PAGEPAGE1熱力學定律與能量守恒定律一、選擇題1．(2024·河北唐山模擬)依據熱力學定律，下列說法正確的是()A．其次類永動機違反能量守恒定律，因此不行能制成B．效率為100%的熱機是不行能制成的C．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞D．從單一熱源汲取熱量，使之完全變為功是提高機械效率的常用手段E．汲取了熱量的物體，其內能也不肯定增加解析：其次類永動機不行能制成，是因它違反了熱力學其次定律，故A錯誤；效率為100%的熱機是不行能制成的，故B正確；電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，故C正確；從單一熱源汲取熱量，使之完全變為功而不引起其他變更是不行能實現的，它不是提高機械效率的常用手段，故D錯誤；變更內能的方式有做功和熱傳遞，汲取了熱量的物體，其內能也不肯定增加，E正確．答案：BCE2．(2024·吉林長春質檢)下列各說法正確的是()A．氣體擴散現象表明氣體分子間存在斥力B．對于同一志向氣體，溫度越高，分子平均動能越大C．熱量總是自發地從分子平均動能大的物體傳遞到分子平均動能小的物體D．用活塞壓縮汽缸內的志向氣體，對氣體做了3.0×105J的功，同時氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內能增加了1.5×105JE．飽和汽壓與分子密度有關，與溫度無關解析：氣體擴散現象表明氣體分子在做無規則運動，選項A錯誤；由于溫度是分子平均動能的標記，故對于同一志向氣體，溫度越高，分子平均動能越大，選項B正確；分子的平均動能大，則說明物體的溫度高，熱量總是自發地從高溫物體傳遞到低溫物體，選項C正確；用活塞壓縮汽缸內的志向氣體，依據熱力學第肯定律，對氣體做了3.0×105J的功，同時氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內能增加了1.5×105J，選項D正確；飽和汽壓與溫度有關，且隨著溫度的上升而增大，選項E錯誤．答案：BCD3．下列對熱學相關學問的推斷中正確的是()A．對肯定質量的氣體加熱，其內能肯定增大B．物體溫度上升時，物體內的每個分子的速率都將增大C．對肯定質量的志向氣體，當它的壓強、體積都增大時，其內能肯定增大D．功轉化為熱的實際宏觀過程是不行逆過程E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節約能源解析：氣體內能變更由做功和熱傳遞共同確定，A錯誤；溫度上升，分子的平均動能增大，部分分子速率也會減小，B錯誤；志向氣體壓強和體積增大，溫度肯定增大，內能肯定增大，C正確；一切涉及熱現象的宏觀過程都是不行逆的，D正確；自然界中的能量在數量上是守恒的，但能量在轉化過程中，品質漸漸降低，可利用的能量在漸漸削減，故要節約能源，E正確．答案：CDE4．關于熱力學定律，以下說法正確的是()A．熱力學第肯定律是能量守恒定律在熱力學中的體現，否定了創建和殲滅能量的可能性，告知我們第一類永動機不行能制成B．熱力學其次定律反映了一切與熱現象有關的宏觀自然過程都具有方向性，告知我們其次類永動機不行能制成C．做功和熱傳遞都能變更物體的內能，依據最終的結果可以區分是做功還是熱傳遞使物體溫度上升的D．熱力學第肯定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，熱力學其次定律指出內能不行能完全轉化為機械能，故二者是相互沖突的E．熱力學第肯定律和熱力學其次定律分別從不同的角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律，二者相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎解析：做功和熱傳遞都能變更物體的內能，依據最終的結果無法推斷是做功還是熱傳遞使物體溫度上升的，選項C錯誤；熱力學第肯定律是能量守恒定律在熱現象中的體現，熱力學其次定律則指出了能量轉化的方向性，二者并不沖突，選項D錯誤．答案：ABE5．關于物體的內能，以下說法中正確的是()A．物體汲取熱量，內能肯定增大B．物體放出熱量，同時對外做功，內能肯定削減C．物體體積變更，內能可能不變D．