高考物理一轮复习专题13热学第3讲热力学定律能量守恒含答案

第3讲　热力学定律、能量守恒

知识巩固练

1．(2021年宝鸡名校模拟)(多选)下列说法正确的是(　　)

A．熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态

B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化

C．根据热力学第二定律，可知各种形式的能可以相互转化

D．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变

【答案】AD　【解析】根据熵的定义，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，A正确；根据热力学第二定律，可知内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化，B错误；根据能量守恒定律，可知各种形式的能可以相互转化；根据热力学第二定律，宏观自然的过程都具有方向性，C错误；根据热力学第一定律，可知若外界对物体做功等于物体向外界放出热量，物体的内能不变，D正确．

2．(2020年绵阳诊断)(多选)关于热现象，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．理想气体等压压缩过程一定放热

D．理想气体绝热膨胀过程内能一定减少

【答案】BCD

3．(2021年衡阳质检)一定质量的页岩气(可看作理想气体)状态发生了一次循环变化，其压强 p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行．则(　　)

A．a到b过程，气体的体积减小

B．a到b过程，气体的体积增大

C．b到c过程，气体从外界吸收热量

D．b到c过程，气体向外界放出热量

【答案】C　【解析】ab是过原点的倾斜的直线，表示气体发生等容变化，即气体的体积不变，故A、B错误；b到c过程，气体发生等压变化，温度升高，内能增大，根据气态方程＝C可知气体的体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W 可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误．

4．(2020年绵阳检测)如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，汽缸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．下列判断正确的是(　　)

A．气体A吸热，内能减少

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

【答案】C

5．(2021年湖北名校月考)(多选)一定量的理想气体从状态M出发，经状态N、P、Q回到状态M，完成一个循环．从M到N、从P到Q是等温过程；从N到P、从Q到M是等容过程；其体积－温度图像(V－T图)如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．从M到N是吸热过程

B．从N到P是吸热过程

C．从P到Q气体对外界做功

D．从Q到M是气体对外界做功

【答案】BC　【解析】从M点到N点的过程，气体体积减小，外界对气体做功，即W>0；温度不变，内能不变，即ΔU＝0，根据ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即气体放热，A错误；从N到P的过程，气体体积不变，则W＝0，气体温度升高，内能增加，即ΔU>0，可知Q>0，即气体吸热，B正确；从P到Q的过程气体体积变大，则气体对外界做功，C正确；从Q到M的过程气体体积不变，则气体既不对外界做功，外界也不对气体做功，D错误．

综合提升练

6．(2021年大连名校模拟)一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图像描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度TA＝300 K.

(1)求气体在状态C时的温度TC；

(2)若气体在A→B过程中吸热1 000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？

解：(1)D→A为等温线，则TA＝TD＝300 K，C到D过程

由盖—吕萨克定律，得＝，

所以TC＝375 K.

(2)A到B过程压强不变，由

W＝－pΔV＝－2×105×3×10－3 J＝－600 J，

由热力学第一定律，得

ΔU＝Q＋W＝1 000 J－600 J＝400 J，

则气体内能增加了400 J.

7．(2021年七台河期末)绝热汽缸倒扣在水平地面上，缸内装有一电热丝，缸内有一光滑的绝热活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞下吊着一重为G的重物，活塞重为G0，活塞的截面积为S，开始时封闭气柱的高为h，气体的温度为T1，大气压强为p0.现给电热丝缓慢加热，若气体吸收热量Q时，活塞下降了h.

(1)气体的温度升高多少？

(2)气体的内能增加多少？

解：(1)气体初状态的参量为V1＝hS，T1；气体末状态参量为V2＝2hS，T2.

气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律，得＝，

解得T2＝2T1，

故气体的温度升高ΔT＝T2－T1＝T1.

(2)封闭气体的压强p＝p0－，

加热过程气体对外做功W＝Fs＝pSh＝(p0S－G－G0)h，

由热力学第一定律，得

ΔU＝－W＋Q＝Q＋(G＋G0)h－p0Sh.