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1、热力学定律和能量守恒热力学定律和能量守恒 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 35 1.2019广东省揭阳市普宁一中模拟(5 选 3)关于热力学定律，下列说法正确的是 ( ) A气体吸热后温度一定升高 B一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中，内能一定减少 C一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 D热量可以从低温物体传到高温物体 E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间 也必定达到热平衡 答案： CDE 解析：气体吸热的同时，如果对外做功，则气体的温度有可能降低，A错误；一定量的 某种理想气体在等温膨胀过程中，内能不变，B错误；一定量的某种理想气
2、体在等压膨胀过 程中，由理想气体状态方程可知，温度一定升高，则内能一定增加，C正确；热量可以从低 温物体传到高温物体，但需要消耗外界的能量，D正确；由热平衡定律知，如果两个系统分 别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，E正 确 22019内蒙古包头九中检测(5 选 3)下列说法正确的是( ) A 控制液面上方饱和汽的体积不变， 升高温度， 则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大， 密度增大，压强也增大 B没有摩擦的理想热机可以把获得的能量全部转化为机械能 C两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐 渐向甲靠近，直到不能再靠近，
3、在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后 增大 D晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均 动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点 E理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比 答案：ADE 解析：温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多， 所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大，A正确；根据热力学第 二定律知热机的效率不可能为 1，B错误 ； 两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力 可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力 先增大后减小再增大，分子势能先减小
4、后增大，C错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部 用来破坏空间点阵， 增加分子势能， 而分子平均动能却保持不变， 所以晶体有固定的熔点，D 正确；理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比，E正确 32019海南省海口一中模拟(5 选 3)下列说法不正确的是( ) A对物体做功可以使物体的温度升高 B如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关 C空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制 冷机的工作是不遵守热力学第二定律的 D对于一定量的理想气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子 数目增加 E若理想气体的温度很低，则所有分
5、子的运动速率都非常小 答案：BCE 解析：改变内能的两种方式是做功和热传递，A正确；气体的内能除与分子势能、分子 平均动能有关外，还与气体的质量有关，当气体分子间作用力可以忽略时，气体的内能只由 温度和质量决定，B错误；制冷机工作时遵从热力学第一定律和第二定律，只是对外界产生 了影响，C错误；气体分子的速度指的是平均速度，温度越低，平均速度越低，速率大的分 子数目减少，速率小的分子数目增加，即使气体的温度很低，仍有一些分子的运动速率是非 常大的，D正确，E错误 42019湖南省长沙模拟(5 选 3)下列关于第二类永动机说法正确的是( ) A第二类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一
6、热源吸收的热量全部 用来做功，而不引起其他变化的热机 B第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成 C第二类永动机违背了热力学第二定律，所以不可能制成 D随着科技的发展，第二类永动机有可能制成 E第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转 化为机械能，而不引起其他变化 答案：ACE 解析：由第二类永动机的定义知，A正确；第二类永动机违反了热力学第二定律，B、D 错误，C正确；由热力学第二定律知，机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化 为机械能，而不引起其他变化，E正确 52019吉林省百校联盟联考(5 选 3)下列说法正确的是( ) A温度高的物体比温
7、度低的物体所具有的内能多 B物体吸热其内能不一定增大 C随着科技的进步，热机效率会逐渐提高，最终可以达到 100% D物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变 E热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化 答案：BDE 解析：物体内能的多少由物体质量、种类和温度等因素共同决定，A错误；物体吸热同 时还可以对外做功，其内能不一定增大，B正确；由于能量耗散不可避免，热机效率不可能 达到 100%，C错误 ； 温度是分子平均动能的标志，温度发生变化，分子的平均动能就会发生 变化，D正确；由热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他 变化，E正确 6. 2019广西调研
