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2017届高三物理一轮复习第十一章热学3热力学定律与能量守恒定律课时达标

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热力学定律与能量守恒定律

1.如图所示,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则 ( )

A.Tb>Tc,Qab>Qac B.Tb>Tc,QabQac D.Tb=Tc,Qab答案:C

解析:根据理想气体状态方程有:

p0V02p0V02p0V0

==,所以有TaTbTc

TaQac,所以C项正确,A、B、D项错误.

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)( )

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 答案:B

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.

1

3.一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×10 J,气体对外界做功1.0×10 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:从外界吸热,Q=2.5×10 J,对外界做功,W=-1.0×10

4

4

4

4

J,由ΔU=Q+W可得,ΔU=1.5×104 J,内能增大,这说明温度

m

升高;又气体对外界做功,体积增大,由ρ=可知,密度减小.DV项正确.

4.(多选)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 答案:AC

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(2 L+0.5 L)=p1(0.5 L+0.1 L)得p3=0.24p12

5.(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是( ) 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

答案:ABE

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.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 答案:A

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

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律ΔU=W+Q可知内能增大,A项正确,B、C、D三项错误.

7.(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________(选填“增大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能________(选填“增大”、“减小”或“不变”).

(2)给某包装袋充人氮气后密封,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:(1)增大 不变 (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V1=0.5 L

因为0.45 L<0.5 L,故包装袋漏气.

8.如图所示的pV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?

4

答案:(1)增加 130 J (2)放热 330 J

解析:(1)ACB过程中 W1=-280 J,Q1=410 J 由热力学第一定律得 UB-UA=W1+Q1=130 J

故ACB过程气体的内能增加了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

UA-UB=-130 J

由题意知W2=200 J,由热力学第一定律得UA-UB=W2+Q2, 代入数值解得Q2=-330 J, 即BDA过程中气体放出热量330 J.

9.(1)下列说法正确的是________.(填写选项前的字母) A.机械能和内能的转化具有方向性 B.大颗粒的盐磨成细盐,就变成了非晶体

C.第二类永动机不违反能量守恒定律,它是能制造出来的 D.当温度由20℃变为40℃时,物体分子的平均动能应变为原来的2倍

(2)如图所示的圆柱形汽缸固定于水平面上,缸内用活塞密封一定质量的理想气体,已知汽缸的横截面积为S,活塞重为G,大气压强为p0.将活塞固定,使汽缸内气体温度升高1℃,气体吸收的热量为Q1;如果让活塞可以缓慢自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气,且不计气体的重力),也使汽缸内气体温度升高1℃,其吸收的热量为Q2.

①简要说明Q1和Q2哪个大些.

②求汽缸内气体温度升高1 ℃时活塞向上移动的高度h.

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Q2-Q1

答案:(1)A (2)①见解析 ②

p0S+G

解析:(1)机械能和内能的转化具有方向性,A项正确;大颗粒的盐磨成细盐还是晶体,B项错误;第二类永动机不违反能量守恒定律但违反热力学第二定律,制造不出来,C项错误;当温度由20℃变为40℃时,物体分子的平均动能增加,但并不是变为原来的2倍,D项错误.

(2)①等容过程,吸收的热量,用于增加气体的内能,ΔU1=Q1.等压过程,吸收的热量,用于增加气体的内能和对外做功,ΔU2+|W2|=Q2,又ΔU2=ΔU1,则Q1②气体对外做功|W2|=(p0S+G)h 活塞向上移动的高度h=

Q2-Q1

p0S+G

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