1、练案35第十二章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律一、选择题(本题共10小题，14题为单选，510题为多选)1下列关于内能与热量的说法中，正确的是(D)A马铃薯所含热量高B内能越大的物体热量也越多C热量总是从内能大的物体流向内能小的物体D热量总是从温度高的物体流向温度低的物体解析物理学中的热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错误；物体的内能与热量之间，在数量上没有必然联系，选项B错误；两物体之间热量的传递方向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，选项C错误，D正确。2(2018上海松江区模拟)关于能量的转化，下列说法中不正确的是(C)A洗衣机把电能转化为机械能B燃气热水
2、器把化学能转化为水的内能C太阳能电池把太阳能转化为内能D水力发电机把机械能转化为电能解析洗衣机中电动机把电能转化为机械能，选项A正确；燃气热水器把燃料的化学能转化为水的内能，选项B正确；太阳能电池把太阳能转化为电能，选项C错误；水力发电机把水流的机械能转化为电能，选项D正确。本题选不正确的，故选C。3(2018福建龙海质检)关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是(B)A凡是能量守恒的过程就一定会发生能量的转化B摩擦生热的过程是不可逆过程C热传递的过程不存在方向性D由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机解析凡是能量守恒的过程可能发生能量的转化，也可能发生能量的转移，A不符
3、合题意。摩擦生热的过程是不可逆的，例如钻木可以取火，但不能用火得到木头，B符合题意。热传递是有方向性的，热量从温度高的物体传向温度低的物体，或从同一个物体温度高的部分传向温度低的部分，C不符合题意。由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机，D不符合题意。4在如图所示的pV图象中，一定质量的气体由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J。当气体从状态B经过程回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，则在此过程中(B)A气体吸收热量320 JB气体放出热量320 JC气体既不吸收也不放出热量D气体吸收和放出的热量相等解析一定质量的气体
4、由状态A经过程变至状态B时，根据热力学第一定律UWQ，根据题意，Q420 J，W300 J，所以U420 J300 J120 J。因U0，故气体由状态A经过程变至状态B内能增加。若气体从状态B经过程回到状态A，内能就要减少120 J，即U120 J，又该过程中外界压缩气体做功200 J，即W200 J，根据UWQ可得QUW120 J200 J320 J，Q为负值，表示气体放出热量，选项B正确。5(2018吉林省实验中学质检)关于分子动理论及热力学定律的下列说法正确的是(BCE)A气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力B对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大C温度越高布朗运动越剧
5、烈，说明液体分子的运动与温度有关D物体的内能增加，温度一定升高E热量可以从高温物体传到低温物体解析气体总是充满容器，是由于分子做扩散运动的原因，能说明分子做无规则运动，不能说明气体分子间只存在斥力，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，对于一定质量的理想气体，由于分子势能可以忽略不计，所以温度升高，气体内能一定增大，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，而布朗运动能反映液体分子的无规则运动，所以温度越高布朗运动越剧烈，说明液体分子的运动与温度有关，选项C正确；物体内能增加，可能是分子的势能增大，而温度不一定升高，如冰熔化的过程内能增大而温度不变，选项D错误；由热力学第二定律可知，热量可以从高温
6、物体传到低温物体，选项E正确。6(2018山东临沂检测)下列说法中正确的是(BDE)A一定质量的理想气体温度升高时，每个气体分子的速率都增大B一定质量的理想气体温度保持不变，其内能就保持不变C一定质量的理想气体吸收热量，其内能一定增大D第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第二定律E地面附近有一正在上升的空气团(视为理想气体)，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中体积增大，温度降低解析一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的速率都增大，选项A错误；理想气体不计分子势能，故一定质量的理想气体温度保持不变，其内能就保持不变，选
7、项B正确；一定质量的理想气体吸收热量，如果同时对外做功，则内能不一定增加，选项C错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，其无法制成是因为它违背了热力学第二定律，选项D正确；地面附近有一正在上升的空气团(视为理想气体)，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则根据C可知，该气团在此上升过程中体积增大，温度降低，选项E正确。7(2018湖北部分重点中学联考)如图，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一段距离，在此过程中，环境温度保持不变，则下列说法正确的是(CDE)A水平外力F保持不变B
8、水平外力F逐渐减小C单位时间碰撞汽缸壁单位面积的分子数减少D气体是从单一热源吸热，并且全部用来对外做功E活塞克服大气压力做功的功在数值上等于水平外力F做的功与气体从外界吸收的热量之和解析气体等温膨胀，根据玻意耳定律pVC，可知气压不断减小，故内外压力差变大，F方向向左，故F逐渐变大，选项A、B错误；气体的体积增大，分子数密度减小，气体分子的平均速率不变，所以单位时间内汽缸单位面积上气体分子撞击次数减少，选项C正确；汽缸中气体从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，但由于此过程中外力F的大小变化了，不违反热力学第二定律，选项D正确；根据能量守恒定律可知活塞克服大气压力做的功在数值上等于水平外力F做
9、的功与气体从外界吸收的热量之和，选项E正确。8(2018山西重点中学协作体期中)下列说法不正确的是(ABD)A在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出，是因为白天气温升高，大气压强变大B一定质量的理想气体，先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C布朗运动就是液体分子的运动这种说法是错误的D晶体在熔化过程中所吸收的热量，将主要用于既增加分子的动能，也增加分子的势能E在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降解析在冬天，装有半瓶热水的热水瓶内的上方空间大部分气体是水蒸气，经过一段时间后，水蒸气液化，即瓶内的空气变少，造成了瓶内气压小于外界大气压，
