高教版(2021)电工电子类第二节 能量守恒定律及其应用精品复习练习题
展开一、热力学第一定律
1.一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其压强P和体积倒数变化图像如图所示,此过程中该系统内气体( )
A.温度不变B.对外界做正功C.对外界放热D.内能变大
【答案】C
【详解】AD.根据公式
得
根据图象点与原点连线斜率减小,可知温度降低,其体内能减小。A错误,D错误;
B.理想气体从状态a变化到状态b,图像可以得到
V>V
可知气体的体积减小,气体对外界做负功,B错误;
C.根据热力学第一定律
其中,,因此Q<0,气体放热,C正确。
故选C。
2.一定量的理想气体从状态经状态变化到状态,其图像如图所示,则气体( )
A.由状态a变化到状态b的过程,气体对外界做正功
B.由状态b变化到状态c的过程,气体温度升高
C.由状态a经状态b变化到状态c的过程,气体向外界放热
D.由状态a经状态b变化到状态c的过程,气体的内能先不变后增大
【答案】C
【详解】ABD.根据理想气体状态方程
可得
可知图像的斜率为温度,由状态变化到状态的过程为等温过程,气体体积减小,外界对气体做正功,温度不变则气体内能不变,由图可知状态到状态的过程的乘积在减小,气体温度降低,则内能减小,故ABD错误;
C.由状态经状态变化到状态的过程,外界对气体一直做正功,始、末状态相比气体内能减小,根据热力学第一定律
可知气体向外界放热,故C正确。
故选C。
3.关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.在一定条件下物体的温度可以降到
B.物体不可能从单一热源吸收热量全部用于做功,而不产生其他影响
C.吸收了热量的物体,其内能一定增加
D.压缩气体总能使气体的温度升高
【答案】B
【详解】A.绝对零度只能无限趋近,永远无法达到,故A错误;
B.物体不可能从单一热源吸收热量全部用于做功,而不产生其他影响,故B正确;
C.由热力学第一定律可知,内能的变化决定于做功和热传递两个方面,所以吸收了热量的物体,其内能不一定增加。压缩气体不一定能使气体的温度升高,故CD错误。
故选B。
4.下列说法正确的是( )
A.判断晶体与非晶体主要方法是看是否在物理性质上各向异性
B.液晶是特殊晶体,既具有液体流动性,又具有晶体的各向异性
C.液体表面层分子间距离大于内部分子间距离致使液面各部分存在引力是产生表面张力原因
D.焦耳是法国物理学家,主要贡献是焦耳定律和热功当量
【答案】C
【详解】A.晶体在物理性质上具有各向异性;而各向同性不一定是非晶体,有可能是多晶体,因此是否具有各向异性不能判断晶体与非晶体,故A错误;
B.液晶是一种兼具液体的流动性和晶体的各向异性的特殊物质,并不是晶体,故B错误;
C.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,分子之间的作用力表现为引力,所以液体表面存在表面张力,故C正确;
D.焦耳是英国物理学家,故D错误。
故选C。
5.家庭和饭店安全使用煤气罐很重要。将一定质量的天然气封闭在罐中,在使用过程中,罐内气体质量不断减少,气体可视为理想气体,假设气体温度不变。则( )
A.罐内剩余气体的压强变大
B.单位时间内撞击在煤气罐单位面积上的分子数增多
C.气体对外界做功,罐内剩余气体从外界吸收热量
D.气体的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都增大
【答案】C
【详解】A.根据克拉伯龙方程有
罐内气体质量减小,式中n减小,温度不变,剩余气体体积一定,可知罐内剩余气体的压强减小,A错误;
B.温度不变,气体分子运动的平均速率不变,剩余气体体积不变,气体质量减小,气体分子分布的密集程度减小,则单位时间内撞击在煤气罐单位面积上的分子数减少,B错误;
C.漏气过程中,气体膨胀对外界做功,根据
温度不变,气体内能不变,可知,罐内剩余气体从外界吸收热量,C正确;
D.罐内气体温度不变,气体分子的平均速率不变,D错误。
故选C。
6.一定质量的理想气体从状态a开始,经,,三个过程后回到初始状态a,其图像如图所示。已知、、,下列说法正确的是( )
A.气体在过程中压强增大
B.气体在过程中从外界吸收的热量小于增加的内能
C.气体在过程中外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量
D.气体在过程中内能的减少量大于过程中内能的增加量
【答案】C
【详解】A.根据克拉伯龙方程有
则有
可知,气体在过程中图像中某点与坐标原点连线的斜率能够间接表示气体的压强,根据图像可知,在过程中图像中某点与坐标原点连线的斜率逐渐减小,则气体在过程中压强减小,A错误;
B.在过程中,气体发生等容变化,体积不变,气体与外界之间做功为零,温度升高,内能增大,根据热力学第一定律
可知,气体在过程中从外界吸收的热量等于增加的内能,B错误;
C.过程中,发生的时等温变化,温度不变,气体内能不变,体积减小,外界对气体做负功,根据热力学第一定律
可知,气体在过程中,外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量,C正确;
D.理想气体的内能由温度决定,根据图像可知气体在过程中温度的减少量等于过程中温度的增加量,则气体在过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量,D错误。
