高考物理一轮复习第十六单元选修3_3第3讲热力学定律练习(含详解)

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第3讲　热力学定律

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热力学第一定律

　　(1)热力学第一定律: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。
表达式:ΔU=Q+W。
(2)应用热力学第一定律解题的关键就是要熟记、记准符号法则。对理想气体而言,温度只与内能有关,温度升高,内能增加,ΔU>0;温度降低,内能减少,ΔU0,有促使内能增加的可能;向外界放出热量Q0,有促使内能增大的可能;气体对外界做功,W0,W2>0
B.Q1>0,Q2>0
C.|W1|+|W2||Q1|+|Q2|

【解析】如图乙所示,气体由A经状态B变化到状态C的过程中,图象上的点与原点连线的斜率减小,由气态方程=C知,气体的体积不断增大,气体对外界做功,所以W10,B项正确;在全过程中,温度升高,内能增大,根据热力学第一定律ΔU=Q+W得知,气体吸收的热量大于气体对外做的功,即|W1|+|W2|Tc,Qab>Qac B.Tb>Tc,QabQac D.Tb=Tc,Qab0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即气体吸收热量,A项正确。bc过程气体温度不变,ΔU=0,但气体压强减小,由=C可知V增大,气体对外做功,W0,即气体吸收热量,B项错误。ca过程气体压强不变,温度降低,则ΔU0,由ΔU=W+Q可知Wmg+p1S,由题意可知活塞末位置必须高于初位置,否则不能平衡,活塞的重力势能增加,B项正确;由ΔU=W+Q(由于容器绝热则Q=0)可知,W为正,ΔU必为正,温度升高,内能增加,A项正确;气体体积减小,温度升高,根据=C可知气体压强增加,C项正确,E项错误;在末状态时,由力的平衡条件知F弹'=mg+p2S,弹簧仍然具有一部分弹性势能,D项错误。
【答案】ABC

5.(2018四川成都开学月考)(多选)如图甲所示,一定质量的理想气体,从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A,则(　　)。

A.A→B过程气体温度降低
B.B→C过程气体内能减少
C.C→A过程气体放热
D.全部过程气体对外界所做的功大于外界对气体所做的功
E.全部过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量
【解析】A→B过程是绝热过程,Q1=0,体积变大,气体对外做功,W10,气体吸热,B项错误。C→A过程是等温变化,气体内能不变,ΔU3=0气体,气体体积减小,外界对气体做功,W3>0,根据热力学第一定律得Q30,D项错误;全过程结束,气体回到状态A,内能不变,所以Q2+Q3pc>pd,E项正确。


乙
【答案】BDE
2.[2018全国卷Ⅲ,33(1)](多选)如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中(　　)。

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
【解析】在p-V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,A项错误。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,B项正确。气体体积膨胀,对外做功,C项正确。根据热力学第一定律ΔU=Q+W,得Q=ΔU-W,由于ΔU>0、W0,气体吸热,D项正确。由Q=ΔU-W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,E项错误。
【答案】BCD
3.(2017全国卷Ⅲ,33)(多选)如图所示,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
【解析】在过程ab中,体积不变,外界不对气体做功,气体也不对外界做功,压强增大,温度升高,内能增加,A项正确,C项错误;在过程ca中,气体体积缩小,外界对气体做功,压强不变,温度降低,故内能减小,由热力学第一定律可得气体向外界放出热量,B项正确,E项错误;在过程bc中,温度不变,内能不变,体积增大,气体对外界做功,由热力学第一定律可知,气体要从外界吸收热量,D项正确。
【答案】ABD
4.(2016全国卷Ⅰ,33)(多选)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.对气体做功可以改变其内能
C.理想气体等压膨胀过程一定放热
D.热量不可能自发地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
【解析】气体吸热,若同时对外做功,则温度可能降低,故A项错误;改变气体的内能的方式有两种——做功和热传递,故B项正确;理想气体等压膨胀过程是吸热过程,故C项错误;根据热力学第二定律知,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,故D项正确;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一定达到热平衡,否则就不会与第三个系统达到热平衡,故E项正确。
【答案】BDE

5.[2016全国卷Ⅱ,33(1)](多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T图象如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是(　　)。

A.气体在a、c两状态的体积相等
B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
【解析】由理想气体状态方程=C知p=,气体a与c状态时体积相等,A项正确;理想气体的内能由温度决定,而Tc