(江苏版)2019届高考物理一轮复习课时检测42《 热力学定律》(含解析)
展开课时跟踪检测（四十二） 热力学定律
对点训练：热力学第一定律
1．(2015·北京高考)下列说法正确的是( )
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
解析：选C 根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外界做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q＋W<0，内能减小，选项D错误。
2．重庆出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( )
A．压强增大，内能减小
B．吸收热量，内能增大
C．压强减小，分子平均动能增大
D．对外做功，分子平均动能减小
解析：选B 温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错。
3．(2018·常州质检)如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则( )
A．充气过程中，储气室内气体内能增大
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体放热
D．喷水过程中，储气室内气体压强增大
解析：选A 充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，选项A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，所以气体压强减小，选项C、D错误。
对点训练：热力学第二定律
4．(2018·南通期末)关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
解析：选D 第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，A错误；第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，B错误；改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，C错误；由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的，要产生其它影响，D正确。
5．(2018·苏州期末)下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可能制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量是可能凭空产生的
解析：选C 永动机违背了能量守恒定律，或违背热力学第一定律，故永远无法制成，故A错误；太阳照射到宇宙空间的能量均能转化成了其他形式的能量，故B错误；马儿奔跑时同样需要消耗能量，故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的，故C正确；不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动的“全自动”手表是因为手臂的摆动给它提供能量，它不违背能量守恒定律，故D错误。
6．(2018·宿迁期末)热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集加以利用。关于能量耗散，下列说法不正确的是( )
A．能量耗散过程中仍遵从能量守恒定律
B．能量耗散表明要节约能源
C．能量耗散说明能量的转化有方向性
D．能量耗散说明能量在数量上逐渐减少
解析：选D 能量耗散的过程是能量向品质低的大气内能转变过程，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，故A正确，D错误；能量耗散说明能源使用后品质降低，故表明要节约能源，故B正确；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故C正确。
7．(2018·郏县期末)下列说法正确的是( )
A．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
B．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间的斥力随分子间距离的增大而减小
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．气体对器壁的压强是大量分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
解析：选A 布朗运动的激烈程度与温度的高低和固体颗粒的大小有关，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，故A正确；分子间引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故B错误；根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化，但在外界影响下热量也能从低温物体传到高温物体，故C错误；气体对器壁的压强大小等于大量分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，但压强与压力是两个不同的概念，故D错误。
对点训练：气体实验定律与热力学第一定律的综合
8．[多选](2015·广东高考)如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气( )
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
解析：选AB 在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项A正确；根据＝C知，气体的压强增大，选项B正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变，分子间的引力和斥力不变，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是所有分子运动的速率都增大，选项D错误。
9.[多选]如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是( )
A．气体A吸热，内能增加
B．气体B吸热，对外做功，内能不变
C．气体A分子的平均动能增大
D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大
解析：选AC 气体A进行等容变化，则W＝0，根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加；又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误。
10.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在pT图上都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴，由图可以判断( )
A．ab过程中气体体积不断减小，外界对气体做正功，气体内能减小
B．bc过程中气体体积不断减小，外界对气体做正功，气体内能不变
C．cd过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能增加
D．da过程中气体体积不断增大，气体对外界做正功，气体内能不变
解析：选D 根据理想气体状态方程＝C分析可知，在pT图像中，图线上各点与坐标原点的连线斜率代表体积，斜率越大体积越小；ab为过坐标原点的一条倾斜直线，a到b为等容过程，即Va＝Vb，外界对气体不做功，温度降低，气体内能减小，故A错误；b到c图线上各点与坐标原点的连线斜率越来越大，体积越来越小，即Vb＞Vc，外界对气体做正功，b到c温度降低，内能减小，故B错误；c到d图线为过坐标原点的一条直线，直线斜率不变，体积不变，气体对外界不做功，温度升高，气体的内能增加，故C错误；d到a图线上各点与坐标原点的连线斜率越来越小，体积越来越大，即Vd＜Va，气体对外界做正功，温度不变，内能不变，故D正确。
11.(2018·南通模拟)一定质量的理想气体经历了如图所示的ABCDA循环，p1、p2、V1、 V2均为已知量。已知A状态的温度为T0，求：
(1)C状态的温度T；
(2)完成一个循环，气体与外界热交换的热量Q。
解析：(1)设状态D的温度为TD
C到D过程由查理定律：＝；D到A过程由盖－吕萨克定律：＝
解得T＝T0。
(直接用气态方程求解同样给分)
(2)由C到D过程与由A到B过程气体体积不变，气体不做功，
从B到C过程气体对外做功：WBC＝－p2(V2－V1)
从D到A过程外界对气体做功：WDA＝p1(V2－V1)
全过程有W＝WBC＋WDA＝(p1－p2)(V2－V1)
由热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝0
解得Q＝(p2－p1)(V2－V1)＞0，气体吸热。
答案：(1)T＝T0 (2)Q＝(p2－p1)(V2－V1)
12.(2018·扬州七校联考)在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：
(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；
(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。
解析：(1)从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，
该气体对外界做功W1＝0
根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1，
内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J。
(2)从状态A到状态B过程，体积减小，温度升高，该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J
根据热力学第一定律 有ΔU2＝W2＋Q2
从外界吸收的热量 Q2＝ΔU2－W2＝3 J。
答案：(1)W1＝0 ΔU1＝9 J (2)ΔU2＝9 J Q2＝3 J
13.如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距为h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦，求：
(1)活塞上升的高度；
(2)加热过程中气体的内能增加量。
解析：(1)气体发生等压变化，有＝
解得Δh＝h。
(2)加热过程中气体对外做功为
W＝pSΔh＝(p0S＋mg)h
由热力学第一定律知内能的增加量为
ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h。
答案：(1)h (2)Q－(p0S＋mg)h
