主題三熱現(xiàn)象及能量守恒第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用1．關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程，氣體的內(nèi)能增大B．熱力學(xué)第一定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成C．氣體向真空的自由膨脹是不可逆的D．熱力學(xué)第二定律可描述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體”E．1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的內(nèi)能小些【答案】BCE【解析】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程，則Q＝0，W＜0，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，氣體的內(nèi)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；熱力學(xué)第一定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，選項(xiàng)B正確；熱力學(xué)第二定律表明：自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性，是不可逆的，選項(xiàng)C正確；熱力學(xué)第二定律可描述為“熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體”，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；1kg的0℃的冰變成1kg的0℃的水要吸收熱量，所以選項(xiàng)E正確。2．夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時(shí)候，會(huì)覺(jué)得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的內(nèi)能減少

B．氣體的內(nèi)能不變C．氣體來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換，對(duì)外做功，溫度降低D．氣體膨脹時(shí)，熱量散得太快，使氣體溫度降低了E．氣體分子的平均動(dòng)能減小【答案】ACE【解析】氣體噴出時(shí)，來(lái)不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q＝0，對(duì)外做功，熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為W＋Q＝ΔU，可知?dú)怏w的內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，則A、C、E正確。3．下列對(duì)熱力學(xué)定律的理解正確的是()A．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能C．空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量D．熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體E．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能可能減少【答案】ACE【解析】在引起其他影響的情況下，從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣Γ珹正確；由熱力學(xué)第一定律可知，當(dāng)W≠0，Q≠0時(shí)，ΔU＝W＋Q，可以等于0，B錯(cuò)誤；空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中消耗了電能，總體上是放出熱量，C正確；熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，D錯(cuò)誤；物體從外界吸收熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功，如果對(duì)外做的功大于從外界吸收的熱量，則物體的內(nèi)能減少，E正確。4．關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列敘述正確的是()A．氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定減少

B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少C．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加

D．氣體溫度升高，其分子平均動(dòng)能一定增加E．氣體溫度升高，氣體可能向外界放熱【答案】BDE【解析】做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，氣體體積增大時(shí)，可能同時(shí)從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定減少；氣體從外界吸收熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定增加，同理，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不一定增加，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，氣體溫度升高，其分子平均動(dòng)能一定增加，故D正確。內(nèi)能增加，若外界對(duì)氣體做的功大于內(nèi)能的增加量，則氣體向外放熱，故E正確。5．關(guān)于分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，水蒸發(fā)越慢B．物體的溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第一定律D．空調(diào)制冷，是人為的使熱量由低溫處傳到高溫處，所以違背了熱力學(xué)第二定律E．一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高時(shí)吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量【答案】ABE【解析】空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢，故A正確；溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，故B正確；第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律，所以制造不出來(lái)，故C錯(cuò)誤；空調(diào)制冷，是人為的使熱量由低溫處傳到高溫處，符合熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容，故D錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高時(shí)體積增大，對(duì)外做功，因內(nèi)能增大，故吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量，故E正確。6．下列說(shuō)法中正確的是()A．自然界中能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源B．第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)，都違背了能量守恒定律C．若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大D．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn)E．液晶是一種特殊物質(zhì)，它既具有液體的流動(dòng)性，又像某些晶體那樣有光學(xué)各向異性【答案】ADE【解析】自然界中的能量雖然是守恒的，由熱力學(xué)第二定律可知，能量集中的各種能量最終將會(huì)變?yōu)閮?nèi)能而耗散在大氣中，從而不能再被利用，故要節(jié)約能源，所以A正確；能量守恒定律說(shuō)明第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，能量守恒的熱力學(xué)過(guò)程具有方向性，即第二類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)，但第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，故B錯(cuò)誤；根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程pVT＝恒量可知，若溫度T升高，體積V增大且增大的更多，則壓強(qiáng)p可能減小，故C錯(cuò)誤；浸潤(rùn)現(xiàn)象和不浸潤(rùn)現(xiàn)象都與表面層與表面張力有關(guān)，都是分子力作用的表現(xiàn)，故D正確；液晶是一種特殊物質(zhì)，它既具有液體的流動(dòng)性，又像某些晶體那樣有光學(xué)各向異性，故E正確。7．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其VT圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強(qiáng)，下列判斷正確的是()A．過(guò)程ab中氣體一定吸熱

