練案[35]第十二章熱學第3講熱力學定律與能量守恒定律一、選擇題(本題共10小題，1～4題為單選，5～10題為多選)1．下列關(guān)于內(nèi)能與熱量的說法中，正確的是eq\x(導學號21993311)(D)A．馬鈴薯所含熱量高B．內(nèi)能越大的物體熱量也越多C．熱量總是從內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體D．熱量總是從溫度高的物體流向溫度低的物體[解析]物理學中的熱量是過程量，不是狀態(tài)量，不能像內(nèi)能那樣蘊含在物體中，選項A錯誤；物體的內(nèi)能與熱量之間，在數(shù)量上沒有必然聯(lián)系，選項B錯誤；兩物體之間熱量的傳遞方向只與它們的溫度有關(guān)，與它們的內(nèi)能無關(guān)，選項C錯誤，D正確。2．(2018·上海松江區(qū)模擬)關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化，下列說法中不正確的是eq\x(導學號21993312)(C)A．洗衣機把電能轉(zhuǎn)化為機械能B．燃氣熱水器把化學能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能C．太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．水力發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能[解析]洗衣機中電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能，選項A正確；燃氣熱水器把燃料的化學能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，選項B正確；太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，選項C錯誤；水力發(fā)電機把水流的機械能轉(zhuǎn)化為電能，選項D正確。本題選不正確的，故選C。3．(2018·福建龍海質(zhì)檢)關(guān)于能量轉(zhuǎn)化與守恒的理解，下列說法中正確的是eq\x(導學號21993313)(B)A．凡是能量守恒的過程就一定會發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化B．摩擦生熱的過程是不可逆過程C．熱傳遞的過程不存在方向性D．由于能量的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會發(fā)生能源危機[解析]凡是能量守恒的過程可能發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化，也可能發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，A不符合題意。摩擦生熱的過程是不可逆的，例如鉆木可以取火，但不能用火得到木頭，B符合題意。熱傳遞是有方向性的，熱量從溫度高的物體傳向溫度低的物體，或從同一個物體溫度高的部分傳向溫度低的部分，C不符合題意。由于能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化是有方向性的，雖然能量守恒，但是還會產(chǎn)生能源危機，D不符合題意。4．在如圖所示的p－V圖象中，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B時，從外界吸收熱量420J，同時膨脹對外做功300J。當氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時，外界壓縮氣體做功200J，則在此過程中eq\x(導學號21993314)(B)A．氣體吸收熱量320J B．氣體放出熱量320JC．氣體既不吸收也不放出熱量 D．氣體吸收和放出的熱量相等[解析]一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B時，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，根據(jù)題意，Q＝420J，W＝－300J，所以ΔU＝420J－300J＝120J。因ΔU>0，故氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B內(nèi)能增加。若氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A，內(nèi)能就要減少120J，即ΔU＝－120J，又該過程中外界壓縮氣體做功200J，即W＝200J，根據(jù)ΔU＝W＋Q可得Q＝ΔU－W＝－120J－200J＝－320J，Q為負值，表示氣體放出熱量，選項B正確。5．(2018·吉林省實驗中學質(zhì)檢)關(guān)于分子動理論及熱力學定律的下列說法正確的是eq\x(導學號21993315)(BCE)A．氣體總是充滿容器，說明氣體分子間只存在斥力B．對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C．溫度越高布朗運動越劇烈，說明液體分子的運動與溫度有關(guān)D．物體的內(nèi)能增加，溫度一定升高E．熱量可以從高溫物體傳到低溫物體[解析]氣體總是充滿容器，是由于分子做擴散運動的原因，能說明分子做無規(guī)則運動，不能說明氣體分子間只存在斥力，選項A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，對于一定質(zhì)量的理想氣體，由于分子勢能可以忽略不計，所以溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大，選項B正確；溫度是分子平均動能的標志，而布朗運動能反映液體分子的無規(guī)則運動，所以溫度越高布朗運動越劇烈，說明液體分子的運動與溫度有關(guān)，選項C正確；物體內(nèi)能增加，可能是分子的勢能增大，而溫度不一定升高，如冰熔化的過程內(nèi)能增大而溫度不變，選項D錯誤；由熱力學第二定律可知，熱量可以從高溫物體傳到低溫物體，選項E正確。