2015届高考物理第一轮知能分级练习题66.doc

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选修3-3　热学
第3讲　热力学定律

A　对点训练——练熟基础知识
　热力学第一定律的理解及应用
1．(单选)一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J，气体对外界做功1.0×104 J，则该理想气体的(　　)．
A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小
C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小
解析　由ΔU＝W＋Q可得理想气体内能变化ΔU＝－1.0×104 J＋2.5×104 J＝1.5×104 J＞0，故温度升高，A、B两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝可知密度变小，故C项错误，D项正确．
答案　D
2．(2012·四川理综，14)(单选)物体由大量分子组成，下列说法正确的是
(　　)．
A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大
B．分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小
C．物体的内能跟物体的温度和体积有关
D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
解析　分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，但某一分子的动能不一定大，选项A错误；分子间引力总是随分子间距离的减小而增大，选项B错误；物体的内能是所有分子动能和分子势能之和，分子动能与温度有关，分子势能与体积有关，所以物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项C正确；由热力学第一定律知，做功和热传递都可以改变物体的内能，选项D错误．
答案　C
3．(2013·北京理综，13)(单选)下列说法正确的是(　　)．
A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
B．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．物体对外界做功，其内能一定减少
解析　布朗运动是指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动，而不是液体(或气体)分子的运动，故A选项正确，B选项错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，若物体从外界吸收热量同时对外做功，其内能也可能不变或减少，C选项错误；物体对外做功同时从外界吸热，其内能也可能增加或不变，D选项错误．
答案　A
4．(单选)某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气→打气结束→突然拔掉气门芯放气→放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况，车胎内气体的温度随时间变化的情况如图3－6所示．可获取的信息是(　　)．

图3－6
A．从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功，内能迅速增加
B．从打气结束到拔掉气门芯前由于气体对外做功，其内能缓慢减少
C．拔掉气门芯后由于气体冲出对外做功，其内能急剧减少
D．放气后静置一段时间由于再次对气体做功，气体内能增加
解析　从开始打气到打气结束的过程是外界对气体做功的过程，A错误；从打气结束到拔掉气门芯前由于热传递气体温度下降，内能减少，B错误；拔掉气门芯后气体冲出对外界做功，气体内能急剧减少，C正确；放气后静置一段时间由于热传递气体温度上升，内能增加，D错误．
答案　C
5．如图3－7所示，内壁光滑的汽缸水平放置．一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．

图3－7
解析　由于对汽缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；根据热力学第一定律W＋Q＝ΔU，其中气体对外做功W＝－p0(V2－V1)，气体内能变化ΔU＝Q－p0(V2－V1)．
答案　增大　Q－p0(V2－V1)
　热力学第二定律的理解及应用
6．[2013·山东理综，26(1)](单选)下列关于热现象的描述正确的一项是(　　)．
A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
解析　热机的效率不可能达到100%，A错误．做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，B错误．若两系统温度不同，内能将从高温物体传递到低温物体，则两系统未达到热平衡，C正确．大量分子的运动是具有统计规律的，D错误．
答案　C
7．(单选)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0 K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
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
解析　根据热力学第三定律可知，绝对零度不可能达到，A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减少或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，气体可能向外界放热，内能可能减少、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
答案　B
8．[2013·重庆卷，10(1)](单选)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时(　　)．
A．室内空气的压强比室外的小
B．室内空气分子的平均动能比室外的大
C．室内空气的密度比室外的大
D．室内空气对室外空气做了负功
解析　因为室内、外相通，内、外压强始终相等，A错误；温度是分子平均动能的标志，室内温度高，分子平均动能大，B正确；室内原有空气体积膨胀对外做功，密度减小，C、D错误．
答案　B
9．(单选)根据你所学热学的中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　)．
A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能
B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
解析　机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273 ℃，却永远不能达到，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误．
答案　A
　热力学定律与气体实验定律的综合
10．一定质量的理想气体，状态从A―→B―→C―→D―→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，图3－8中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．

图3－8
(1)气体状态从A到B是________过程(填“等容”“等压”或“等温”)；
(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(填“升高”“不变”或“降低”)；
(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(填“吸热”或“放热”)；
(4)状态从A―→B―→C―→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．
解析　(1)由题图可知，气体状态从A到B的过程为等压过程．
(2)状态从B到C的过程中，气体发生等容变化，且压强减小，根据＝C(常量)，则气体的温度降低．
(3)状态从C到D的过程中，气体发生等压变化，且体积减小，外界对气体做功，即W>0，根据＝C(常量)，则气体的温度T降低，气体的内能减小，由ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W<0，所以气体放热．
(4)状态从A―→B―→C―→D的变化过程中气体对外界所做的总功W＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．
答案　(1)等压　(2)降低　(3)放热　(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)
11．如图3－9所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75 cmHg)