B．pc＝pb>paC．過(guò)程bc中分子勢(shì)能不斷增大

D．過(guò)程bc中每一個(gè)分子的速率都減小E．過(guò)程ca中氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功【答案】ABE【解析】由題圖知，該理想氣體從a到b為等容變化，外界對(duì)氣體做功為零，溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)ΔU＝Q＋W，可知?dú)怏w一定吸熱，選項(xiàng)A正確；從b到c為等壓變化，故pc＝pb，而從a到b為等容變化，根據(jù)查理定律p＝CT，可知溫度升高，壓強(qiáng)變大，故pb>pa，選項(xiàng)B正確；理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從b到c，溫度降低，分子的平均動(dòng)能降低，平均速率減小，但不是每一個(gè)分子的速率都減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；從c到a，氣體發(fā)生等溫變化，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外界做功，吸收熱量，根據(jù)ΔU＝Q＋W，氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功，選項(xiàng)E正確。8．對(duì)于一定量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)氣體溫度變化時(shí)，氣體內(nèi)能一定變化B．若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變C．若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變D．若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大E．氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)【答案】ACE【解析】理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，溫度變化，氣體內(nèi)能一定變化，A正確。若氣體的內(nèi)能不變，則氣體的溫度不變，氣體的壓強(qiáng)與體積可能發(fā)生變化，氣體的狀態(tài)可能變化，B錯(cuò)誤。由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C知，若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，則溫度不變，所以其內(nèi)能也一定不變，C正確。由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C知，溫度T升高，pV一定增大，但壓強(qiáng)不一定增大，D錯(cuò)誤。氣體絕熱壓縮或膨脹時(shí)，氣體不吸熱也不放熱，氣體內(nèi)能發(fā)生變化，溫度升高或降低，在非絕熱壓縮或膨脹過(guò)程中，氣體內(nèi)能變化，要吸收或放出熱量，由此可知，氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)，E正確。9.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)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(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程。該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．A→B過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功，吸熱

B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增加C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化E．該循環(huán)過(guò)程中，氣體放熱【答案】ACD【解析】A→B過(guò)程中，體積增大，氣體對(duì)外界做功，溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸熱，A正確。B→C過(guò)程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，B錯(cuò)誤。C→D過(guò)程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C正確。D→A過(guò)程中，絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，D正確。該循環(huán)過(guò)程中，氣體內(nèi)能不變，對(duì)外做功，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸熱，E錯(cuò)誤。10.質(zhì)量一定的理想氣體完成如圖所示的循環(huán)，其中A→B過(guò)程是絕熱過(guò)程，B→C過(guò)程是等溫過(guò)程，則A→B過(guò)程氣體內(nèi)能________(選填“增加”“減小”或“不變”)，從狀態(tài)A經(jīng)C再回到狀態(tài)A的過(guò)程中，氣體吸收的熱量________(選填“大于”“小于”或“等于”)放出的熱量。【答案】減小大于【解析】C到A為等容過(guò)程，根據(jù)查理定律知pATA＝pCTC，根據(jù)題圖可知，pA>pC，所以TA>TC，B到C為等溫過(guò)程，TB＝TC，故TA>TB，A到B過(guò)程氣體內(nèi)能減小。A到B為絕熱過(guò)程，故與外界無(wú)熱量交換Q1＝0，內(nèi)能減少量等于對(duì)外做功，ΔU1＝W1。B到C為等溫過(guò)程，內(nèi)能不變，ΔU2＝W2－Q2＝0，體積減小，外界對(duì)氣體做功，放出的熱量Q2＝W2。C到A為等容過(guò)程，故做功W3＝0，內(nèi)能增加量ΔU3＝Q3，又TB＝TC，所以A到B過(guò)程內(nèi)能的減少量等于C到A過(guò)程內(nèi)能的增加量，ΔU1＝ΔU3，所以吸收的熱量Q3＝ΔU3＝ΔU1＝W1。根據(jù)pV圖線與體積軸所圍的面積表示做功大小，A到B過(guò)程對(duì)外做功大小W1，如圖甲所示，B到C過(guò)程外界對(duì)氣體做功大小W2，如圖乙所示，A到B過(guò)程氣體對(duì)外做功大于B到C過(guò)程外界對(duì)氣體做功，即W1>W2，可得Q3>Q2，所以從狀態(tài)A經(jīng)C再回到狀態(tài)A的過(guò)程中，氣體吸收的熱量大于放出的熱量。甲乙11．圖1為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中()圖1A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大

B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大

D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小【答案】A【解析】在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，氣體不與外界發(fā)生熱交換，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增大，故正確答案為A.12．下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和B．氣體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)能也隨之改變C．功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功D．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，也能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體【答案】A【解析】氣體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，分子間因?yàn)榉肿恿ψ饔枚哂蟹肿觿?shì)能，兩者之和為內(nèi)能，故A正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，氣體的溫度變化時(shí)，其分子平均動(dòng)能一定隨之改變，而分子勢(shì)能不一定改變，故B錯(cuò)誤；功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在外界的影響下熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功，故C錯(cuò)誤；熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，只有在外界的影響下，熱量才能從低溫物體傳遞到高溫物體，故D錯(cuò)誤．13．如圖2所示，固定在水平面上的汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸壁和活塞絕熱性能良好，汽缸內(nèi)氣體分子間相互作用的勢(shì)能忽略不計(jì)，則以下說(shuō)法正確的是()圖2A．使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B．使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高C．使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小D．使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小【答案】B【解析】使活塞向左移動(dòng)，外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功，故W0，汽缸壁和活塞的絕熱性能良好，由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝W＋Q得，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大，所以缸內(nèi)氣體溫度升高，所以汽缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，壓強(qiáng)增大，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．14．如圖3所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()圖3A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量

B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高

D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量【答案】D【解析】由能量守恒定律可知，A、B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)是水對(duì)轉(zhuǎn)輪做功，同時(shí)水向四周放出熱量，所以水溫降低；由熱力學(xué)第二定律可知，D正確．15.

如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分氣體，活塞與容器壁間能無(wú)摩擦滑動(dòng)，容器的橫截面積為S。開始時(shí)氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0。現(xiàn)將整個(gè)裝置放在大