2021版高考物理一轮复习热学第3讲热力学定律与能量守恒训练3含解析选修3_3.doc

热力学定律与能量守恒1.(多选)(2020贵阳模拟)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e,其中ba的延长线经过原点,bc连线与横轴平行,de连线与纵轴平行下列说法正确的是 (　　)A.ab过程中气体分子热运动平均动能增加B.bc过程中气体分子单位时间内撞击容器壁次数不变C.cd过程中气体从外界吸热大于气体内能增量D.状态a的气体体积比状态d的气体体积小E.de过程中气体对外放出热量,内能不变【解析】选A、C、Dab过程气体温度升高,分子平均动能增大,故A正确bc过程气体分子平均动能增大,为保持压强不变,单位时间内气体分子与容器壁碰撞次数应减少,故B错误cd过程气体体积增大,故对外做功,又温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量且大于内能增量,故C正确连接Od,可看出Od斜率小于Oa斜率,故状态a的气体体积比状态d的气体体积小,故D正确de过程气体体积增大,对外做功,因温度不变,内能不变,则气体从外界吸收热量,故E错误2.一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p-T图像如图所示。

其中对角线ac的延长线过原点O下列判断错误的是 (　　)A.气体在a、c两状态的体积相等B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C.在过程d→a中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功D.在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功【解析】选C根据理想气体状态方程pVT=C,结合p-T图像上点与原点连线的斜率等于CV分析体积的变化,判断做功情况,由热力学第一定律进行分析根据理想气体状态方程pVT=C得p=CTV,p-T图像的斜率k=CV,a、c两点在同一直线上,即a、c两点是同一等容线上的两点,体积相等,故A正确;理想气体在状态a的温度大于状态c的温度,理想气体的内能只与温度有关,温度高,内能大,故气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能,故B正确;在过程d→a中,等压变化,温度升高,内能增大ΔU>0,体积变大,外界对气体做负功即W<0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,Q>|W|,所以在过程d→a中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,故C错误;在过程b→c中,等压变化,温度降低,内能减小ΔU<0,体积减小,外界对气体做功,根据pVT=C,即pV=CT知,d→a过程中,气体对外界做功,Wbc=pΔVbc=CΔTbc,因为|Wda|=|p′ΔVda|=|CΔTda|,所以|Wbc|=|Wda|,在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功,故D正确。

3.(多选)(2020玉林模拟)关于热力学定律,下列说法正确的是 (　　)A.气体向真空的自由膨胀是不可逆的B.理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收的热量全部用于对外做功C.空调机既能制热又能制冷,说明热传递不存在方向性D.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能E.一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,分子平均动能不变,其分子之间的势能增加【解析】选A、B、E根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的,故A正确理想气体在等温膨胀过程中气体的内能没有变,所以把吸收的热量全部用于对外做功,故B正确 空调机既能制热又能制冷,但是要耗电,即热传递有方向性,热量只能自发地由高温物体传向低温物体,故C错误 根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,即使对内燃机不断改进,也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能,故D错误 温度是分子的平均动能的标志,一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,吸收热量,温度不变,其分子的平均动能不变,吸收的热量增加了分子之间的势能,故E正确4.(多选)如图所示,甲、乙装置中的相同透明容器装有等质量的空气,所连接的U形管内的液柱可以反映空气温度的变化,小李将两套装置分别接到电压相同的电源上,来探究“电流通过导体产生的热的多少与什么因素有关”,对此下列说法正确的是 (　　)A.甲实验装置是为了探究电流产生热的多少与电阻的关系B.乙实验装置是为了探究电流产生热的多少与电流的关系C.甲实验装置容器外电阻的作用是使通过两容器内电阻的电流不相等D.乙实验装置中左管的液面上升得比右管慢【解析】选C、D。

由图可知,甲图中右侧是两个5 Ω的电阻并联,再后与左侧的5 Ω的电阻串联,根据串联电路的特点可知,左右两部分的电流虽然相等,但右侧对气体加热的电阻丝上的电流只有左侧电流的一半;所以左右两侧加热电阻的电阻值虽然相等,但流过电阻的电流值不同,所以甲实验装置是为了探究电流产生热的多少与电流的关系故A错误;乙图中两个电阻值不同的电阻串联,分别对两个容器加热,根据串联电路的特点可知,两部分的电流是相等的,但电阻值不同,所以乙实验装置是为了探究电流产生热的多少与电阻的关系故B错误;由A的分析可知,甲实验装置容器外电阻的作用是使通过两容器内电阻的电流不相等,从而可以探究电流产生热的多少与电流的关系故C正确;乙图中两个电阻值不同的电阻串联,两部分的电流是相等的,根据:P=I2R可知,右侧的电功率较大,则右侧气体的温度升高快,压强增加快,所以乙实验装置中左管的液面上升得比右管慢故D正确故选C、D补偿训练】(多选)如图所示,A、B两点表示一定质量的理想气体的两个状态,当气体自状态A变化到状态B时 (　　)A.分子的速率分布曲线发生变化B.单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数目增多C.有可能经过体积减小的过程D.外界必然对气体做正功E.气体必然从外界吸热【解析】选A、C、E。

因为气体温度升高,分子的平均动能增加,气体分子的速率分布曲线发生变化,故A正确;温度升高会导致压强增大,而B状态的压强小于A状态的压强,故单位体积内的气体分子数目应减小,故B错误;由于没有限制状态A变化到状态B的过程,所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态,故C正确;因为气体体积增大,所以是气体对外做功,故D错误;因为气体对外界做功,而气体的温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知,气体一定从外界吸热,故E正确 4 -。