高考物理课下限时集训 第3讲 热力学定律与能量守恒定律

高考物理课下限时集训 第3讲 热力学定律与能量守恒定律内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 课下限时集训(时间：40 分钟满分：100 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分)1如图 1 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( )图 1A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：选 A由于筒内气体不与外界发生热交换，因此只有做功改变物体的内能，在M 向下滑动的过程中，外界压缩气体对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的 2、内能增加。 2(2012吉林一模)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解析：选 D第二类永动机违反热力学第二定律，并不违反能量守恒定律，故 A 错；根据热力学第一定律 UQW 可知，内能的变化 U 由 W 和 Q 两个因素共同决定，只知道做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况，故 B、C 错；做功和热传递都可改变物体的内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能的转 3、移，这两种方式是有区别的，故 D 正确。 3(2013西安名校三检)如图 2 所示，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)( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 内能增大B分子间的平均距离减小C向外界放热D对外界做正功解析：选 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 2知体积变小，故分子平均间距变小，B 选项正确；内能不变 U0，体积变小 W0，根据热力学第一定律U WQ，可 4、知 Q0，即向外放热，故 C 选项正确，D 选项错误。 4(2012太原模考)如图 3 所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。 现用水平外力 F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态变化到状态，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是( )图 3A气体分子平均能动不变B气体内能减少C水平外力 F 逐渐变大D气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律解析：选 塞缓慢移动，气体温度与环境温度保持一致，气体分子平均动能不变，A 项正确；理想气体内能只与温度有关，故内能不变，B 项错；气体等温膨胀，压强减小，水平外 5、力 F 逐渐变大，C 项正确；气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，由于此过程需要借助外界的影响才能实现，故不违反热力学第二定律，D 项正确。 5(2013广州模拟)一定质量的理想气体由状态 A 变化到状态 B，气体的压强随热力学温度的变化如图 4 所示，则此过程()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 气体的密度增大B外界对气体做功C气体从外界吸收了热量D气体分子的平均动能增大解析：选 图象可得：从状态 A 到状态 B，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程 C ，气体的体积 V 减小，由密度公式 ，故气体的密度增项 A 正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均 6、动能不变，选项 D 错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度不变，内能不变，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，该气体要放热，故选项 B 正确，选项 C 错误。 6如图 5 所示，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()图 5A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：选 b 内为真空，抽开隔板 K 后，a 内气体对外界不做功，由U WQ 知内能不变，故选项 A 错误，选项 B 正确；稀薄气体可看 7、作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由 p 2 2 知 p1p 2，即气体压强变小，故选项 C 错误，选项 D 正确。 7夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂。 关于这一现象的描述(暴晒过程中内胎容积几乎不变 )，正确的是()A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在车胎突然爆裂前的瞬间，气体内能增加光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 在车胎突然爆裂后的瞬间，气体内能减少解析：选 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 8、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。 8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：选 A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，选项 C、D 错误；体积增大气体对外界做正功，选项 B 错误；根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热，A 项正确9如图 6 所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板 9、分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。 汽缸壁和隔板均绝热。 初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。 现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源，当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()图 6A右边气体温度升高，左边气体温度不变B左右两边气体温度都升高C左边气体压强增大D右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量解析：选 电热丝通电后，右边的气体内能增加，温度升高，从而压强变大，进而推动活塞向左移动，活塞向左移动过程中，右边气体对左边的气体做功，左边气体内能增加温度升高，压强也变大。 而右边气体的压强、温度又会降低，当再次达到平衡时两边气体压强又相等，但比初始状态的 10、压强大。 对右边气体由 常量，知温度比初始状态内能比初始状态大。 由能量守恒知，两边气体内能的总增加量应等于电热丝放出的热量，B 、C 正确。 10根据你学的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A机械能可能全部转化为内能，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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，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273D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： 11、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273，只能无限地接近273，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，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可以制造出来，D 错误。 二、非选择题(本题共 2 小题，共 40 分)11(20 分) 如图 7 所示，透热的汽缸内封有一定质量的理 12、想气体，缸体质量 M200 塞质量 m10 塞面积 S100 塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。 此时，缸内气体的温度为 27 ，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。 已知大气压恒为0 5 力加速度为 g10 m/s 2。 求：图 7(1)汽缸内气体的压强 2)汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口。 此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热。 解析：(1)以汽缸为研究对象( 不包括活塞)，由平衡条件得 gp 010 5 )当活塞恰好静止在气缸缸口 时，设缸内气温度为 强为 时仍有g p 0 ，由盖吕萨克定律得S22T 1600 K故 600273)327 气体温度升高，其内能增加，体积膨胀对外做功， 13、由势力学第一定律可知缸内气体吸热。 答案：见解析12(20 分)(2013临沂模拟)(1)下列是有关热学现象的表述，其中正确的有_。 A布朗运动是液体分子的运动，故分子永不停息地做无规则运动B物体的温度越高，分子的平均动能越大C分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小D从单一热源吸收热量可以把它全部用来做功E绝对零度不能达到图 8(2)如图 8 所示，一直立的汽缸用一质量为 m 的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为 S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的。 开始活塞静止在离汽车底部 A 位置，在活塞下端挂上一重物后，活塞经过足够长时间后缓慢下降停在离汽缸底部 B 位置(设周围环境温度保持不变，大气压强为 力加速度为 g)，问：在该过程中，缸内气体是吸热还是放热。 所挂重物的质量是多少。 解析：(1)选 朗运动是固体小颗粒的运动，A 错；物体的温度越高，分子的平均动能越大，B 对；分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小，C 错；从单一热源吸收热量可以把它全部用来做功，但会引起其他变化，D 对；绝对零度不能达到，E 对。 (2)由于等温变化，理想气体内能不变，气体体积变大，对外做功，据热力学第一定律可知气体从外界吸热，设重物的质量为 M，据玻意耳定律有()p 0 M m ( m)h1h2 1)2) 吸热 ( m )h1h2 p0Sg。