀,内能增加B．气体分子势能减少,内能增加C．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中9、关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( ）A．物体机械能减少时，其内能也一定减少B．物体吸收热量,其内能一定增加C．外界对物体做功，物体内能一定增加D．物体吸收热量的同时又对外做功，物体的内能可能增加，也可能减少或保持不变10、一定质量的某种气体，如果外界对它做的功等于它的内能的增量，那么在这气体的状态变化过程中是 ( )A．温度保持不变B．体积保持不变C．压强保持不变D．气体与外界不发生热交换11、一个密闭的透热的容器，中间用可以自由移动但不漏气的活塞隔成两部分，一边充有氧气，一边充有氢气,下面论述正确的是 ( ）A.如果氢气和氧气的质量相同，则两部分气体的体积相等B.如果氢气和氧气的质量相同，则氧气的体积大于氢气的体积C。
高中物理《热力学定律与能量守恒定律》典型题(精品含答案)
《热力学定律与能量守恒定律》典型题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________．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”)．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．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？《热力学定律与能量守恒定律》典型题参考答案1．(多选)解析：选BC.由于温度不变，故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)，A选项错误；取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B选项正确；内能不变ΔU＝0，体积变小，W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即向外放热，故C选项正确、D选项错误．2．(多选)解析：选ABD.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)解析：选ABE.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)解析：选BCE.气体总是充满容器，说明气体分子在做无规则热运动，而气体分子之间既存在引力也存在斥力，A错误．由于理想气体的内能只与温度有关，所以对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大，B正确．温度越高布朗运动越剧烈，说明水中悬浮的微粒的运动与温度有关，而悬浮微粒的运动是由水分子运动对微粒的碰撞造成的，即水分子的运动与温度有关，C正确．物体内能增加，例如冰吸热熔化，内能增加，但是温度不变，D错误．热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱中热量从低温物体传到高温物体，E正确．5．(多选)解析：选ACE.A气体经历等容变化，W＝0，而吸收热量，由ΔU＝W＋Q知，内能增加，A正确；B气体经历等压变化，W＜0，由VT＝C可知，T增大，则B气体吸收热量，内能增加，B错误；A、B气体温度都升高，则气体分子的平均动能都增大，但并不是每个分子的动能都增大，故C正确，D错误；由于气体B压强不变而温度升高，即分子每次碰撞器壁的冲量增加，则分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少，E正确．6．(多选)解析：选ACE.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．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pVT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pVT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 ＝W 1＋W 2＋W 3＝p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)．答案：(1)等压 (2)降低 (3)放热 (4)p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)8．解析：(1)设恒温槽的温度为T 2，由题意知T 1＝273 K ，A 内气体发生等容变化，根据查理定律得p 1T 1＝p 2T 2①p 1＝p 0＋p h 1②p 2＝p 0＋p h 2③联立①②③式，代入数据得T 2＝364 K(或91 ℃)(2)温度升高，A 内气体内能增大，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，W ＝0，ΔU ＞0，即吸热．答案：(1)364 K(或91 ℃) (2)增大 吸热9．解析：(1)由题意知气体体积不变，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1得p 1＝T 1T 0p 0＝350300p 0＝76p 0 (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V 2，由玻意耳定律可得p 1V 0＝p 0V 2则V 2＝p 1V 0p 0＝76V 0 所以，集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为ρV 0ρ·76V 0＝67因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体的体积膨胀对外做功．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，气体一定从外界吸收热量．答案：(1)76p 0 (2)67 吸热，原因见解析10．解析：(1)被封闭气体的初状态为p 1＝p 0＝1.0×105 PaV 1＝LS ＝42 cm 3，T 1＝280 K末状态压强p 2＝p 0＋mg S ＝1.05×105 PaV 2＝L 2S ，T 2＝T 1＝280 K根据玻意耳定律，有p 1V 1＝p 2V 2，即p 1L ＝p 2L 2得L 2＝p 1p 2L ＝20 cm. (2)对气体加热后，气体的压强不变，p 3＝p 2，V 3＝L 3S ，T 3＝350 K根据盖－吕萨克定律，有V 2T 2＝V 3T 3，即L 2T 2＝L 3T 3得L 3＝T 3T 2L 2＝25 cm. (3)气体对外做的功W ＝p 2Sh ＝p 2S (L 3－L 2)＝1.05 J根据热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ＝－1.05 J ＋10 J ＝8.95 J 答案：(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J。
