PAGE第1頁共6頁課時跟蹤檢測（四十三）熱力學定律與能量守恒定律1．關于氣體的內能，下列說法正確的是()A．質量和溫度都相同的氣體，內能一定相同B．氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內能越大C．氣體被壓縮時，內能一定增大D．一定量的某種理想氣體的內能只與溫度有關解析：選D質量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動能相同，但是不同的氣體，其摩爾質量可能不同，則分子個數可能不同，所以分子總動能不一定相同，A錯誤；宏觀運動和微觀運動沒有關系，所以宏觀運動速度大，內能不一定大，B錯誤；氣體被壓縮，同時對外放熱，根據熱力學第一定律知內能可能不變，C錯誤；理想氣體的分子勢能為零，所以一定量的某種理想氣體的內能只與分子平均動能有關，而溫度是分子平均動能的標志，D正確。2．(多選)關于能量和能量守恒，下列表述正確的是()A．能量可以從一種形式轉化為另一種形式B．能量可以從一個物體轉移到另一個物體C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．滿足能量守恒定律的物理過程一定能自發進行解析：選AB根據能量守恒定律，能量可以從一種形式轉化為另一種形式，也可以從一個物體轉移到另一個物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質會下降，故依然要節約能源，C錯誤；自然界的宏觀熱現象的過程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發進行，D錯誤。3．(多選)對于熱力學第一定律和熱力學第二定律的理解，下列說法正確的是()A．一定質量的氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收120J的熱量，則它的內能增大20JB．物體從外界吸收熱量，其內能一定增加；物體對外界做功，其內能一定減少C．第二類永動機違反了熱力學第二定律，沒有違反熱力學第一定律D．熱現象過程中不可避免地出現能量耗散現象，能量耗散符合熱力學第二定律解析：選ACD根據熱力學第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，選項A正確；根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界吸收熱量，其內能不一定增加，物體對外界做功，其內能不一定減少，選項B錯誤；第二類永動機沒有違反能量守恒定律，熱力學第一定律是能量轉化和守恒定律在熱學中的反映，因此第二類永動機沒有違反熱力學第一定律，不能制成是因為它違反了熱力學第二定律，選項C正確；能量耗散過程體現了宏觀自然過程的方向性，符合熱力學第二定律，選項D正確。4．(多選)如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環。在蒸發器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是()A．熱量可以自發地從冰箱內傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律解析：選BC熱力學第一定律是熱現象中內能與其他形式能的轉化規律，是能量守恒定律的具體表現，適用于所有的熱學過程，故C項正確，D項錯誤；由熱力學第二定律可知，熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助，電冰箱把熱量從低溫的內部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故B項正確，A項錯誤。5．(多選)一定量的理想氣體從狀態a開始，經歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態，其p-T圖像如圖所示。其中對角線ac的延長線過原點O。下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態的體積相等B．氣體在狀態a時的內能大于它在狀態c時的內能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功解析：選ABD由ac的延長線過原點O知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態的體積相等，選項A正確；理想氣體的內能由其溫度決定，故在狀態a時的內能大于在狀態c時的內能，選項B正確；過程cd是等溫變化，氣體內能不變，由熱力學第一定律知，氣體對外放出的熱量等于外界對氣體做的功，選項C錯誤；由理想氣體狀態方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd。設過程bc中壓強為p0＝pb＝pc，過程da中壓強為p0′＝pd＝pa。由外界對氣體做功W＝p·ΔV知，過程bc中外界對氣體做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過程da中氣體對外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項D正確。6.(2021·寧德模擬)(多選)我國航天員漫步太空已變成現實。已知飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進入航天器后要“升壓”，飛船專門用來完成此功能的艙叫“氣閘艙”，其原理圖如圖所示，相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內為真空，整個系統與外界沒有熱交換，打開閥門K后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡。若將此氣體近似看成為理想氣體，則下列說法正確的是()A．