届高考物理第一轮知能分级练习题66.docx
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届高考物理第一轮知能分级练习题66
选修3-3 热学
第3讲 热力学定律
A 对点训练——练熟基础知识
热力学第一定律的理解及应用
1.(单选)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1.0×104J,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 由ΔU=W+Q可得理想气体内能变化ΔU=-1.0×104J+2.5×104J=1.5×104J>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=
可知密度变小,故C项错误,D项正确.
答案 D
2.(2018·四川理综,14)(单选)物体由大量分子组成,下列说法正确的是
( ).
A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大
B.分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小
C.物体的内能跟物体的温度和体积有关
D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能
解析 分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但某一分子的动能不一定大,选项A错误;分子间引力总是随分子间距离的减小而增大,选项B错误;物体的内能是所有分子动能和分子势能之和,分子动能与温度有关,分子势能与体积有关,所以物体的内能跟物体的温度和体积有关,选项C正确;由热力学第一定律知,做功和热传递都可以改变物体的内能,选项D错误.
答案 C
3.(2018·北京理综,13)(单选)下列说法正确的是( ).
A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
D.物体对外界做功,其内能一定减少
解析 布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,而不是液体(或气体)分子的运动,故A选项正确,B选项错误;由热力学第一定律ΔU=W+Q知,若物体从外界吸收热量同时对外做功,其内能也可能不变或减少,C选项错误;物体对外做功同时从外界吸热,其内能也可能增加或不变,D选项错误.
答案 A
4.(单选)某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气→打气结束→突然拔掉气门芯放气→放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况,车胎内气体的温度随时间变化的情况如图3-6所示.可获取的信息是( ).
图3-6
A.从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功,内能迅速增加
B.从打气结束到拔掉气门芯前由于气体对外做功,其内能缓慢减少
C.拔掉气门芯后由于气体冲出对外做功,其内能急剧减少
D.放气后静置一段时间由于再次对气体做功,气体内能增加
解析 从开始打气到打气结束的过程是外界对气体做功的过程,A错误;从打气结束到拔掉气门芯前由于热传递气体温度下降,内能减少,B错误;拔掉气门芯后气体冲出对外界做功,气体内能急剧减少,C正确;放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升,内能增加,D错误.
答案 C
5.如图3-7所示,内壁光滑的汽缸水平放置.一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2.则在此过程中,气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化了________.
图3-7
解析 由于对汽缸缓慢加热,温度升高,气体分子平均动能增大;根据热力学第一定律W+Q=ΔU,其中气体对外做功W=-p0(V2-V1),气体内能变化ΔU=Q-p0(V2-V1).
答案 增大 Q-p0(V2-V1)
热力学第二定律的理解及应用
6.[2018·山东理综,26
(1)](单选)下列关于热现象的描述正确的一项是( ).
A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%
B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C.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
D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的
解析 热机的效率不可能达到100%,A错误.做功是能量转化的过程,热传递是能量转移的过程,B错误.若两系统温度不同,内能将从高温物体传递到低温物体,则两系统未达到热平衡,C正确.大量分子的运动是具有统计规律的,D错误.
答案 C
7.(单选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ).
A.在一定条件下物体的温度可以降到0K
B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体,其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
解析 根据热力学第三定律可知,绝对零度不可能达到,A错误;物体从外界吸收热量、对外做功,根据热力学第一定律可知内能可能增加、减少或不变,C错误;压缩气体,外界对气体做正功,气体可能向外界放热,内能可能减少、温度降低,D错误;物体从单一热源吸收的热量全部用于做功而引起其他变化是可能的,B正确.
答案 B
8.[2018·重庆卷,10
(1)](单选)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时( ).
A.室内空气的压强比室外的小
B.室内空气分子的平均动能比室外的大
C.室内空气的密度比室外的大
D.室内空气对室外空气做了负功
解析 因为室内、外相通,内、外压强始终相等,A错误;温度是分子平均动能的标志,室内温度高,分子平均动能大,B正确;室内原有空气体积膨胀对外做功,密度减小,C、D错误.
答案 B
9.(单选)根据你所学热学的中的有关知识,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递给低温物体,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-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 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-293℃,只能无限接近-273℃,却永远不能达到,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,但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.
答案 A
热力学定律与气体实验定律的综合
10.一定质量的理想气体,状态从A―→B―→C―→D―→A的变化过程可用如图所示的p-V图线描述,图3-8中p1、p2、V1、V2和V3为已知量.
