搜索
基础课时3热力学定律与能量守恒定律一、单项选择题1.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()图1A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少答案B2．一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，密度减小解析理想气体从外界吸热大于对外界做功，所以内能增大，温度是理想气体内能的标志，内能增大，温度一定升高；气体对外做功，体积膨胀，质量不变，所以密度要减小。D正确。答案D3．木箱静止于水平地面上，现在用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，木箱受到的摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是()A．U＝200J，Ek＝600JB．U＝600J，Ek＝200JC．U＝600J，Ek＝800JD．U＝800J，Ek＝200J解析由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为系统的内能增量，即U＝60×10J＝600J，由能量守恒定律可得Ek＝W总－U＝80×10J－600J＝200J。故选项B正确。答案B4．根据你所学热学中的有关知识，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二、多项选择题5.(2016·广东汕头一模)如图2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()图2A．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，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，故B错误，D正确；根据ΔU＝W＋Q，Q＞0，气体吸热，A正确。答案AD6.(2014·广东理综，17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图3所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()图3A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小解析充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做正功，由于袋内气体与外界无热交换，据热力学第一定律判知气体内能增加，故A、C正确；袋内气体温度升高，体积减小，由方程pVT＝C判知气体压强变大，故B、D错误。答案AC7．如图4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()图4A．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增加的内能大于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，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，VaVb，由pVT＝常数可知，TaTb，所以C、D正确。答案BCD8．在一个标准大气压下，1g水在沸腾时吸收了2260J的热量后变成同温度的水蒸气，对外做了170J的功。已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，水的摩尔质量M＝18g/mol。下列说法中正确的是()A．分子间的平均距离增大B．水分子的热运动变得更剧烈了C．水分子总势能的变化量为2090JD．在整个过程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子数为3.3×1022个解析液体变成气体后，分子间的平均距离增大了，选项A正确；温度是分子热运动剧烈程度的标志，由于两种状态下的温度是相同的，故两种状态下水分子热运动的剧烈程度是相同的，选项B错误；水发生等温变化，分子平均动能不变，因水分子总数不变，分子的总动能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可得水的内能的变化量ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的内能增大2090J，则水分子的总势能增大了2090J，选项C正确；在整个过程中能量是守恒的，选项D错误；1g水所含的分子数为n＝mMNA＝118×6.0×1023＝3.3×1022(个)，选项E正确。答案ACE三、非选择题9.如图5所示，为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800mL；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200mL的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。求图5(1)大气压强p0(用“cmHg”做压强单位)(2)此过程中外界对烧瓶内的气体________(填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)。解析(1)设大气压强为p0初状态：p1＝p0，V1＝800mL注入水后：p2＝p0＋p，V2＝600mL由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2解得：p0＝75cmHg。(2)气体体积减小，外界对气体做正功，温度不变，气体的内能不变，由热力学第一定律知，应对外放热。答案(1)75cmHg(2)做正功放热10.一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图6所示。图中TA、VA和TD为已知量。图6(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”、“等容”或“等压”)。(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)。(4)气体在状态D时的体积VD＝________。解析(1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化；(2)从B到C温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变；(3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W＞0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热；(4)从D到A是等压变化，由VATA＝VDTD得VD＝TDTAVA。答案(1)等容(2)不变(3)做负功放热(4)TDTAVA11．一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体的内能怎样发生变化？变化了多少？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J，气体的内能增加了160J。(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能应减少，其减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，则从状态2到状态1的内能应减少160J，即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界对气体做功80J。答案(1)增加160J(2)外界对气体做功80J12.(2016·山西忻州一中等四校联考)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p－V图象如图7所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。图7(1)求该气体在状态B、C时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？解析(1)气体从状态A到状态B做等容变化，由查理定律有pATA＝pBTB，解得TB＝200K，即tB＝－73℃；气体从状态B到状态C做等压变化，由盖－吕萨克定律有VBTB＝VCTC，解得TC＝300K，即tC＝27℃。(2)因为状态A和状态C温度相等，且理想气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在这个过程中ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q＝－W。在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，故W＝－pBΔV＝－200J。即Q＝－W＝200J，是正值，所以气体从状态A到状态C过程中是吸热，吸收的热量Q＝200J。答案(1)－73℃27℃(2)吸收热量200J