6．(2018·山東臨沂檢測)下列說法中正確的是eq\x(導學號21993316)(BDE)A．一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高時，每個氣體分子的速率都增大B．一定質(zhì)量的理想氣體溫度保持不變，其內(nèi)能就保持不變C．一定質(zhì)量的理想氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大D．第二類永動機無法制成是因為它違背了熱力學第二定律E．地面附近有一正在上升的空氣團(視為理想氣體)，它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該氣團在此上升過程中體積增大，溫度降低[解析]一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高時，分子的平均動能增大，但并不是每個分子的速率都增大，選項A錯誤；理想氣體不計分子勢能，故一定質(zhì)量的理想氣體溫度保持不變，其內(nèi)能就保持不變，選項B正確；一定質(zhì)量的理想氣體吸收熱量，如果同時對外做功，則內(nèi)能不一定增加，選項C錯誤；第二類永動機不違背能量守恒定律，其無法制成是因為它違背了熱力學第二定律，選項D正確；地面附近有一正在上升的空氣團(視為理想氣體)，它與外界的熱交換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低，則根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，該氣團在此上升過程中體積增大，溫度降低，選項E正確。7．(2018·湖北部分重點中學聯(lián)考)如圖，導熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中，汽缸內(nèi)壁光滑。現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動一段距離，在此過程中，環(huán)境溫度保持不變，則下列說法正確的是eq\x(導學號21993317)(CDE)A．水平外力F保持不變B．水平外力F逐漸減小C．單位時間碰撞汽缸壁單位面積的分子數(shù)減少D．氣體是從單一熱源吸熱，并且全部用來對外做功E．活塞克服大氣壓力做功的功在數(shù)值上等于水平外力F做的功與氣體從外界吸收的熱量之和[解析]氣體等溫膨脹，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，可知氣壓不斷減小，故內(nèi)外壓力差變大，F(xiàn)方向向左，故F逐漸變大，選項A、B錯誤；氣體的體積增大，分子數(shù)密度減小，氣體分子的平均速率不變，所以單位時間內(nèi)汽缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少，選項C正確；汽缸中氣體從單一熱源吸收熱量，全部用來對外做功，但由于此過程中外力F的大小變化了，不違反熱力學第二定律，選項D正確；根據(jù)能量守恒定律可知活塞克服大氣壓力做的功在數(shù)值上等于水平外力F做的功與氣體從外界吸收的熱量之和，選項E正確。8．(2018·山西重點中學協(xié)作體期中)下列說法不正確的是eq\x(導學號21993318)(ABD)A．在冬季，剩有半瓶熱水的暖水瓶經(jīng)過一個夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時覺得很緊，不易拔出，是因為白天氣溫升高，大氣壓強變大B．一定質(zhì)量的理想氣體，先等溫膨脹，再等壓壓縮，其體積必小于起始體積C．布朗運動就是液體分子的運動這種說法是錯誤的D．晶體在熔化過程中所吸收的熱量，將主要用于既增加分子的動能，也增加分子的勢能E．在輪胎爆裂這一短暫過程中，氣體膨脹，溫度下降[解析]在冬天，裝有半瓶熱水的熱水瓶內(nèi)的上方空間大部分氣體是水蒸氣，經(jīng)過一段時間后，水蒸氣液化，即瓶內(nèi)的空氣變少，造成了瓶內(nèi)氣壓小于外界大氣壓，既軟木塞在內(nèi)外壓強差作用下被緊緊壓在瓶口，大氣壓強并沒有發(fā)生變化，選項A錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體，先等溫膨脹，即體積變大，壓強變小，然后等壓壓縮即壓強不變，體積變小，溫度降低，則壓強相對于初始狀態(tài)變小，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，p變小，T變小，則V可能變大、不變或變小，選項B錯誤；布朗運動是指懸浮在液體中的固體小顆粒的運動，不是液體分子的運動，選項C正確；晶體在熔化過程中溫度不變，而溫度是分子熱運動平均動能的標志，故吸收的熱量，將主要用于克服增加分子的勢能，而分子熱運動的平均動能不變，選項D錯誤；在輪胎爆裂這一短暫過程中，來不及吸熱，氣體膨脹對外做功，根據(jù)熱力學第一定律知內(nèi)能減小，溫度降低，選項E正確。本題選不正確的，故選A、B、D。9．(2018·山東濰坊月考)下列有關(guān)熱現(xiàn)象分析與判斷正確的是eq\x(導學號21993319)(BCD)A．布朗運動是由于液體分子對固體小顆粒的撞擊不平衡引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對它的撞擊越多，布朗運動就越顯著B．在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，同時打開電冰箱和電風扇，兩電器工作較長時間后，房間內(nèi)的氣溫將會增加C．溫度升高，單位時間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)增多，液體繼續(xù)蒸發(fā)，飽和汽壓增大D．