《新教材物理一轮总复习-课时分层作业53热力学定律与能量守恒习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材物理一轮总复习-课时分层作业53热力学定律与能量守恒习题.docx（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、课时分层作业(五十三)热力学定律与能量守恒基础强化练1(多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法中正确的是()A一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减少B气体向真空的自由膨胀是不可逆的C热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成D热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”22023沈阳二中模拟(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B能量耗散过程中能量不守恒C能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性D物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功3.如图所示，密封的矿泉水
2、瓶中，距瓶口越近水的温度越高一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体()A内能减少B对外界做正功C增加的内能大于吸收的热量D增加的内能等于吸收的热量4.2022北京卷如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c.下列说法正确的是()A从a到b，气体温度保持不变B从a到b，气体对外界做功C从b到c，气体内能减小D从b到c，气体从外界吸热5.2023山东烟台一模一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其VT图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过
3、坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则 ()Aab过程中气体压强不变，气体从外界吸热Bbc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热Cca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D整个变化过程中气体的内能先减少后增加6.2022湖北卷一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如pV图中ac直线段所示，状态b对应该线段的中点下列说法正确的是()Aab是等温过程Bab过程中气体吸热Cac过程中状态b的温度最低Dac过程中外界对气体做正功7.如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是()A从状态d到c，
4、气体不吸热也不放热B从状态c到b，气体吸热C从状态d到a，气体对外做功D从状态b到a，气体吸热8.(多选)一定质量的理想气体由状态a等压膨胀到状态b，再等容增压到状态c，然后等温膨胀到状态d，最后经过一个复杂的过程回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示下列说法正确的是()A从a到b，每个气体分子的动能都增大B从b到c，气体温度升高C从c到d，气体内能不变D从d到a，气体对外界做正功9.如图所示，一排球球内气体的压强为p0，体积为V0，温度为T0，用打气筒对排球充入压强为p0，温度为T0的气体，使球内气体压强变为3p0，同时温度升至2T0，充气过程中气体向外放出Q的热量，假设排球体积不变，气
5、体内能U与温度的关系为UkT(k为正常数)，求：(1)打气筒对排球充入压强为p0，温度为T0的气体的体积；(2)在打气筒对排球充气过程中，打气筒对气体做的功能力提升练10(多选)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出下列说法正确的是()AA端为冷端，B端为热端BA
6、端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的CA端流出的气体内能一定大于B端流出的D该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律11.一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中AB段与t轴平行，已知在状态A时气体的体积为1.0L，下列说法正确的是()A由A到B的过程，气体的体积减小B由B到C的过程，气体的体积增大C由A到B的过程，气体对外做功200JD由B到C的过程，外界对气体做功300J12.如图所示，质量m1kg的导热汽缸倒扣在水平地面上，A为一T形活塞，汽缸内充有理想气体汽缸的横截面积S2104m2，高度h40cm，当外界温度为300K时，汽缸对地面恰好没有压力，此时活
7、塞位于汽缸中央不计汽缸壁厚度，内壁光滑，活塞始终在地面上静止不动，大气压强为p01105Pa，g取10m/s2.(1)求汽缸内气体的压强；(2)环境温度升高时，汽缸缓慢上升，温度至少升高到多少时，汽缸不再上升；(3)已知汽缸内气体的内能U与热力学温度T的关系为U0.015T(J)，求汽缸从图示位置上升到刚好不能再上升的过程中，汽缸内气体从外界吸收的热量课时分层作业（五十三）1解析：一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q0，W0，根据UWQ可知，气体的内能减少，故A正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故
8、B正确；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，故C正确；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，故D错误答案：ABC2解析：第一类永动机不消耗能量却能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，A正确；能量耗散过程中能量仍守恒，B错误；能量耗散说明宏观热现象的发生具有方向性，C正确；物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，但一定引起外界变化，D正确答案：ACD3解析：由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内气体温度升高，内能增加，A错误；在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气
9、体状态方程C，可知气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律UWQ得，气体吸热，且吸收的热量大于增加的内能，C、D错误答案：B4解析：一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律C，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律UQW，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，A、B错误；一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据C，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律UQW，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于做功值，C错误，D正确答案：D
10、5解析：在VT图像上等压线为过坐标原点的一条倾斜的直线，由a到b为等压变化，温度升高，气体内能增大，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故选项A正确；bc过程中气体体积不变，气体不做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故选项B错误；ca过程中气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热故选项C错误；从a到b温度升高，内能增加，从b到c温度降低，内能减小，从c到a温度不变，内能不变，故选项D错误答案：A6解析：根据理想气体的状态方程C，可知ab气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W0，由热力学第一
11、定律UWQ，可知ab过程中气体吸热，A错误，B正确；根据理想气体的状态方程C可知，pV图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，ac过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；ac过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误答案：B7解析：从状态d到c，温度不变，压强减小，根据理想气体状态方程C可知，气体的体积增大，则气体对外界做功，理想气体温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律UQW可知气体吸收热量，A错误；从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减少，根据热力学第一定律可知气体放热，B错误；从状态d到a，气体压强不变
12、，温度降低，根据理想气体状态方程C可知，气体体积减小，外界对气体做功，C错误；从状态b到a，因ab延长线过原点，所以发生等容变化，体积不变，气体不做功，温度升高，则内能增加，根据热力学第一定律UQW可知，气体吸热，D正确答案：D8解析：从a到b，由得，体积增大则温度升高，气体分子平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增大，故A错误；从b到c，由得，压强增大则温度升高，故B正确；从c到d等温变化，故温度不变，则气体内能不变，C正确；从d到a，体积变小，所以外界对气体做正功，D错误答案：BC9解析：（1）设打气筒对排球充入压强为p0、温度为T0的气体的体积为V，以排球内气体与充入的气体整体为研究
13、对象气体的初状态参量：p1p0，V1V0V，T1T0气体的末状态参量：p23p0，V2V0，T22T0根据理想气体状态方程得.代入解得V0.5V0.（2）因为气体内能U与温度的关系为UkT所以打气过程内能变化：Uk（2T0T0）kT0由热力学第一定律得UW（Q）解得打气筒对气体做的功：WQkT0.答案：（1）0.5V0（2）QkT010解析：依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板作用后反弹，从A端流出，而边缘部分为热运动速率较高的气体，从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流
14、出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速率小于从B端流出的，从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能；内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故B正确，C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误答案：AB11解析：由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有pVnRT，所以温度升高，体积变大，A错误由B到C的过程中，先将横轴的摄氏温度换算成热力学温度
15、，则BC直线过原点，所以体积不变，B错误由A到B的过程中，压强不变，根据理想气体状态方程，则有pVnRT，温度从273K变成546K，变大2倍，所以体积也变大2倍，变成2L，根据公式WpV200J，C正确由B到C的过程中，体积不发生改变，外界对气体不做功，D错误答案：C12解析：（1）汽缸对地面恰好没有压力，即处于平衡状态，可得p0SmgpS解得汽缸内气体的压强为p1.5105Pa.（2）气体原来温度T1300K，环境温度升高时，汽缸发生等压变化，温度升高到T2时，气体体积为hS时汽缸不再上升，可得代入数据解得：T2600K.（3）该过程气体对外做功WpVphS6J，取负值当汽缸不再上升时气体内能增加U0.015（T2T1）4.5J由热力学第一定律可知，汽缸内气体从外界吸收的热量QUW10.5J.答案：（1）1.5105Pa（2）600K（3）10.5J