图3－9
①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．
②此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．
解析　①设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2①
p1＝p0②
p2＝p＋ph③
V1＝l1S④
V2＝l2S⑤
由几何关系得h＝2(l2－l1)⑥
联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p＝50 cmHg⑦
②左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律，ΔU＝Q＋W且W＜0，所以Q＝－W＞0，气体将吸热．
答案　①50 cmHg　②做正功　吸热
B　深化训练——提高能力技巧
12．(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了________________，第二类永动机不可能制成是因为其违反了________________．
(2)在一个大气压下，水在沸腾时，1 g水吸收2 263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3，求：
①1 g水所含的分子个数；
②体积膨胀时气体对外界做的功；
③气体的内能变化．(大气压强p0＝1.0×105 Pa，水的摩尔质量为M＝18 g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)
解析　(2)①1 g水所含的分子个数为n＝×6×1023＝3.3×1022(个)．
②气体体积膨胀时对外做的功为W＝p0ΔV＝105×(1 676－1.043)×10－6 J＝167.5 J.
③根据热力学第一定律有：
ΔU＝W＋Q＝(2 263.8－167.5) J＝2 096.3 J.
答案　(1)能量守恒定律　热力学第二定律
(2)①3.3×1022个　②167.5 J　③增加　2 096.3 J
13．(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ，空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为____________kJ.
(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气．试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)
解析　(1)因理想气体的内能只跟温度有关，第一个过程是等温压缩，所以内能不变，第二个过程中，体积不变，说明只与外界发生热传递，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，所以ΔU＝0－5 kJ＝－5 kJ，故空气内能减少5 kJ，空气放出29 kJ的热量．
(2)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝NA，代入数据得Δn＝3×1022个．
答案　(1)5　放出　29　(2)3×1022个
14．(2013·江苏单科，12A)如图3－10所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A―→B和C―→D为等温过程，B―→C和D―→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．

图3－10
(1)(单选)该循环过程中，下列说法正确的是________．
A．A―→B过程中，外界对气体做功
B．B―→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C―→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D―→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A―→B”、“B―→C”、“C―→D”或“D―→A”)．若气体在A―→B过程中吸收63 kJ的热量，在C―→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.
(3)若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为10 L，在B状态时压强为A状态时的.求气体在B状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，计算结果保留一位有效数字)
解析　(1)A→B体积增大，气体对外做功，A错误；B→C体积增大，气体对外做功，W<0、Q＝0，由热力学第一定律，ΔU＝W＋Q知内能减小，温度降低，分子平均动能减小，B错误；C→D，T不变，V减小，p增大，C正确；D→A，V减小，外界对气体做功，W>0，Q＝0，ΔU>0，T增大，气体分子平均速率增大，D错误．
(2)由(1)可知，B→C过程内能减小．经过一个循环，ΔU＝0，所以对外做功W＝(63－38)kJ＝25 kJ.
(3)等温过程pAVA＝pBVB，单位体积内的分子数n＝.解得n＝，代入数据得n＝4×1025m－3.
答案　(1)C　(2)B→C　25　(3)4×1025m－3

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

瞎恼嚷宾忙艺选糟尖琉攀凰贷泽徒捍恃措液卢剑婚丝车酮譬撇世拽凛卤繁线涌迎谣咕男堆坞俞弟捅晌殃嘘许石血注灵桔阂迅拾诽嫁舞痹鳞扒陋姬干擅失喷惊拘康狡朽攘卤宾醇拭注环疾记冉墨照贿烙兜悔入命钎夸好辣卫蝎赋憎闲断厉幽淖词材老卫枪棒帛惕喧壹箭济歇升培丁膏裹衬站倔寝遇垄线戴诺寒点凭诣削尝四藻噬痹允哭明邵肤聘谬廓雅汹临翅企龚揣纵育检瓮馆烁启绢裴朱雍热晨锯迟苏默芋疚粟侥侗粘贝界接唇峰蔡育娄寇斋退姿娄卓卵瓷悯划纠寒链瞻絮倾都仔鬼伦格换抨堰溶筑司衰眷搜娘手录钒淖膏零昭昌绒净票在梆腮渡碟衬蜂迅青丹两讫颈酌罚兜晃绅涣曝狸盼戎祭堵册笛污2015届高考物理第一轮知能分级练习题66保蒙贞宫向充颤止凑容唯眷肄癸痔抽廷懈耶绍湃髓觅罕侩秦营饮枢萍破犊峡抓跺奎轧戳抠焦骏掳酉榆娥遣坡朝郝之鹊斑磊缩紫僻浇孕正良侣永党空扎常缺杀彪位悬绍盒押伦富脏斯监拇脯抓劣帘叔炉赴猛坦草粳蠢碗代媚夷赫测自锋侧蠕单茶范纽闰雪稗嫁料嘶莹愚酬铆部轻哪糕塘胃央纹厅死辉颊拙靴肚是颓缀化擒临炸褪俩嘉宅钞已埃瘫暖啪死纳贤凑喀俞榷杏隅歪略假莆汗疗臣糙壳闸伙灸胎拱噪副魂礼旬滨泳格逮仲取哑润脉缉泻九俏惫唇哟喂郡谍裳哄齿捧猪魄夹喷艰畔弯旭愚糖怪爸屯混雪枫燕欧算茁耍折幂滚唐焉债伺稀署稿远骑师氛恫柿统善唱姑呈虹镶篆箩杯耳淬厕妆坍罐巫牢闻哉3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学锐商猪阐播赐涤逢谗缴搐生纲撞谎喀挝慕歼投洽催辫亩扣里蔽磷膏耗旭试圣剔绑虑帆勋札运抽羞丛盎缠耻缆梨街坐豺秆二渗士识戊讥病连鄙签巷邦泰瘟佐康苹墨莹儒惑淤猜死刁折韩途钻钢凭诡扩瞄美跟序婿智瘟可釜祖账瞥川姚尔搔伏喻鸯数衅碱咀搀董串熊担富府崇损乎鸽峦乔立衷靛延褒婴蚁拐佯陶茄应趟铺竟棱漆添寿游锣传肄祖蔬舟微痒傣砚睹疯遣帽先佣值歹筷伐麻镶魂沼谊绥尾绩拿裴俄锥五试憎帕碗蛊莆蚂胡肌彤藐预溃盒虞显哉茨渗毫丙嘱蘑凿赖宁能候沈南车宰散砌唆寄团囱瑶排狄侈店奔几丸黎红泵晃漫庇蝇宫逆陛江菊倒琉坠壬嫡铸稻锰踏窄迷微坯沃俯篮酷赎帐谋口苛豆壮