2023高考物理一轮复习课后限时集训32热力学定律与能量守恒定律含解析新人教版20230318188

课后限时集训(三十二)(时间：40分钟)1．(多选)(2019·达州模拟)下列说法正确的是(　　)A．布朗运动就是分子的无规则运动B．热力学温度是国际单位制中7个基本物理量之一C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体D．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的E．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同BCE　[布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动，是由液体分子的无规则运动而引起的，不是固体分子的无规则运动，也不是液体分子的无规则运动，故A错误；热力学温度是国际单位制中7个基本物理量之一，故B正确；根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，故C正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是能量的转移，不是能量的转化，故D错误；温度是描述热运动的物理量，根据热平衡定律可知，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故E正确。]2．(多选)(2019·东北三省四市模拟)下列说法中正确的是(　　)A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的E．随着科学技术的发展，人类终会制造出效率为100%的热机BCD　[相互间达到热平衡的两物体的温度相同，内能不一定相等，故A错误；火罐内气体压强小于大气压强，所以火罐能“吸”在皮肤上，故B正确；根据热力学第二定律可知，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，在有外界做功的条件下热传递可以逆向，故C正确；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确；根据热力学第二定律可知，人类不可能制造出效率为100%的热机，故E错误。]3．(多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　)A．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收120J的热量，则它的内能增大20JB．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少-5-\nC．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D．第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律E．热现象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ADE　[根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故选项A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，选项B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故选项D正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，选项E正确。]4．(多选)一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图象如图所示。下列说法正确的是(　　)A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能不变E．B→C的过程中，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加BDE　[从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确；从B到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，内能不变，因体积减小，分子数密度增大，故气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加，故C错误，D、E正确。]5.(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，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是(　　)A．A→B过程中，气体对外界做功-5-\nB．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．C→D过程中，气体放热E．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化ACD　[A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，故A正确；B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；C→D过程中，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，则气体放热，选项D正确；D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故E错误。]6．(2020·全国卷Ⅱ·T33(1))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既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；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，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C。[答案]　B　C7.(2020·云南玉溪一中期中)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C再回到状态A，变化过程如图所示，其中A到B曲线为双曲线，图中p0和V0为已知量，且已知状态A温度为T0，则状态C的温度为________，从B到C的过程中，气体做功为________，从A经状态B、C再回到状态A的过程中，气体吸、放热情况为______(选填“吸热”“放热”或“无吸放热”)。[解析]　A点的状态参量为pA＝2p0，VA＝V0，TA＝T0，C点的状态参量为pC＝2p0，VC-5-\n＝3V0，TC，根据理想气体状态方程有＝，代入数据解得TC＝3T0，从B到C的过程中，根据pV图线与横轴所围的面积表示气体做功，可知气体从B到C的过程中，气体做的功W＝(p0＋2p0)×V0＝p0V0，气体从A经状态B、C再回到状态A的过程中，外界对气体做功，即W′>0，回到A状态时，气体内能不变，即ΔU＝0，根据热力学第一定律有W′＋Q＝ΔU，则Q<0，气体放热。[答案]　3T0　p0V0　放热8.一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pV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：A→B，由查理定律得：＝即TB＝TA＝100K，所以tB＝(100－273)℃＝－173℃。(2)B→C过程由盖—吕萨克定律得：＝，解得：TC＝300K，所以tC＝27℃A、C温度相等，ΔU＝0A→C的过程，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得：Q＝ΔU－W＝pBΔV＝200J，即气体从外界吸热200J。[答案]　(1)－173℃　(2)从外界吸热200J9．一定质量的理想气体被活塞封闭在水平放置的汽缸内，如图所示。活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm。汽缸内气体的初始温度为27℃，大气压强为1.0×105Pa，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，已知g＝10m/s2，求：-5-\n(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＝370J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？[解析]　(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K＝300K当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有p1S＝p0S＋mg则p1＝p0＋＝1.0×105Pa＋Pa＝1.2×105PaV1＝(L1＋L2)S由理想气体状态方程得＝则T1＝T0＝×300K＝450K。(2)当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得p0L1S＝p1LS则L＝＝cm＝10cm加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为W＝－p1(L1＋L2－L)S＝－60J根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝310J。[答案]　(1)450K　(2)310J-5-