8、(5 选 3)如图所示是一定质量的理想气体的体积 V 和摄氏温度 t 变化 关系的图象，气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中，下列说法正确的是( ) A气体的内能增大 B气体的内能不变 C气体的压强减小 D气体的压强不变 E气体对外做功，同时从外界吸收能量 答案：ACE 解析 ： 由题图可知，理想气体从状态 A 到状态 B 的过程中，温度升高，内能增大，故A 正确，B错误；如图所示，两条虚线为等压线，斜率越大，压强越小，故气体从状态 A 到状 态B的过程中， 压强减小， 故C正确，D错误 ； 从状态A到状态B， 体积增大， 气体对外做功， W0，根据热力学第一定律UWQ，可知 Q0，即气体
9、从外界吸 收热量，故E正确 7. 2019辽宁省六校联考(5 选 3)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 图象如图所示已知气体处于状态 A 时的温度为 300 K，则下列判断正确的是( ) A气体处于状态 B 时的温度是 900 K B气体处于状态 C 时的温度是 300 K C从状态 A 变化到状态 C 过程气体内能一直增大 D从状态 A 变化到状态 B 过程气体放热 E从状态 B 变化到状态 C 过程气体放热 答案：ABE 解析：由题意可知 TA300 K，由于 AB 的过程为等压变化，则由，代入数据解 VA TA VB TB 得 T
10、900 K，A正确 ； BC 过程是等容变化，则由，代入数据解得 TC300 K，B正确 ； pB TB pC TC 从状态 A 变化到状态 C 的过程中， 气体的温度先升高后降低， 则气体的内能先增大后减小，C 错误；AB 过程，气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一 定律UWQ 可知，气体吸热，D错误 ； BC 过程气体的体积不变，则气体不做功，温度 降低，气体的内能减小，由热力学第一定律UWQ 可知，气体放热，E正确 82019甘肃省重点中学联考(5 选 3)下列说法正确的是( ) A一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于 v 的分子全部取走，则 气
11、体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于 v 的分子 B温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大 C气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关 D分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大 E热力学第二定律指出：在任何自然的过程中，一个孤立的系统的总熵不会减小 答案：CDE 解析 ： 将速率很大的分子取走后，气体的温度会降低，但气体中依旧会有其他的分子速 率大于 v，选项A错误；温度高的物体的分子平均动能大，但内能还与物体的质量等因素有 关，所以不一定大，选项B错误；气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关， 平均动能和密集程度越大，气体压强越大，选项C正确 ；
12、分子势能随分子间距离的增大可能 先减小后增大，选项D正确 ； 热力学第二定律指出，在任何自然的过程中，一个孤立的系统 的总熵不会减小，选项E正确 92019湖南省衡阳八中检测一定质量的页岩气(可看成理想气体)状态发生了一次 循环变化，其压强 p 随热力学温度 T 变化的关系如图所示，O、a、b 在同一直线上，bc 与横 轴平行则( ) Aa 到 b 过程，气体的体积减小 Ba 到 b 过程，气体的体积增大 Cb 到 c 过程，气体从外界吸收热量 Db 到 c 过程，气体向外界放出热量 答案：C 解析：ab 所在直线过原点，表示气体发生等容变化，即气体的体积不变，A、B错误；b 到 c 的过程中
13、，气体发生等压变化，温度升高，内能增大，根据C 可知，气体的体积增 pV T 大， 气体对外界做功， 根据热力学第一定律UWQ 可知， 气体从外界吸收热量，C正确，D 错误 10. 2019福建省福州质检如图是某喷水壶示意图 未喷水时阀门闭合， 压下压杆可向瓶 内储气室充气 ； 多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴处喷出储气室内气 体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( ) A充气过程中，储气室内气体内能增大 B充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大 C喷水过程中，储气室内气体放热 D喷水过程中，储气室内气体压强增大 答案：A 解析 ： 充气过程中，储气室内气体的质量
14、增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不 变，气体内能增大，A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度 不变，则气体吸热，压强减小，C、D错误 112019吕梁模拟(多选) 一定质量理想气体的状态沿如图所示的圆周变化，则该气体体积变化的情况是( ) A沿 ab，逐步减小 B沿 bc，先逐步增大后逐步减小 C沿 cd，逐步减小 D沿 da，逐步减小 答案：BC 解析：对一定质量的理想气体，由K(恒量)得：p T.当体积 V 不变时 pT，即其 pV T K V 等容线是过原点的倾斜直线， 而不同体积的等容线的斜率和体积成反比 通过画过圆周上各 点的等容线，比较其斜率即知B、C
15、对 122017全国卷(5 选 3)如图，一定质量的理想气体从状态 a 出发，经过等容过 程 ab 到达状态 b，再经过等温过程 bc 到达状态 c，最后经等压过程 ca 回到状态 a.下列说 法正确的是( ) A在过程 ab 中气体的内能增加 B在过程 ca 中外界对气体做功 C在过程 ab 中气体对外界做功 D在过程 bc 中气体从外界吸收热量 E在过程 ca 中气体从外界吸收热量 答案：ABD 解析： ab 过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab 过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误 ； 一定质量的理想气体内能仅由温度决定， bc 过程发生等温变化，内