氣體體積膨脹，對外做功，內能減小B．氣體體積變大，氣體分子單位時間對艙壁單位面積碰撞的次數將變少C．氣體并沒有對外做功，氣體內能不變D．B中氣體不可能自發地全部退回到A中解析：選BCD氣體自由膨脹，沒有對外做功，故內能不變，溫度也不變，故A錯誤，C正確；一切宏觀熱現象均具有方向性，故B中氣體不可能自發地全部退回到A中，故D正確；根據eq\f(pV,T)＝C可知當T不變、V增大時，p減小，故氣體分子單位時間對艙壁單位面積碰撞的次數將變少，B正確。7．(2020·山東等級考)一定質量的理想氣體從狀態a開始，經a→b、b→c、c→a三個過程后回到初始狀態a，其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態的坐標分別為a(V0,2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0,2p0)。以下判斷正確的是()A．氣體在a→b過程中對外界做的功小于在b→c過程中對外界做的功B．氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c過程中從外界吸收的熱量C．在c→a過程中，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D．氣體在c→a過程中內能的減少量大于b→c過程中內能的增加量解析：選C氣體在a→b過程中體積增大，氣體對外做功，在b→c過程中體積增大，氣體對外做功，根據p-V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功可知，在這兩個過程中氣體對外做的功相等，選項A錯誤；氣體在a→b過程中體積增大，氣體對外做功，由理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b兩個狀態溫度相等，內能不變，由熱力學第一定律可知吸收的熱量等于氣體對外做的功；氣體在b→c過程中體積增大，氣體對外做功，由理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，c狀態的溫度高于b狀態的溫度，內能增加，由熱力學第一定律可知吸收的熱量等于氣體對外做的功與內能增加量之和，即氣體在a→b過程中吸收的熱量小于氣體在b→c過程中吸收的熱量，選項B錯誤；氣體在c→a的過程中，體積減小，溫度降低，外界對氣體做功，內能減小，根據熱力學第一定律，外界對氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項C正確；由理想氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，a、b兩個狀態溫度相等，內能相等，所以氣體在c→a的過程中內能的減少量等于氣體在b→c過程中內能的增加量，選項D錯誤。8．(2021·廈門一模)如圖所示，上端帶卡環的絕熱圓柱形汽缸豎直放置在水平地面上，汽缸內部的高度為h，汽缸內部被厚度不計、質量均為m的活塞A和B分成高度相等的三部分，下邊兩部分封閉有理想氣體M和N，活塞A導熱性能良好，活塞B絕熱，兩活塞均與汽缸接觸良好，不計一切摩擦，N部分氣體內有加熱裝置，初始狀態溫度為T0，汽缸的橫截面積為S，外界大氣壓強大小為eq\f(mg,S)且保持不變。現對N部分氣體緩慢加熱。當活塞A恰好到達汽缸上端卡環時，N部分氣體從加熱裝置中吸收的熱量為Q，則該過程中N部分氣體內能的變化量為__________；活塞A恰好接觸汽缸上端卡環后，繼續給N部分氣體加熱，當M部分氣體的高度達到eq\f(h,9)時，則此時N部分氣體的溫度為________。解析：活塞A到達汽缸上端卡環前，氣體M和N均做等壓變化，活塞A、B之間的距離不變。當活塞A恰好到達汽缸上端卡環時，N部分氣體的壓強：pN2＝pM1＋eq\f(mg,S)＝p0＋eq\f(2mg,S)＝eq\f(3mg,S)N部分氣體增加的體積：ΔV＝eq\f(Sh,3)N部分氣體對外做功：W＝pN2·ΔV＝mghN部分氣體內能的變化量：ΔU＝Q－W＝Q－mgh。活塞A恰好接觸汽缸上端卡環后，繼續給N部分氣體加熱，氣體M做等溫變化，由玻意耳定律得：eq\f(2mg,S)·eq\f(h,3)S＝pM2·eq\f(h,9)S解得：pM2＝eq\f(6mg,S)此時N部分氣體的壓強：pN3＝pM2＋eq\f(mg,S)＝eq\f(7mg,S)N部分氣體的體積：VN3＝eq\f(8h,9)S對N部分氣體由理想氣體狀態方程得：eq\f(\f(3mg,S)·\f(h,3)S,T0)＝eq\f(\f(7mg,S)·\f(8h,9)S,TN3)解得：TN3＝eq\f(56,9)T0。答案：Q－mgheq\f(56,9)T09．(2020·江蘇高考)一定質量的理想氣體從狀態A經狀態B變化到狀態C，其p-eq\f(1,V)圖像如圖所示，求該過程中氣體吸收的熱量Q。解析：A→B過程，外界對氣體做的功W1＝p(VA－VB)B→C過程W2＝0根據熱力學第一定律得ΔU＝(W1＋W2)＋QA和C的溫度相等ΔU＝0代入數據解得Q＝2×105J。答案：2×105J10．(2021·寧德質檢)一定質量的理想氣體經歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環，該過程每個狀態視為平衡態，各狀態參數如圖所示。A狀態的壓強為1×105Pa，求：(1)B狀態的溫度；(2)完成一次循環，氣體與外界熱交換的熱量。解析：(1)理想氣體從A狀態到B狀態的過程中，壓強保持不變，根據蓋—呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數據解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝600K。(2)理想氣體從A狀態到B狀態的過程中，外界對氣體做功W1＝－pA(VB－VA)解得W1＝－100J氣體從B狀態到C狀態的過程中，體積保持不變，根據查理定律有eq