高三物理总复习巩固练习热力学定律及能量守恒提高

【巩固练习】

一、选择题

1、（2016 全国Ⅲ卷）关于气体的内能，下列说法正确的是（  ）

A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C．气体被压缩时，内能可能不变

D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

2、图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法

正确的是（  ）

A．这个装置可测定热功当量

B．做功增加了水的热量

C．做功增加了水的内能

D．功和热量是完全等价的，无区别

3、（2016 湖北模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其P-T图象如图所示。下列判断正确的是（  ）

    A. 过程ab中气体一定吸热

B. 过程bc中气体既不吸热也不放热

C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小

E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

4、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．内能增大，放出热量     

B．内能减小，吸收热量

C．内能增大，对外界做功   

D．内能减小，外界对其做功

5、下列说法正确的是 （  ）

 A．机械能全部变成内能是不可能的

 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，

只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。

 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．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的

6、如图是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的（  ）

A．温度升高，内能增加600J       B．温度升高，内能减少200J

C．温度降低，内能增加600J       D．温度降低，内能减少200J

7、如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气。在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中（ ）

A．气体的压强相等

B．气体分子的平均动能相等

C．气体的内能相等

D．气体分子的平均速率相等

8、 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1

表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体

放出的热量，则在整个过程中一定有（   ）

A．Q1—Q2=W2—W1             B．Q1=Q2

C．W1=W2                          D．Q1>Q2

9、下列关于热现象的说法，正确的是  （  ）

A. 外界对物体做功，物体的内能一定增加

B. 气体的温度升高，气体的压强一定增大

C. 任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体

D. 任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能

10、右图a、b是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门（见图a）。当落潮时，开闸放水发电（见图b）。设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10％，则一天内发电的平均功率约为        （ρ海水取1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2）

 A．2.6×104 kW          B．5.2×104 kW

    C．2.6×105 kW          D．5.2×105 kW

二、填空题

1、如图,活塞将一定质量的理想气体封闭于导热汽缸中，活塞可沿汽缸内壁无摩擦滑动。通过加热使气体温度从T1升高到T2，此过程中气体吸热12J，气体膨胀对外做功8J，则气体的内能增加了　　　J；若将活塞固定，仍使气体温度从T1升高到T2，则气体吸收的热量为　　　J。  

2、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-T图象如图所示。已知该气体在状态A时的体积为1×10-3m3。求:

①该气体在状态C时的体积_________;

②该气体从状态A到状态B再到状态C的过程中，气体与外界传递的热量________。

3、（１）有以下说法：

　 Ａ. 气体的温度越高，分子的平均动能越大

B. 即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的

C. 对物体做功不可能使物体的温度升高

D. 如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关

E. 一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为Ｔ的气体，乙室为真空，如图所示。提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为Ｔ

F. 空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的。

G. 对于一定量的气体，当其温度降低时，速度大的分子数目减少，速率小的分子数目增加

H. 从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的

其中正确的是             。

三、计算题

1、下列说法正确的是(　　)

A. 液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越不明显

B. “用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积

C. 温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大

D. 冰箱内低温食品的热量能自发地传到冰箱外高温的空气中

E. 当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小

(2)如图所示，汽缸长为L=1m(汽缸的厚度可忽略不计)，固定在水平面上，汽缸中有横截面积为S=100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为t=27℃，大气压强为p0=1×105Pa时,气柱长度为L0=0.4m。现缓慢拉动活塞，拉力最大值为F=500 N，问:

①如果温度保持不变，能否将活塞从汽缸中拉出?

②保持拉力最大值不变，汽缸中气体温度至少为多少摄氏度时，才能将活塞从汽缸中拉出?

【答案与解析】

一、选择题

1、【答案】CDE　

【解析】温度相同，分子平均动能相同，若摩尔质量不同，则相同质量的气体有不同的分子数，分子总动能不同，假若都是理想气体，因为只考虑分子动能，所以内能不同，A错误；气体内能取决于气体分子的平均动能和分子势能，而与宏观上整体的动能无关，B错误；若外界对气体做的功等于气体向外界放出的热，则气体的内能不变，C正确；理想气体的内能取决于气体分子的平均动能，而分子平均动能取决于温度，D正确；理想气体等压膨胀过程中，p一定，V增加，由可知T升高，故内能增加，E正确．

