高考物理复习特训考点十四热学第107练热力学定律含解析

第107练　热力学定律　

（时间　25分钟）

一、选择题

1．对于热力学定律，下列说法不正确的是(　　)

A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了热力学第一定律

B．热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度

C．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和

D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其他影响

2．(多选)下列现象中能够发生的是(　　)

A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热

B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能

C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离

D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体

3．

(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容变化过程ab到达状态b，再经过等温变化过程bc到达状态c，最后经等压变化过程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bc中气体从外界吸收热量

D．在过程ca中气体从外界吸收热量

二、非选择题

4．如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为V0，A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为p0，温度为T0，B内为真空，将A中的气体视为理想气体．打开活栓C，A中部分气体进入B.

(1)若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；

(2)若密闭气体的内能与温度的关系为ΔU＝k(T2－T1)(k为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度)，在(1)所述状态的基础上，将水温升至1.2T0，重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量．

5．

[2022·江西省上饶市一模]一定质量的理想气体，由状态a经状态b、状态c又回到状态a，其体积V随温度T的变化图像如图所示．已知该气体在状态a时温度为T0、压强为p0、体积为V0，在状态b时温度为T0、体积为2V0，在状态c时体积为2V0，(其中T0＝300 K、压强p0＝1.0×105 Pa、体积V0＝1.0 L)求：

(1)状态c的温度Tc为多少？

(2)若由状态b到状态c气体吸收的热量为Q＝100 J，则由状态c到状态a气体放出的热量Q′为多少？

第107练　热力学定律

1．答案：B

解析：第一类永动机不可能制成，因为它违背了热力学第一定律，A正确；根据热力学第三定律可知，绝对零度只能无限接近，不能达到，B错误；根据热力学第一定律有：ΔU＝Q＋W，可知一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，C正确；由热力学第二定律可知，从单一热源吸收热量并全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，D正确．

2．答案：CD

解析：热量只会自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；机械能可以完全转化为内能，而内能却不能完全转化为机械能，故B错误；桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离是因为泥沙的密度大于水，故可以分离，C正确；电冰箱通电后由于压缩机做功从而将箱内低温物体的热量传到箱外的高温物体，故D正确．

3．答案：ABC

解析：从a到b等容升压，根据＝C可知温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，A正确；在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，B正确；在等温变化过程bc中，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体从外界吸收热量，C正确；在过程ca中压强不变，体积减小，所以外界对气体做功，根据＝C可知温度降低，则内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体一定向外界放出热量，D错误．

4．答案：（1）p0　（2）0.6p0　0.2kT0

解析：（1）容器内的理想气体从打开C到再次平衡时，发生等温变化，根据玻意耳定律得p0V0＝p·2V0

解得再次达到平衡时气体的压强p＝p0.

（2）升高温度，理想气体发生等容变化，根据查理定律得＝

解得重新达到平衡时气体的压强为p′＝0.6p0

温度改变，理想气体的体积不变，则外界既不对理想气体做功，理想气体也不对外界做功，所以W＝0；升高温度后，气体内能增量为ΔU＝k（1.2T0－T0）＝0.2kT0

根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体吸收的热量为Q＝ΔU＝0.2kT0.

5．答案：（1）600 K　（2）200 J

解析：（1）因气体由状态c到a对应的V­T图像为过原点的直线，故发生的是等压变化，即pa＝pc＝p0

由c到a，根据盖—吕萨克定律有＝，代入数据得Tc＝600 K.

（2）气体由状态b到状态c为等容变化，吸收的热量等于增加的内能，即ΔUbc＝Q

气体由状态c到a，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，则气体对外放出热量Q′，根据热力学第一定律有ΔUca＝p0（Vc－V0）－Q′

气体在状态b与状态a的温度相等，内能相同，有ΔUbc＝－ΔUca，即Q′＝Q＋p0V0

代入数据解得Q′＝200 J．