故选C。
7.关于热现象,下列说法正确的是( )
A.多晶体在熔化的过程中温度不变
B.布朗运动中越小的炭粒,受到撞击的分子越少,作用力越小,碳粒的不平衡性表现得越不明显
C.绝热密闭容器中一定质量理想气体的体积增大,其内能一定减少
D.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能一定不同
E.绕地球飞行的宇宙飞船中的物体处于完全失重状态,但飞船内的气体对飞船内壁仍有压强
【答案】ACE
【详解】A.多晶体在熔化的过程中温度不变,选项A正确;
B.布朗运动中越小的炭粒,受到撞击的分子越少,碳粒的不平衡性表现得越明显,即炭粒的运动表现为越剧烈,选项B错误;
C.绝热密闭容器中一定质量理想气体的体积增大,气体对外做功,因Q=0,则其内能一定减少,选项C正确;
D.内能不同的物体,温度可能相同,即它们分子热运动的平均动能可能相同,选项D错误;
E.气体压强是由于大量的气体分子对器壁频繁的碰撞产生的,则绕地球飞行的宇宙飞船中的物体处于完全失重状态,但飞船内的气体对飞船内壁仍有压强,选项E正确。
故选ACE。
8.密闭在钢瓶中的理想气体,如图所示是该气体在a、b状态时的分子速率分布图象。下面关于a、b状态的叙述,正确的是( )
A.Ta>Tb
B.pa
D.从状态a到状态b,所有气体分子的动能都增大了
【答案】BC
【详解】A.根据图像可知,b的图像“腰粗”,速率较大的分子占据比例较大,可知Ta
pa
C.在状态a时,对应的温度较低,则气体分子的平均动能小,选项C正确;
D.从状态a到状态b,分子平均动能变大,但不是所有气体分子的动能都增大,选项D错误。
故选BC。
9.一定质量的密闭理想气体先经过一段等压变化,在经过一段等容变化,最后经历一段等温变化回到初始状态。这一过程的图如图所示,下列分析正确的是( )
A.状态下单位时间单位面积上气体分子碰撞次数比状态下的大
B.状态下单位时间单位面积上气体分子碰撞次数比状态下的小
C.过程中气体吸收的热量小于过程中气体释放的热量
D.过程中气体吸收的热量大于过程中气体释放的热量
【答案】AD
【详解】AB.根据题意可知状态温度相等,压强关系为
所以a状态下单位时间单位面积上气体分子碰撞次数比状态下的大,故A正确,B错误;
CD.根据题意可知状态温度相等,则内能相等,过程体积不变,气体对外做功为零,对过程由热力学第一定律得
可得
故C错误,D正确。
故选AD。
二、能量守恒定律
10.如图所示,这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水,用手把鸟嘴浸到水里,“喝”了一口后,又直立起来。之后,无需人的干预,小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水,然后又会直立起来。就这样周而复始,小鸟不停地点头“喝”水,则下列说法正确的是( )
A.饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能
B.水杯中的水干了之后,小鸟还能点头“喝”水
C.这种玩具饮水鸟是一架永动机
D.此现象违背了热力学第二定律
【答案】A
【详解】A.玩具饮水鸟的内部结构如图所示
其原理是先在鸟嘴上滴一些水,水分蒸发后吸热使得头部气压小于肚子中的气压,从而使肚子中的部分液体压入头部,使重心上移,鸟的身体变得不稳定而发生倾斜,倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面,从而使头部的液体又回流到肚子中,使鸟的身体再回到开始的竖直状态,而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水,之后鸟回到竖直状态后,鸟嘴的水分蒸发,重复前方的运动,即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能,A正确;
B.根据上述可知,当水杯中的水干了之后,由于不能形成头部和肚子的压强差,小鸟不能再上下运动,即小鸟不能点头“喝”水,B错误;
C.这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律,不是一架永动机,C错误;
D.根据上述可知,此现象没有违背热力学第二定律,D错误。
故选A。
11.根据热力学定律和能量守恒,下列说法中正确的是( )
A.空调在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
B.通过采用先进技术,热机可以实现把燃料产生的内能全部转化为机械能
C.在密闭的房间里,把正常工作的冰箱门打开,可以使房间降温
D.在密闭的房间里,把正常工作的冰箱门打开,房间温度不会有任何变化
【答案】A
【详解】A.空调在制冷过程中,把室内的热量向室外释放,消耗电能,产生热量,则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,A正确;
B.根据热力学第二定律可知,即使通过采用先进技术,热机也不能够实现把燃料产生的内能全部转化为机械能,B错误;
CD.冰箱的工作原理是将里面的热量吸收到外面使内部的温度降低,并且自身工作也会消耗电能产生热量,所以当冰箱在密闭的房间里并打开,此时冰箱内外部相通,所以无法降温,由于冰箱本身工作消耗电能会产生热量,所以房间温度会升高,CD错误。
故选A。
12.下列说法正确的是( )
A.单晶体有确定的熔点,而多晶体没有确定的熔点