故选CDE。 

2、AC

解析：做功和传递热量都可以使物体的内能发生改变，焦耳实验中是通过做功来增加水的内能，所以选项C正确；就物体内能的改变来说，做功和热传递是等效的，这是研究热功当量的前提，通过焦耳实验可测定热功当量，所以选项A正确；一个物体的内能是无法测量的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物体量，所以选项B和D都错。

3、【答案】ADE

【解析】由图象可知，ab过程气体压强与热力学温度成正比，气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，A正确；bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由波意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律∆U=Q+W可知，气体吸收热量，B错；ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减小，∆U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放出的热量，C错；由图象可知，a状态温度最低，分子平均动能最小，D正确；由图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由波意耳定律可知，体积增大，b、c状态气体的分子数密度不同，b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，E正确。

故选ADE。

4、D

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，故AC均错；空气内能减少，薄塑料瓶因降温而变扁、空气体积减小，外界压缩空气做功，即外界对空气做功，根据热力学第一定律 ,可知 必然为负，即空气向外界放热，故B错误，D正确。故选D。

5、D 

解析：A、根据开尔文的描述可知：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A错误；B、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故B错误；C、热量不能自发的从低温传递到高温物体，但是引起其它变化时，可以从低温传递到高温物体，如开动冰箱的压缩机，可以使热量从低温传递到高温，故C错误；D、在产生其它影响的情况下，可以从单一热源吸收的热量全部变成功，故D正确。故选D。

6、 A

解析：由热力学第一定律得：，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关， 故温度升高，答案选A正确。

7、B

解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等。答案为B。

8、A

解析：又回到开始的状态故内能不变，根据热力学第一定律

解得 ，选项A正确。

9、D

解析：由热力学第一定律，ΔU=W+Q，物体的内能由做功和热传递两者共同决定，A选项错误；压强由温度和体积共同决定，B选项错误；通过做功，热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱，由热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，所以D选项正确。

10、D

解析：水的重力势能     

每天发电    一天的总时间

一天内发电的平均功率 

代入数据解得   故选项D正确。

二、填空题

1、【答案】　4　4

【解析】　由热力学第一定律有ΔU=Q+W=12J－8J=4J，知气体的内能增加了4J；若将活塞固定，仍使气体温度从T1升高到T2，则气体吸收的热量全部用来增加内能，气体吸收的热量是4J。

2、【答案】　①3×10-3 m3　②0

【解析】①由图可知A、B两状态体积相等，则有

得:，

从B到C压强相同，则:

得；

又因:VB=VA

故:VC=3×10-3m3

②由于A到B再到C的过程中温度先降低向外界散热，而后温度升高从外界吸热，最后A和C的温度相同，因此气体内能相同，因此气体与外界传递的热量为零。

3、ABEG

解析：温度是分子平均动能的宏观体现，温度越高，分子的平均动能越大。与分子的质量无关。所以A正确。分子的平均动能是一个统计规律，并不是所有的分子的速度，所以温度高的物体也有大量的分子速度比较小，而温度低的物体也有大量的分子速度比较大。所以B也正确。改变内能的两种方式是做功和热传递，所以C错误。气体的内能除分子势能、分子平均动能有关外，还与气体的质量有关。对于气体分子间作用力可以忽略时，气体的内能只由温度和质量决定。分子越多，总的能量越大。所以D错误。因为在提起隔板时，气体没有对外做功，能量不变。（没有受力物体，虽然有位移，但也不做功）。所以E正确。所有的机器工作都要遵从热力学第一定律和第二定律，因为这时对外界产生了影响。所以F错误。气体分子的速度指的是平均速度，温度越低，平均速度越低，速度大的分子数目减少，速度小的分子数目增加。所以G正确。热力学第二定律的内容是：不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而对外界没有影响。所以可以从单一热源吸收热量全部用来对外界做功，但此时对外界产生了影响。所以H错误。故正确的是ABEG。

三、计算题

1、【答案】　(1)ABE　(2)①见解析　②102℃

【解析】(1)温度升高,分子平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，选项C错误；压缩机做功，使冰箱内低温食品的热量传到了冰箱外高温的空气中，选项D错误。

(2)①设L足够长，F达到最大值时活塞仍在汽缸中，此时气柱长为L2，气体压强为p2，根据活塞受力平衡有:

，

因为是等温变化，根据玻意耳定律得p1L0S=p2L2S

代入数据得:L2=0.8 m<L，所以不能将活塞拉出。

②保持拉力最大值不变，温度升高，活塞刚到缸口，V3=L·S，p3=p2,

由理想气体状态方程得，

代入数据得T3=375 K，t3=102℃。