图3-8
(1)气体状态从A到B是________过程(填“等容”“等压”或“等温”);
(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________.
解析
(1)由题图可知,气体状态从A到B的过程为等压过程.
(2)状态从B到C的过程中,气体发生等容变化,且压强减小,根据
=C(常量),则气体的温度降低.
(3)状态从C到D的过程中,气体发生等压变化,且体积减小,外界对气体做功,即W>0,根据
=C(常量),则气体的温度T降低,气体的内能减小,由ΔU=Q+W,则Q=ΔU-W<0,所以气体放热.
(4)状态从A―→B―→C―→D的变化过程中气体对外界所做的总功W=p2(V3-V1)-p1(V3-V2).
答案
(1)等压
(2)降低 (3)放热 (4)p2(V3-V1)-p1(V3-V2)
11.如图3-9所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm.(环境温度不变,大气压强p0=75cmHg)
图3-9
①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位).
②此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体将________(填“吸热”或“放热”).
解析 ①设U型管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后,左管中封闭气体的压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2①
p1=p0②
p2=p+ph③
V1=l1S④
V2=l2S⑤
由几何关系得h=2(l2-l1)⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得p=50cmHg⑦
②左管内气体膨胀,气体对外界做正功,温度不变,ΔU=0,根据热力学第一定律,ΔU=Q+W且W<0,所以Q=-W>0,气体将吸热.
答案 ①50cmHg ②做正功 吸热
B 深化训练——提高能力技巧
12.
(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________,第二类永动机不可能制成是因为其违反了________________.
(2)在一个大气压下,水在沸腾时,1g水吸收2263.8J的热量后由液态变成同温度的气态,其体积由1.043cm3变成1676cm3,求:
①1g水所含的分子个数;
②体积膨胀时气体对外界做的功;
③气体的内能变化.(大气压强p0=1.0×105Pa,水的摩尔质量为M=18g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1)
解析
(2)①1g水所含的分子个数为n=
×6×1023=3.3×1022(个).
②气体体积膨胀时对外做的功为W=p0ΔV=105×(1676-1.043)×10-6J=167.5J.
③根据热力学第一定律有:
ΔU=W+Q=(2263.8-167.5)J=2096.3J.
答案
(1)能量守恒定律 热力学第二定律
(2)①3.3×1022个 ②167.5J ③增加 2096.3J
13.
(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5kJ的热量.在上述两个过程中,空气的内能共减小________kJ,空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为____________kJ.
(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3,空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1.若潜水员呼吸一次吸入2L空气.试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字)
解析
(1)因理想气体的内能只跟温度有关,第一个过程是等温压缩,所以内能不变,第二个过程中,体积不变,说明只与外界发生热传递,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,所以ΔU=0-5kJ=-5kJ,故空气内能减少5kJ,空气放出29kJ的热量.
(2)设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸入空气的体积为V,则有Δn=
NA,代入数据得Δn=3×1022个.
答案
(1)5 放出 29
(2)3×1022个
14.(2018·江苏单科,12A)如图3-10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”.
图3-10
(1)(单选)该循环过程中,下列说法正确的是________.
A.A―→B过程中,外界对气体做功
B.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.D―→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中,内能减小的过程是________(选填“A―→B”、“B―→C”、“C―→D”或“D―→A”).若气体在A―→B过程中吸收63kJ的热量,在C―→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.
(3)若该循环过程中的气体为1mol,气体在A状态时的体积为10L,在B状态时压强为A状态时的
.求气体在B状态时单位体积内的分子数.(已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留一位有效数字)
解析
(1)A→B体积增大,气体对外做功,A错误;B→C体积增大,气体对外做功,W<0、Q=0,由热力学第一定律,ΔU=W+Q知内能减小,温度降低,分子平均动能减小,B错误;C→D,T不变,V减小,p增大,C正确;D→A,V减小,外界对气体做功,W>0,Q=0,ΔU>0,T增大,气体分子平均速率增大,D错误.
(2)由
(1)可知,B→C过程内能减小.经过一个循环,ΔU=0,所以对外做功W=(63-38)kJ=25kJ.
(3)等温过程pAVA=pBVB,单位体积内的分子数n=
.解得n=
,代入数据得n=4×1025m-3.
答案
(1)C
(2)B→C 25 (3)4×1025m-3
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- 高考 物理 第一轮 知能 分级 练习题 66
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