2022版高考物理一轮复习训练：第13章 第3讲 热力学定律和能量守恒

第十三章　第3讲

知识巩固练习

1．(2021年遵义质检)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁．此过程中瓶内空气(不计分子势能)(　　)

A．内能减小，吸收热量　

B．内能减小，外界对其做功

C．内能增大，放出热量　

D．内能增大，对外界做功

【答案】B

【解析】因不计分子势能，所以瓶内空气内能由温度决定，内能随温度降低而减小．空气内能减小、外界对空气做功，根据热力学第一定律可知空气向外界放热．故A、C、D错误，B正确．

2．(多选)(2021年天津月考)一封闭容器中装有一定质量的理想气体．当气体被压缩时(容器壁与外界没有热量交换)(　　)

A．气体对外界做功　 B．气体内能不变

C．气体温度升高　  D．气体压强增大

【答案】CD

【解析】当气体被压缩时，外界对气体做功，即W>0；因容器壁与外界没有热量交换，则Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，即气体内能增加，温度升高．根据＝C可知V减小，T变大，则压强p变大．故C、D正确．

3．(2020年兰州名校期末)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)

A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大

B．物体可以将从单一热源吸收的热量全部用于做功

C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体

D．第二类永动机不仅违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律

【答案】B

【解析】做功与热传递是改变物体内能的两种方式．一定量的气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，故A错误．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，并产生其他影响．故B正确．不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体，但在一定条件下温度可以从低温物体传到高温物体，故C错误．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误．

4．(2021年武威名校模拟)先把空的烧瓶放进冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．此时烧瓶里的气体(　　)

A．吸收热量，内能减小，对外做功

B．吸收热量，内能增大，对外做功

C．吸收热量，内能增大，外界对气体做功

D．放出热量，内能增大，对外做功

【答案】B

【解析】由于热水的温度较高，将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，烧瓶中的空气吸收了热水的热量，温度升高，内能增大，体积增大，气球逐渐膨胀起来对外做功．

5．(多选)(2021届海南名校月考)如图，一定量的理想气体由状态a等压变化到状态b，再从状态b等容变化到状态c.a、c两状态温度相等．下列说法正确的是(　　)

A．从状态b到状态c的过程中气体吸热

B．气体在状态a的内能等于在状态c的内能

C．气体在状态b的温度小于在状态a的温度

D．从状态a到状态b的过程中气体对外做正功

【答案】BD

【解析】内能是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和．由于理想气体不考虑分子势能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程恒定不变知从状态b到状态c的过程中压强减小，所以温度减小，则平均动能减小，而体积不变，即内能减小．再根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知此过程气体放出热量，故A错误；气体在状态a的温度等于在状态c的温度，故气体在状态a的内能等于在状态c的内能，故B正确；由理想气体状态方程＝可知，从a到b体积增大，压强不变，所以温度升高，所以气体在状态b的温度大于在状态a的温度，故C错误；从状态a到状态b的过程中气体膨胀对外做正功，故D正确．

6．(多选)(2021年辽宁名校模拟)如图所示，一个封闭的绝热汽缸被中间的挡板分割成左右相等的两部分．左边充满一定量的某种理想气体，右边真空．现将中间的挡板移去，待气体稳定后，则(　　)

A．气体的温度不发生变化

B．因为气体的体积膨胀了，所以内能降低

C．气体分子的平均动能减小

D．虽然气体的体积膨胀了，但是没有对外做功

【答案】AD

【解析】气体在向真空膨胀的过程中没有力的作用，所以不做功．在绝热过程中，内能不变，故温度不变，故A、D正确，B错误．温度是分子热运动平均动能的标志，温度不变，故分子的平均动能不变，故C错误．

综合提升练习

7．(多选)(2021年湖北质检)下列有关热现象的叙述正确的是(　　)

A．一切自发过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行

B．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程

C．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功

D．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

【答案】BC

【解析】由熵增加原理知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误．根据热力学第二定律知，机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，故B正确．在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功，故C正确．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误．

8．(2021年广安模拟)如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体，汽缸的高度为l，缸内的底面积为S，重力为G.弹簧下端固定在桌面上，上端连接活塞．活塞所在的平面始终水平．当热力学温度为T0时，缸内气体高为0.5l.已知大气压强为p0，不计活塞重力及活塞与缸体的摩擦．现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：

(1)此时缸内气体的温度；

(2)该过程中缸内气体对汽缸的压力所做的功；

(3)若该过程缸内气体吸收的热量为Q，则缸内气体内能增加量为多少？

【答案】(1)2T0　(2)　(3)Q－

【解析】(1)缸内气体做等压变化，设缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸时温度为T，由盖－吕萨克定律得

＝，解得T＝2T0．

(2)对汽缸，由平衡条件得G＋p0S＝pS，

气体做功W＝Fx＝pS(l－0.5l)，

解得W＝.

(3)由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W′，W′＝－W，气体吸收的热量ΔU＝Q－.