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程時，氣體壓強增大，從分子動理論觀點來分析，這是因為單位時間內(nèi)，器壁單位面積上分子碰撞的次數(shù)增多E．在一個大氣壓下，1g、100℃的水吸收2.26×103J熱量變?yōu)?g、100℃的水蒸氣，在這一個過程中，2.26×103[解析]布朗運動是由于液體分子對固體小顆粒的撞擊不平衡引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對它的撞擊越多，不平衡性越不明顯，布朗運動就越不顯著，選項A錯誤；夏天為了降低溫度同時打開電冰箱和電風扇，兩電器工作較長時間后，要消耗電能，故W>0，與外界無熱交換，故Q＝0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知房間內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，故房間內(nèi)的氣溫將升高，選項B正確；溫度升高，液體分子的平均動能增大，單位時間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)增多，原來的動態(tài)平衡要被破壞，液體就要繼續(xù)蒸發(fā)，飽和汽的密度增大，分子運動的平均動能也變大，所以飽和汽壓增大，選項C正確；由玻意耳定律可知氣體的體積減小，分子數(shù)密度增加，選項D正確；溫度是分子平均動能的標志，溫度不變分子平均動能不變，100℃的水變成同溫度的水蒸氣的過程要吸收熱量，平均動能不變，內(nèi)能增加，由于要對外做功，所以根據(jù)熱力學第一定律可知所吸收的熱量等于對外界做的功和物體內(nèi)能的增加量，吸收的熱量2.26×10310．(2018·河南許昌質(zhì)檢)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程。該循環(huán)過程中，下列說法正確的是eq\x(導學號21993320)(AB)A．A→B過程中，氣體對外界做功，吸熱B．B→C過程中，氣體分子的平均動能減小C．C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少D．D→A過程中，氣體吸熱[解析]A→B過程，體積增大，氣體對外界做功，W<0，氣體等溫變化，內(nèi)能不變，ΔU＝0，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體吸熱，Q>0，故A正確；B→C過程，氣體絕熱膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子平均動能減小，故B正確；C→D過程，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度增大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯誤；D→A過程，絕熱壓縮，Q＝0，故D錯誤。二、非選擇題11．(2018·江西贛中南五校月考)如圖所示，用質(zhì)量為m、橫截面積為S的可動水平活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封于懸掛在天花板上的汽缸中，當環(huán)境的熱力學溫度為T0時，活塞與汽缸底部的高度差為h0。由于環(huán)境溫度逐漸降低，活塞緩緩向上移動距離Δh。若外界大氣壓恒為p0，密封氣體的內(nèi)能U與熱力學溫度T的關(guān)系為U＝kT(k為正常數(shù))，汽缸導熱良好，與活塞間的摩擦不計，重力加速度為g，求此過程中：eq\x(導學號21993321)(1)外界對密封氣體做的功W；(2)密封氣體向外界放出的熱量Q。答案：(1)(p0S－mg)Δh(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S－mg－\f(kT0,h0)))Δh[解析](1)活塞緩緩移動的過程中，封閉氣體做等壓變化，有W＝pSΔh，其中pS＝p0S－mg，解得W＝(p0S－mg)Δh。(2)根據(jù)熱力學第一定律可知，該過程中氣體減少的內(nèi)能為ΔU＝Q＋W，由U＝kT可知ΔU＝kΔT，此處ΔT僅為數(shù)值。根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(h0S,T0)＝eq\f(h0－ΔhS,T0－ΔT)，解得Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S－mg－\f(kT0,h0)))Δh。12．(2018·重慶巴蜀中學月考)如圖所示，有一光滑的導熱性能良好的活塞C將容器分為A、B兩室，A室的容積為V0，B室的容積是A室的兩倍，A、B兩室分別放有一定質(zhì)量的理想氣體。A室上連有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計)，當兩邊水銀柱高度差為19cm時，兩室氣體的溫度均為T1＝300K。若氣體的溫度緩慢變化，當U形管兩邊水銀柱等高時，(外界大氣壓等于76cmHg)求：eq\x(導學號21993322)(1)此時氣體的溫度為多少？(2)在這個過程中B氣體的內(nèi)能如何變化？從外界吸熱還是放熱？(不需說明理由)答案：(1)240K(2)內(nèi)能減小，氣體對外放出熱量[解析](1)由題意知，氣體的狀態(tài)參量為初狀態(tài)，對A氣體：VA＝V0，TA＝T1＝300K，pA＝p0＋h＝95cmHg；對B氣體：VB＝2V0，TB＝T1＝300K，pB＝p0＋h＝95cmHg。末狀態(tài)，對A氣體：VA′＝V，pA′＝p0＝76cmHg；對B氣體：pB′＝p0＝76cmHg，VB′＝3V0－V，由理想氣體狀態(tài)方程對A氣體有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pA′VA′,T)，對B氣體有eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pB′VB′,T)。代入數(shù)據(jù)解得