16、能不变，bc 过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力 学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确 ； ca 过程发生等压变化，气体体积减小，外界对 气体做正功，B项正确， ca 过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热 力学第一定律可知气体向外界放热E项错误 13. (5 选 3)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，AB 和 CD 为等温过程，BC 和 DA 为绝热过程(气体与外界无热量交换)该循 环过程中，下列说法正确的是( ) AAB 过程中，气体的内能不变 BBC 过程中，气体分子的平均动能增大 CCD 过
17、程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 DDA 过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量 E若气体在 AB 过程中吸收 63 kJ的热量，在 CD 过程中放出 38 kJ的热量，则气体 完成一次循环对外做的功为 25 kJ 答案：ACE 解析：根据 AB 过程为等温过程知，气体的内能不变，A正确；BC 为绝热过程，气 体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以 BC 过程中，气体分 子的平均动能减小，B错误；CD 为等温过程，CD 过程中，气体体积减小，单位时间内 碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确 ； DA 过程中，气体与外界无热量交换，体积
18、减小， 外界对气体做功，外界对气体做的功等于气体内能的增加量，D错误；气体完成一次循环， 气体的内能不变， 由热力学第一定律可知， 气体对外做的功为 63 kJ38 kJ25 kJ.E正确 14(5 选 3)关于内能，下列说法中不正确的是( ) A物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 B一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 C若外界对系统做的功为 W，则系统的内能增加 W D若系统从外界吸收的热量为 Q，则系统的内能增加 Q E做功和热传递在改变物体内能方面是等效的 答案：BCD 解析 ： 在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的 内能，A
19、正确；内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增 加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能就不变，故B错误 ； 只有当系 统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增加量，同理，只有在单纯的热传递 过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量)，故C、D错误；做 功和热传递在改变物体内能方面是等效的，我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大， 温度升高，也可以使用热传递的方式使它升高到相同的温度，E正确 15(5 选 3)下列关于热力学第二定律说法正确的是( ) A所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B一切与热现象有关的宏观自
20、然过程都是不可逆的 C机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能 D气体向真空的自由膨胀是可逆的 E热运动的宏观过程有一定的方向性 答案：BCE 解析 ： 热运动的宏观过程有一定的方向性， 符合能量守恒定律的宏观过程并不都能发生， 故A错误，E正确 ； 根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的， 所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误，根据热力学第二定律，不可能 从单一热源取热使之完全转换为有用功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内 能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故C正确 16(5 选 3)下列说法正确的是( ) A两
21、个物体只要温度相等，那么它们分子热运动的平均动能就相等 B在自然界能量的总量是守恒的，所以不存在能源危机 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” E1 kg的 0 的冰比 1 kg的 0 的水的内能小些 答案：ACE 解析 ： 温度是分子热运动平均动能的标志，两个物体只要温度相等，那么它们分子热运 动的平均动能就相等，A正确；虽然在自然界能量的总量是守恒的，但能量的转化和转移具 有方向性，B错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，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
22、引起其他的变化” ，D 错误；1 kg的 0 的冰变成 1 kg的 0 的水要吸收热量，E正确 课时测评 综合提能力 课时练 赢高分 35 一、选择题 1. 2018全国卷物理选修 33如图，一定质量的理想气体从状态 a 开始，经 历过程、到达状态 e.对此气体，下列说法正确的是_(选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分) A过程中气体的压强逐渐减小 B过程中气体对外界做正功 C过程中气体从外界吸收了热量 D状态 c、d 的内能相等 E状态 d 的压强比状态 b 的压强小 答案：BDE 解析：A错：过程中，气体由 a
23、 到 b，体积 V 不变、T 升高，则压强增大 B对：过程中，气体由 b 到 c，体积 V 变大，对外界做功 C错 ： 过程中，气体由 d 到 e，温度 T 降低，内能U 减小，体积 V 不变，气体不做功， 根据热力学第一定律UQW 得 Qpc， 由 c 到 d 的过程，温度不变，Vcpd， 所以 pbpcpd. 22018全国卷物理选修 33如图，一定量的理想气体从状态 a 变化到状 态 b，其过程如 pV 图中从 a 到 b 的直线所示在此过程中_(填正确答案标 号 选对 1 个得 2 分， 选对 2 个得 4 分， 选对 3 个得 5 分 每选错 1 个扣 3 分， 最低得分为 0 分)
