2020版高考物理一轮复习（练习·新人教版）选修3-3+第3节+热力学定律与能量守恒

2020版高考物理一轮复习（练习·新人教版）选修3-3+第3节+热力学定律与能量守恒

第3节　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总熵不会减小 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 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,一个孤立系统的总熵不会减小,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减小后增大,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+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.(2018·河北廊坊模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是(　AC　)‎ 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 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.‎ ‎5.(2018·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,pa=pb,Va>Vb,由=C可知压强增大,Ta>Tb,选项C正确,A,D错误.‎ ‎6.(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,知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(　AC　)‎ 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 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,与体积无关,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,但分子运动的平均速率有可能减小,气体压强不一定增加,选项D错误.‎ ‎8.(多选)对一定质量的理想气体,下列现象可能发生的有(　BC　)‎ 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 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.‎ ‎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(　BC　)‎ 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 解析:因为一定质量的理想气体的内能仅取决于温度,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可以使气体的温度升高,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.‎ ‎10.(2019·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,阿伏加德罗常数为NA.由状态A变到状态D过程中(　AB　)‎ 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 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.‎ ‎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pA=2.0×105 Pa的氮气,B内有压强 pB=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pALS=p(L+x)S 对B部分气体有pBLS=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 ‎12.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+pl1-px 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TA=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TB=400 K,‎ 从状态B到状态C,气体发生等容变化,则=,‎ 解得TC=800 K.‎ ‎(2)理想气体从状态A到状态B,对外做的功 W=pA(VB-VA)=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 J