专题13.3 热力学定律与能量守恒定律(练)(解析版)
专题13.3 热力学定律与能量守恒定律1．（山西省大同一中2019届期末）关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是() A．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能增大B．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成C．气体向真空的自由膨胀是不可逆的D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”E．1 kg的0 ℃的冰比1 kg的0 ℃的水的内能小些【答案】BCE【解析】一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q＝0，W＜0，根据ΔU＝W＋Q可知，气体的内能减小，选项A错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，选项B正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，选项C正确；热力学第二定律可描述为“热量不能自发地由低温物体传递到高温物体”，选项D错误；1 kg的0 ℃的冰变成1 kg 的0 ℃的水要吸收热量，所以选项E正确。
2．（齐齐哈尔一中2019届期中）夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是() A．气体的内能减少B．气体的内能不变C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了E．气体分子的平均动能减小【答案】ACE【解析】气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功，热力学第一定律的表达式为W＋Q＝ΔU，可知气体的内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确。
3．（江苏省盐城一中2019届期末）下列对热力学定律的理解正确的是()A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功B．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能C．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．热量不可能由低温物体传给高温物体E．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能可能减少【答案】ACE【解析】在引起其他影响的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，A正确；由热力学第一定律可知，当W≠0，Q≠0时，ΔU＝W＋Q，可以等于0，B错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，C正确；热量可以由低温物体传给高温物体，D错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对外做的功大于从外界吸收的热量，则物体的内能减少，E正确。
高考物理热力学定律与能量守恒试题
高考物理热力学定律与能量守恒试题直径可达几千米,由于气团很大,边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响,可以忽略.用气团理论解释高空气温很低的原因,是因为地面的气团上升到高空的过程中( )A. 剧烈膨胀,同时大量对外放热,使周围温度降低B. 剧烈收缩,同时从周围吸收大量热量,使周围温度降低C. 剧烈膨胀,气团对外做功,内能大量减少导致温度降低D. 剧烈收缩,外界对气团做功,故周围温度降低4. 某校中学生参加电视台“异想天开”节目的活动,他们提出了下列四个设想方案,从理论上讲可行的是( )A. 制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功B. 制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下C. 汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝D. 将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题二、双项选择题5. (2019?汕头一模)下列说法中正确的是( )A. 肥皂水的水面能托住小的硬币主要与液体的表面张力有关B. 酒香不怕巷子深与分子热运动有关C. 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁,此过程外界对其做功,瓶内空气内能增加D. 空调既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性6. 如图所示,绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定,隔板质量不计,左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体),初始时,两室气体的温度相等,氢气的压强大于氧气的压强,松开固定栓直至系统重新达到平衡,下列说法中正确的是( )A. 初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B. 系统重新达到平衡时,氢气的内能比初始时小C. 松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D. 松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中,氧气的内能先增大后减小7. 