10、既软木塞在内外压强差作用下被紧紧压在瓶口，大气压强并没有发生变化，选项A错误；一定质量的理想气体，先等温膨胀，即体积变大，压强变小，然后等压压缩即压强不变，体积变小，温度降低，则压强相对于初始状态变小，根据C，p变小，T变小，则V可能变大、不变或变小，选项B错误；布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，选项C正确；晶体在熔化过程中温度不变，而温度是分子热运动平均动能的标志，故吸收的热量，将主要用于克服增加分子的势能，而分子热运动的平均动能不变，选项D错误；在轮胎爆裂这一短暂过程中，来不及吸热，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律知内能减小，温度降低，选项E正确。本题选不
11、正确的，故选A、B、D。9(2018山东潍坊月考)下列有关热现象分析与判断正确的是(BCD)A布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击不平衡引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著B在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房间内的气温将会增加C温度升高，单位时间内从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，饱和汽压增大D一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为单位时间内， 器壁单位面积上分子碰撞的次数增多E在一个大气压下，1 g、100 的水吸收2.26103 J热
12、量变为1 g、100 的水蒸气，在这一个过程中，2.26103 J水蒸气的内能水的内能水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功解析布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击不平衡引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，不平衡性越不明显，布朗运动就越不显著，选项A错误；夏天为了降低温度同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，要消耗电能，故W0，与外界无热交换，故Q0，根据热力学第一定律UWQ，可知房间内气体的内能增加，故房间内的气温将升高，选项B正确；温度升高，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液体表面飞出的分子数增多，原来的动态平衡要被破坏，液体就要继续蒸发，饱和汽的密度增大，分子
13、运动的平均动能也变大，所以饱和汽压增大，选项C正确；由玻意耳定律可知气体的体积减小，分子数密度增加，选项D正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变分子平均动能不变，100 的水变成同温度的水蒸气的过程要吸收热量，平均动能不变，内能增加，由于要对外做功，所以根据热力学第一定律可知所吸收的热量等于对外界做的功和物体内能的增加量，吸收的热量2.26103 J等于水蒸气和水的内能的增量加上水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功，选项E错误。10(2018河南许昌质检)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。该循环过程中，下列
14、说法正确的是(AB)AAB过程中，气体对外界做功，吸热BBC过程中，气体分子的平均动能减小CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少DDA过程中，气体吸热解析AB过程，体积增大，气体对外界做功，W0，故A正确；BC过程，气体绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小，故B正确；CD过程，等温压缩，体积变小，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，故C错误；DA过程，绝热压缩，Q0，故D错误。二、非选择题11(2018江西赣中南五校月考)如图所示，用质量为m、横截面积为S的可动水平活塞将一定质量的理想气体密封于悬挂在天花板上的汽缸中，当环境的热力学
15、温度为T0时，活塞与汽缸底部的高度差为h0。由于环境温度逐渐降低，活塞缓缓向上移动距离h。若外界大气压恒为p0，密封气体的内能U与热力学温度T的关系为UkT(k为正常数)，汽缸导热良好，与活塞间的摩擦不计，重力加速度为g，求此过程中：(1)外界对密封气体做的功W；(2)密封气体向外界放出的热量Q。答案：(1)(p0Smg)h(2)h解析(1)活塞缓缓移动的过程中，封闭气体做等压变化，有WpSh，其中pSp0Smg，解得W(p0Smg)h。(2)根据热力学第一定律可知，该过程中气体减少的内能为UQW，由UkT可知UkT，此处T仅为数值。根据盖吕萨克定律有，解得Qh。12(2018重庆巴蜀中学月考
16、)如图所示，有一光滑的导热性能良好的活塞C将容器分为A、B两室，A室的容积为V0，B室的容积是A室的两倍，A、B两室分别放有一定质量的理想气体。A室上连有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计)，当两边水银柱高度差为19 cm时，两室气体的温度均为T1300 K。若气体的温度缓慢变化，当U形管两边水银柱等高时，(外界大气压等于76 cmHg)求：(1)此时气体的温度为多少？(2)在这个过程中B气体的内能如何变化？从外界吸热还是放热？(不需说明理由)答案：(1)240 K(2)内能减小，气体对外放出热量解析(1)由题意知，气体的状态参量为初状态，对A气体：VAV0，TAT1300 K，pAp0h9
17、5 cmHg；对B气体：VB2V0，TBT1300 K，pBp0h95 cmHg。末状态，对A气体：VAV，pAp076 cmHg；对B气体：pBp076 cmHg，VB3V0V，由理想气体状态方程对A气体有，对B气体有。代入数据解得T240 K，VV0。(2)气体B末状态的体积VB3V0V2V0VB，由于气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度由300 K降低到240 K，温度降低，内能减小，U0，由热力学第一定律UWQ，可知QUWU0，则气体对外放出热量。13(2018山东潍坊月考)如图所示，汽缸开口向下竖直放置，汽缸的总长度为L0.4 m，开始时，厚度不计的活塞处于处，现将汽缸缓慢转动(转动过程中汽缸不漏气)，直到开口向上竖直放置，稳定时活塞离汽缸底部的距离为，已知汽缸的横截面积S10 cm2，环境温度为T0270 K保持不变，大气压强p01.02105 Pa，重力加速度g取10 m/s2。(1)求活塞的质量；(2)缓慢加热汽缸内的气体，至活塞离汽缸底部的距离为，求此时气体的温度及此过程中气体对外做的功。答案：(1)3.4 kg(2)540 K13.6 J解析(1)以活塞为研究对象，有p1p0，p2p0，由玻意耳定律得p1Sp2S，解得m3.4 kg。(2)由盖吕萨克定律得，解得T540 K。由Wp2V得W13.6 J。