24、 A气体温度一直降低 B气体内能一直增加 C气体一直对外做功 D气体一直从外界吸热 E气体吸收的热量一直全部用于对外做功 答案：BCD 解析：(1)A错：在 pV 图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温 度越高，故从 a 到 b 温度升高 B对：一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大 C对：气体体积膨胀，对外做功 D对：根据热力学第一定律UQW，得 QUW，由于U0、W0，气 体吸热 E错：由 QUW 可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体 的内能 3. 2017全国卷， 33(1)(多选)如图， 用隔板将一绝热汽缸分成两部分， 隔板左侧 充
25、有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽 缸待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积假设整个系统不漏 气下列说法正确的是( ) A气体自发扩散前后内能相同 B气体在被压缩的过程中内能增大 C在自发扩散过程中，气体对外界做功 D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 答案：ABD 解析 ： 气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换， 所以气体扩散后内能不变，选项A正确气体被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热 交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，选项B、D正确气体
26、在真空中自发扩散的 过程中气体不对外做功，选项C错误气体在压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想 气体的内能完全由温度决定， 温度越高， 内能越大， 气体分子的平均动能越大， 选项E错误 4. (多选)如图所示， 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保持恒温，下列说法正确的是( ) A每个气体分子的速率都不变 B气体分子平均动能不变 C水平外力 F 逐渐变大 D气体内能减小 答案：BC 解析：由状态到状态是封闭气体等温膨胀过程，由于温度是分子平
27、均动能的标志， 故分子热运动的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，所以A错误，B正确；温度 不变， 体积增大， 根据C， 则压强 p 减小， 以活塞为研究对象， 根据平衡条件有 p0SpSF， pV T 得 Fp0SpS，压强 p 减小，则 F 增大，C正确 ； 理想气体的内能只与温度有关，温度不变， 则内能不变，故D错误 5某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过 程中( ) A气体对外界做功，温度降低 B外界对气体做功，内能增大 C气体内能不变，体积增大 D气体压强减小，温度升高 答案：A 解析 ： 在气球破裂过程中，体积增大，对外做功，由于气球破裂过
28、程的时间比较短，气 体来不及吸收热量，根据热力学第一定律UWQ 可知，气体的内能减小，温度降低，根 据理想气体状态方程可知气体压强减小 6. (多选)如图所示， 汽缸和活塞与外界均无热交换， 中间有一个固定的导热性良好的隔板， 封闭着两部分气体 A 和 B，活塞处于静止平衡状态现通过电热丝对气体 A 加热一段时间， 后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不 变，则下列判断正确的是( ) A气体 A 吸热，内能增加 B气体 B 吸热，对外做功，内能不变 C气体 A 分子的平均动能增大 D气体 A 和气体 B 内每个分子的动能都增大 E气体 B 分子单位时间
29、内对器壁单位面积碰撞总次数减少 答案：ACE 解析 ： A 气体经历等容变化，W0，而吸收热量，由UWQ 知，内能增加，A正确 ； B 气体经历等压变化， W0，即需从外界吸收 0.6 J的 热量气泡到达湖面后，由UQW 得U(0.30.1) J0.2 J. 11. 如图所示的 pV 图象中，一定质量的理想气体由状态 A 经过 ACB 过程至状态 B，气体 对外做功 280 J，吸收热量 410 J；气体又从状态 B 经 BDA 过程回到状态 A，这一过程中外界 对气体做功 200 J则： (1)ACB 过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？ (2)BDA 过程中气体是吸热还是放热？吸
30、收或放出的热量是多少？ 答案：(1)增加 130 J (2)放热 330 J 解析：(1)ACB 过程中 W1280 J，Q1410 J， 由热力学第一定律得 UBUAW1Q1130 J， 故 ACB 过程中气体的内能增加了 130 J. (2)因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关， BDA过程中气体内能的变化量UAUB 130 J 由题意知 W2200 J，由热力学第一定律得 UAUBW2Q2， 代入数据解得 Q2330 J， 即 BDA 过程中气体放出热量 330 J. 12. 如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为 t 的理想气体活塞的 质量为 m，横截面积为 S，
31、与容器底部相距 h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞 缓慢上升了 h，若这段时间内气体吸收的热量为 Q，已知大气压强为 p0，重力加速度为 g， 不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，则： (1)容器中气体的压强是多少？ (2)这段时间内气体的内能增加了多少？ (3)这段时间内气体的温度升高了多少？ 答案：(1)p0 (2)Q(p0Smg)h (3)273.15 Kt mg S 解析：(1)以活塞为研究对象，对其进行受力分析，由平衡条件有 mgp0SpS，得容器中气体的压强 pp0. mg S (2)根据功的定义知：气体对外做功为 WpSh， 得 W(p0Smg)h. 根据热力学第一定律得：这段时间内气体的内能增加量 UQWQ(p0Smg)h. (3)在加热过程中活塞缓慢上升， 压强保持不变， 是等压变化， 由盖吕萨克定律有 V1 T1 ，即 V2 T2 hS 273.15 Kt 2hS 273.15 Kt 得 t273.15 K2t， 所以这段时间内气体的温度升高了ttt273.15 Kt.