一个带活塞的汽缸内密封一定量的气体,已知气体的温度随其内能的增大而升高,则( )A. 当温度升高时,气体一定吸热B. 当温度升高时,气体一定被压缩C. 压缩气体,同时气体向外界放热,其温度可能不变D. 压缩气体,同时气体从外界吸热,其温度必定升高8. 如图所示的实验装置,把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部,快速压下活塞时,棉花燃烧起来,此实验说明( )A. 做功使玻璃筒内气体热量增加B. 热传递不能改变物体的内能C. 做功改变了玻璃筒内气体的内能D. 热传递改变了玻璃筒内棉花的内能9. 一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,压强随体积变化的关系如下图,这个过程( )A. 气体的密度一直变小B. 气体的温度一直降低C. 气体一直对外界做功D. 气体一直向外界放热三、非选择题10. 质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,在液态Ⅰ与气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看做不变.(1) 下列说法中不正确的是 .A. 在区间Ⅱ,物质的内能不变B. 在区间Ⅲ,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大C. 在区间Ⅱ,物质的温度不变D. 在区间Ⅰ,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2) 在区间Ⅲ,若将压强不变的条件改为体积不变,则温度升高 (填“变快”、“变慢”或“快慢不变”).请说明理由.11. 汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时,气体体积膨胀推动活塞对外做功.已知在某次对外做功的过程中汽油燃烧释放的化学能为1×103 J,因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为2.5×102 J,则:(1) 该内燃机对外所做的功为多少?(2) 该内燃机的效率为多少?(3) 随着科技的进步,不断设法减小热量损失,则内燃机的效率不断提高,效率有可能达到100%吗?为什么?12. 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T=350 K.(1) 求此时气体的压强.(2) 保持T=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.(已知对任意理想气体,有公式 = R,其中m为质量,μ为气体的摩尔质量,R为一固定常数)答案：1. C2. D3. C4. D5. AB6. CD7. CD8. CD 9. AC10. (1) A(2) 变快根据热力学第一定律ΔU=Q+W和理想气体的状态方程 =C. 可知,在吸收相同的热量Q时,压强不变的条件下,V增加,W。
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析
高三物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析1.氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压．假设氧焊时，氧气从管口缓慢流出时，瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用不计．则在氧焊过程中瓶内氧气()．A．分子总数减少，内能不变B．密度减小，分子平均动能增大C．吸收热量，对外做功D．单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数增加【答案】C【解析】由于瓶内外温度始终相等，瓶内外氧气分子平均动能相等，但瓶内氧气分子数逐渐减少，所以瓶内氧气内能减少，选项A、B错误；由于瓶内气体缓慢流出过程中氧气体积增大，氧气对外做功，而作为理想气体，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律可知：氧气需要吸收热量，选项C正确；由于瓶内氧气分子数量减少，所以选项D错误．2.以下说法正确的是（）A．晶体都具有确定的熔点，并且都具有确定的几何形状B．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热C．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度【答案】B【解析】试题分析:晶体分为单晶体和多晶体，它们都有确定的熔点，但单晶体具有天然规则的几何外形，如雪花的形状总是六角形的。
并且单晶体在各个不同的方向上具有不同的物理性质，即各向导性；非晶体没有天然规则的几何外形，各个方向的物理性质也相同，即各向同性，选项A错误。
由理想气体状态方程可知，当压强不变而体积增大时，温度升高（），即内能增大，由热力学第一定律可知，即从外界吸热，选项B正确。
第二类永动机是效率为100%的热机，违反了热现象的方向性，选项C错误。
由热力学第三定律可知任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，选项D错误。
故选D。
【考点】本题考查了固体的性质、热力学第一定律、理想气体状态方程、热力学第二定律、热力学第三定律。
3.如图所示，由电动机带动的水平传送带以速度为v=2.0m/s匀速运行，A端上方靠近传送带料斗中装有煤，打开阀门，煤以Q=50kg/s的流量落到传送带上，煤与传送带达共同速度后被运至B端，在运送煤的过程中，下列说法正确的是A．电动机应增加的功率为200WB．电动机应增加的功率为100WC．在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为6.0×103JD．在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为1.2×104J【答案】AC【解析】设足够小的时间△t内落到传送带上煤的质量为△m，显然Q=△m/△t；这部分煤由于摩擦力f的作用被传送带加速，由功能关系得：;煤块在摩擦力作用下加速前进，因此有：传送带的位移为：s传=vt；相对位移为：△s=s传-s=s，由此可知煤的位移与煤和传送带的相对位移相同，因此摩擦生热为：Q＝f△s＝；传送带需要增加的能量分为两部分：第一部分为煤获得的动能，第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度．所以传送带△t内增加的能量△E为：△E＝；功率：，由此可知A错误，B正确．由前面的分析可知单位时间内产生的热量为：Q热＝，因此一分钟产生的热量为：Q总＝Q热t＝，故C正确，D错误．【考点】能量守恒定律的综合应用。