B.水和空气接触处形成“表面层”,其中的水分子距离大于水内部分子距离
C.给自行车打气时,向下压越来越费力,原因是要克服气体分子间的斥力作用
D.教材中的“饮水小鸭”实验说明“永动机”可以制成
【答案】B
【详解】A.单晶体有确定的熔点,多晶体也有确定的熔点,选项A错误;
B.水和空气接触处形成“表面层”,其中的水分子距离大于水内部分子距离,分子力表现为引力,选项B正确;
C.给自行车打气时,向下压越来越费力,原因是大气压作用的缘故,与气体分子间的斥力无关,选项C错误;
D.教材中的“饮水小鸭”实验违背能量守恒定律,即该“永动机”不可以制成,选项D错误。
故选B。
13.下列说法正确的是( )
A.气体吸收了热量,其温度一定升高
B.第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律
C.对于确定的液体和确定材质的毛细管,管的内径越细,毛细现象越不明显
D.晶体均有规则的几何形状
【答案】B
【详解】A.气体吸收了热量,可能同时对外做功,气体的温度不一定升高,故A错误;
B.第一类永动机不可能造成的原因是违反了能量守恒定律,故B正确;
C.对于确定的液体和确定材质的毛细管,管的内径越细,毛细现象越明显,故C错误;
D.单晶体有规则的几何形状,多晶体没有规则的几何形状,故D错误。
故选B。
14.能源是社会发展的基础。下列关于能量守恒和能源的说法正确的是( )
A.能量是守恒的,能源是取之不尽,用之不竭的
B.能量的耗散反映了能量是不守恒的
C.开发新能源,是缓解能源危机的重要途径
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小,形成“能源危机”
【答案】C
【详解】A.能量是守恒的,能源是能够提供可利用能量的物质,并不是取之不尽,用之不竭的,故A错误;
B.能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量,能量守恒定律是自然界的规律之一,故B错误;
C.开发新能源,是缓解能源危机的重要途径,故C正确;
D.对能源的过度消耗将形成“能源危机”,但自然界的能量不变,故D错误。
故选C。
15.压缩空气储能(CAES)是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术,绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中,比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作,这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解,下列说法正确的是( )
A.绝热压缩空气,分子平均动能不变
B.绝热压缩空气,温度升高,气体内能一定增大
C.该方式能够将压缩空气储能的效率提升到
D.压缩空气推动发电机工作,是气体对外做功,内能增大
【答案】B
【详解】AB.绝热压缩空气前后,外界对气体做功,根据热力学第一定律,内能增大,温度升高,分子平均动能增大,选项A错误,选项B正确;
C.压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程,任何转换过程效率都不可能达到,选项C错误;
D.压缩空气膨胀推动发电机工作,是气体体积增大对外做功,根据热力学第一定律可知,内能减少,选项D错误。
故选B。
16.下列说法正确的是( )
A.当分子间距离增大时,分子间的引力增大,斥力减小
B.能源危机指能量的过度消耗导致自然界的能量不断减少
C.内能相等的两个物体相互接触,也可能发生热传递
D.并不是所有晶体的物理性质都表现为各向异性,但所有晶体都有固定的熔点
E.地球大气的各种气体分子中氢分子质量小,其平均速率较大,更容易挣脱地球吸引而逃逸,因此大气中氢含量相对较少
【答案】CDE
【详解】A.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都减小,A错误;
B.能源危机指能量的过度消耗导致自然界可利用的能量不断减少,但总能量是守恒的总能量并没有减少,B错误;
C.内能相等,有可能温度不同,温度不同就可以热传递,C正确;
D.单晶体各向异性,多晶体各向同性,所有的晶体都有固定的熔点,D正确;
E.温度是分子平均动能的量度,温度越高,分子平均动能越大,质量越小速度越大,氢分子质量小,其平均速率较大,更容易挣脱地球吸引而逃逸,因此大气中氢含量相对较少,E正确。
故选CDE。
17.关于能量,下列说法中正确的是( )
A.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
B.因为能量守恒,所以“永动机”是存在的
C.我们要节约能源的根本原因是能量在数量上减少了
D.由于能量转化过程符合能量守恒定律,所以不会发生能源危机
【答案】A
【详解】A.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源,A正确;
B.因为能量守恒,所以不消耗能量而对外做功的“永动机”是不存在的,B错误;
C.我们要节约能源的根本原因是可利用能源的数量在不断减少,能量的总量是不变的,C错误;
D.虽然能量守恒,但是能量转化具有方向性,同时可利用能源在逐渐减少,D错误。
故选A。
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