高二物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析
高二物理热力学定律与能量守恒试题答案及解析1.如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面。
设物体在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，不计小球与弹簧碰撞过程中的能量损失，则小球在C点时弹簧的弹性势能为A．B．C．D．【答案】B【解析】小球在从A点压缩弹簧至弹簧最短过程中，动能的减少量为，重力势能的增加量为，由能量守恒，可知小球在C点时弹簧的弹性势能为，所以正确选项为B。
【考点】本题考查了能量守恒定律的应用。
2.以下说法正确的是( )A．电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明热量可以由低温物体自发向高温物体传导B．内能可以转化为机械能C．能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律D．能量的耗能说明自然界与热运动有关的宏观过程有方向性【答案】BD【解析】A. 电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明热量可以由低温物体向高温物体传导，但不是自发的，A错B. 内能可以转化为机械能，正确。
比如说蒸汽机。
C. 能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律，肯定错误D. 能量的耗能说明自然界与热运动有关的宏观过程有方向性，说法正确。
【考点】热力学常见概念点评：本题考查了热力学上常见的概念，包括热力学第一、第二定律的理解。
3.生产、生活中使用的许多设备都可看作能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。
下列设备在工作过程中把电能主要转化为动能的是 ( )A．电风扇B．发电机C．电磁炉D．电饭煲【答案】A【解析】电风扇电能主要转化为动能．故A正确．发电机是将其他能转化为电能．故B错误．电磁炉、电饭煲是将电能转化为内能．故CD错误．故选A．【考点】闭合电路中的能量转化．点评：能量转换器可根据能量转化和守恒定律来分析能量如何转化，简单的方法是减小的能量转化为增加的能量．4.关于能源与能量，下列说法正确的是A．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C．人类应多开发与利用风能、太阳能、核能等能源D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创生【答案】C【解析】能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体．在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但由于能量耗散，故能量的可利用率越来越小．A、在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源．故A错误．B、石油、煤炭是不可再生能源，并不是取之不尽的，故B错误．C、风能、太阳能是可再生能源，核能是不可再生能源，人类应多开发与利用，故C正确．D、能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体．故D错误．故选C．【考点】能源的利用与环境保护．点评：能量转化和守恒定律是说能量总量保持不变，但能量耗散是说能量的可利用率逐渐降低．5.下面关于熵的说法错误的是（）A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的D．熵值越大，代表系统分子运动越无序【答案】B【解析】孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值恒增，B错；6.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化；其二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。
高考物理 一轮复习 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 随堂巩固练习习题(附答案解析)
高考物理 一轮复习 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 随堂巩固练习习题（附答案解析）1．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：选AD 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。
2．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J ，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，密度减小解析：选D 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。
3．(新课标全国卷)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( )A ．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B ．若气体的内能不变，其状态也一定不变C ．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D ．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E ．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：选ADE 一定质量的理想气体，pV T＝常量，p 、V 不变，则T 不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变，A 项正确；理想气体内能不变，则温度T 不变，由pV T＝常量知，p 及V 可以变化，故状态可以变化，B 错误；等压变化过程，温度升高、体积增大，故C 错误；由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，温度每升高1 K ，内能增量ΔU 一定，而外界对气体做的功W 与经历的过程可能有关(如体积变化时)，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D 项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，内能一定增大，E 项正确。
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第十二章第3讲热力学定律与能量守恒定律1．(2020·全国卷Ⅱ)(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是导学号 21992804( ABD )A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变[解析] 抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误。
2．(2020·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。
下列说法正确的是导学号 21992805 ( ABD )A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量[解析] ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误。
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1.(2015东北三省三校高三第二次联合模拟考试;计算题;气体实验定律,热力学第一定律;33(2)) (10分)现有如图所示的装置,一导热良好的汽缸竖直放置,用活塞封闭着一定质量的理想气体。
将汽缸放入盛有水的容器中,采用水浴法加热。
水浴法的优点是使物体受热均匀,若缓慢加热水,可使被加热的物体温度始终保持与水的温度相等,活塞的质量为M ,横截面积为S ,与汽缸底部相距h 。
现对容器缓慢加热,活塞将缓慢向上移动,当气体吸收热量Q 时,活塞上升高度为h 。
已知大气压强为p 0,重力加速度为g ,不计活塞与汽缸的摩擦,求: ①汽缸内气体的压强;②加热过程中气体的内能增加了多少;③若在活塞上升h 时停止对容器加热,并保持水的温度不变,同时在活塞上缓慢添加沙粒,直到活塞恰好回到原来的位置,(图中未画出沙粒)求所添加沙粒的质量。
解析:①取活塞为研究对象,由受力平衡得p=p 0+MgS。
(2分) ②气体对外做功W=p ·Sh(1分) 由热力学第一定律得ΔU=Q-W (2分) 解得ΔU=Q-(p 0S+Mg )h 。
(1分)③设活塞回到原位置时,气体的温度为T 1不变 由玻意耳定律可得 p 1V 1=p 2V 2(1分){p 1=p 0+Mg S V 1=2ℎS T 1{p 2=p 0+(m 0+M )gS V 2=ℎST 1解得m 0=Mg+p 0Sg。
(3分)答案:①p 0+Mg S②Q-(p 0S+Mg )h ③Mg+p 0Sg2.【物理-选修3-3】 (15 分)(2015宁夏银川普通高中学科教学质量检测;多项选择题;温度是分子平均动能的标志、内能,气体分子运动速率的统计分布,液体的表面张力现象,热力学第一定律;33(1))(5分)下列说法正确的是 。
(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.只要能增加气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以升高B.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和C.高压气体的体积很难进一步被压缩,原因是高压气体分子间的作用力表现为斥力D.在太空大课堂中处于完全失重状态的水滴呈现球形,是由液体表面张力引起的E.外界对物体做功,物体的内能必定增加解析:温度反映了气体分子热运动的剧烈程度,分子热运动的剧烈程度增大,气体的温度就升高,选项A 正确;根据内能的定义,选项B 正确;气体的压强是由分子间的碰撞产生的,而不是分子间斥力产生的,高压气体分子间碰撞剧烈,故很难被压缩,选项C 错误;表面张力使液体具有收缩的趋势,液体在完全失重状态下呈球形,选项D 正确;外界对物体做功,若同时物体放热,物体的内能可能减小,选项E 错误。
答案:ABD3.【物理-选修3-3】 (15分)(2015广西南宁高中毕业班第二次适应性测试;多项选择题;液体的表面张力现象,分子动理论的基本观点和实验依据,温度是分子平均动能的标志,热力学第一定律;33(1))(5分)下列说法正确的是。
(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用B.布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动C.分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能一定相同D.两个分子间距离增大的过程中,分子间作用力一定减小E.一定质量的理想气体,放热的同时外界对其做功,其内能可能减少解析:由于液体表面张力的作用,露珠呈球形,选项A正确;布朗运动是在显微镜下看到的固体小颗粒的运动,选项B错误;温度是分子平均动能大小的标志,温度相同的不同分子的平均动能相同,选项C正确;分子间作用力跟两分子间的距离有关系,其关系比较复杂,选项D错误;根据热力学第一定律,一定质量的理想气体,放热的同时外界对其做功,若放热量大于外界对其做功的数值,其内能减少,选项E 正确。
答案:ACE4.【物理-选修3-3】 (15分)(2015甘肃兰州高考诊断考试;多项选择题;液体的表面张力现象,热力学第二定律,分子动理论的基本观点和实验依据,温度是分子平均动能的标志;33(1))(5分)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是。
A.在太空大课堂中处于完全失重状态的水滴呈现球形,是由液体表面张力引起的B.无论科学技术怎样发展,热量都不可能从低温物体传到高温物体C.高压气体的体积很难进一步被压缩,原因是高压气体分子间的作用力表现为斥力D.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,则气体分子的平均动能一定增大,气体压强不一定增大E.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小解析:水滴呈球形是液体表面张力的作用,A正确;在引起其他变化的情况下,热量可以从低温物体传到高温物体,B错误;高压气体很难被压缩是因为压缩极小的体积时,高压气体压强增大很多,需要外界做很多的功,C错误;气体温度升高,分子平均动能增大,但单位体积的分子个数不一定增大,因此压强不一定增大,D正确;当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小,E正确。
答案:ADE5.(2015内蒙古呼和浩特高三第二次质量普查调研考试;计算题;气体实验定律,热力学第一定律;33(2))(10分)内壁光滑的导热汽缸竖直浸入在放有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa,体积为2.0×10-3 m3的理想气体,现在活塞上缓慢倒上砂子,使封闭气体的体积变化为原来的一半。
①求变化后汽缸内气体的压强;②若封闭气体的内能仅与温度有关,在上述过程中外界对气体做功145 J,封闭气体吸收热量还是放出热量?热量是多少?解析:①由玻意耳定律有p1V1=p2V2解得p2=2.0×105 Pa。
(5分)②外界对气体做功,内能不变,故气体放出热量由热力学第一定律有W+Q=0Q=-145 J。
(5分) 答案:①2.0×105 Pa②-145 J6.(2015河南郑州高中毕业年级第二次质量检测;计算题;气体实验定律,热力学第一定律;33(2))(9分)一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ,再变化到状态C ,其状态变化过程的p -V 图象如图所示。
已知该气体在状态A 时的温度为27 ℃,求: ①该气体在状态B 时的温度;②该气体从状态A 到状态C 的过程中与外界交换的热量。
解析:①对于理想气体从状态A 到状态B 做等容变化由玻意耳定律得p A T A =pB T B(2分)即T B =pB p AT A =100 K,所以t B =T-273 ℃=-173 ℃。
(2分)②B →C 气体做等压变化,由VB T B=VC T C得T C =300 K,所以t C =27 ℃(2分)A 、C 温度相等,ΔU=0 (1分) A →C 的过程,由热力学第一定律ΔU=Q+W 得Q=ΔU-W=-p ΔV=-200 J,即气体从外界吸热200 J 。
(2分) 答案:①-173 ℃ ②从外界吸热200 J 7.【物理-选修3-3】 (15分)(2015陕西高三教学质量检测;填空题;热力学第一定律;33(1))(1)(4分)如图所示,一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ,已知在此过程中,气体内能增加100 J,则该过程中气体 (选填“吸收”或“放出”)热量 J 。
解析:理想气体从状态A 变化到状态B ,压强不变,气体对外做功W=p ΔV=1.0×105 Pa ×(4.0×10-3 m 3-2.0×10-3 m 3)=200 J,由热力学第一定律得Q=ΔU-W=100 J -(-200 J)=300 J,因为Q>0,所以该过程气体需要吸收热量。
答案:吸收(2分) 300(2分)8.(2015陕西高三教学质量检测;多项选择题,填空题,计算题;理想气体,内能,热力学第一定律,温度是分子平均动能的标志,气体实验定律,阿伏加德罗常数;33(2))(2)(11分)一种海浪发电机的气室如图所示。
工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。
气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电。
气室中的空气可视为理想气体。
①下列对理想气体的理解,正确的有( )A.理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D.在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律②压缩过程中,两个阀门均关闭。
若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了3.4×104 J,则该气体的分子平均动能 (选填“增大”“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功 (选填“大于”“小于”或“等于”)3.4×104 J 。
③上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27 ℃、体积为0.224 m 3,压强为标准大气压。
已知1 mol 气体在标准大气压、0 ℃时的体积为22.4 L,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1。
计算此时气室中气体的分子数。
(计算结果保留一位有效数字)解析:①理想气体是一种理想化模型,实际不存在,选项A正确;实际气体只有在压强不太高、温度不太低的条件下可看作理想气体,选项B错误;一定质量的理想气体的内能只与温度有关,选项C错误;在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律,选项D正确。
②一定质量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,由于气体的内能增加,所以其温度升高,分子的平均动能增大;气室中的气体与外界无热交换,即Q=0,由热力学第一定律得,活塞对气体做的功W=ΔU=3.4×104 J。
③设气体在标准状态时的体积为V1,等压过程VT =V1T1(2分)气体物质的量n=V1V0,且分子数N=nN A,解得N=VT1V0TN A(2分)代入数据得N=5×1024。
(1分) 答案:①AD(2分)②增大(2分)等于(2分)③5×10249.(2015东北三省四市高三第二次联合考试;计算题;气体实验定律,热力学第一定律;33(2))(10分)如图所示,用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量理想气体,活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距离汽缸底部高度h1=0.50 m,气体的温度t1=27 ℃。
给汽缸缓慢加热至t2=207 ℃,活塞缓慢上升到距离汽缸底某一高度h2处,此过程中缸内气体增加的内能ΔU=300 J。
已知活塞横截面积S=5.0×10-3m2,大气压强p0=1.0×105 Pa。
求:①活塞距离汽缸底部的高度h2;②此过程中缸内气体吸收的热量Q。