不行能從單一熱源汲取熱量，使之完全變為功E．質量相同的0℃的水的內能比0℃的冰的內能大解析：物體汲取熱量，若同時對外做功，其內能可能削減，選項A錯誤；依據熱力學第肯定律，物體放出熱量，同時對外做功，內能肯定削減，選項B正確；物體體積變更，例如志向氣體體積變更，只要溫度不變，其內能不變，選項C正確；可以從單一熱源汲取熱量，使之完全變為功，但是會引起其他變更，選項D錯誤；0℃的水變成0℃的冰須要放出熱量，故質量相同的0℃的水的內能比0℃的冰的內能大，選項E正確．答案：BCE6．(2024·廣西桂林模擬)肯定質量的志向氣體從狀態a起先，經驗三個過程ab、bc、ca回到原狀態，其V-T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態a、b、c的壓強，下列推斷正確的是()A．過程ab中氣體肯定吸熱B．pc＝pb>paC．過程bc中分子勢能不斷增大D．過程bc中每一個分子的速率都減小E．過程ca中氣體汲取的熱量等于對外界做的功解析：由題圖知，該志向氣體從a到b為等容變更，外界對氣體做功為零，溫度上升，內能增大，依據ΔU＝Q＋W，可知氣體肯定吸熱，選項A正確；從b到c為等壓變更，故pc＝pb，而從a到b為等容變更，依據查理定律p＝CT，可知溫度上升，壓強變大，故pb>pa，選項B正確；志向氣體沒有分子勢能，選項C錯誤；從b到c，溫度降低，分子的平均動能降低，平均速率減小，但不是每一個分子的速率都減小，選項D錯誤；從c到a，氣體發生等溫變更，內能不變，氣體對外界做功，汲取熱量，依據ΔU＝Q＋W可知，氣體汲取的熱量等于對外界做的功，選項E正確．答案：ABE7．(2024·高考全國卷Ⅰ)如圖，肯定質量的志向氣體從狀態a起先，經驗過程①、②、③、④到達狀態e.對此氣體，下列說法正確的是()A．過程①中氣體的壓強漸漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態c、d的內能相等E．狀態d的壓強比狀態b的壓強小解析：由志向氣體狀態方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb>pa，即過程①中氣體的壓強漸漸增大，選項A錯誤；由于過程②中氣體體積增大，所以過程②中氣體對外做功，選項B正確；過程④中氣體體積不變，氣體對外做功為零，溫度降低，內能減小，依據熱力學第肯定律，過程④中氣體放出熱量，選項C錯誤；由于狀態c、d的溫度相等，志向氣體的內能只與溫度有關，可知狀態c、d的內能相等，選項D正確；由b到c的過程，作過狀態b、c的等壓線，分析可得pb>pc，由c到d的過程，溫度不變，Vc<Vd，所以pc>pd，所以pb>pc>pd，選項E正確．答案：BDE二、非選擇題8．如圖所示，圓柱形容器內用活塞封閉肯定質量的志向氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強為p0.若活塞固定，封閉氣體溫度上升1℃，需汲取的熱量為Q1；若活塞不固定，仍使封閉氣體溫度上升1℃，需汲取的熱量為Q2.不計一切摩擦，在活塞可自由移動時，封閉氣體溫度上升1℃，活塞上升的高度h應為多少？解析：活塞固定時，由熱力學第肯定律，氣體增加的內能ΔU＝Q1，活塞不固定時，設外界對氣體做功為W，活塞上升的高度為h，則ΔU＝Q2＋W＝Q2－(p0Sh＋Gh)故h＝eq\f(Q2－Q1,p0S＋G).答案：eq\f(Q2－Q1,p0S＋G)9．(2024·湖北黃岡高三適應性考試)如圖所示，肯定質量的志向氣體從A狀態經過一系列的變更，最終回到A狀態，已知A狀態的溫度為27℃，求C狀態的溫度以及全過程中氣體吸(放)熱量．解析：氣體由A到B過程：初狀態：pA＝1×105Pa，TA＝300K，VA＝10L末狀態：pB＝2×105Pa，VB＝20L由志向氣體狀態方程得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pBVB,TB)可得TB＝1200KB到C過程為等容變更，有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)可得TC＝2400KtC＝(2400－273)℃＝2127℃整個過程中氣體溫度不變，即ΔU＝Q＋W＝0由p-V圖象可知外界對氣體做的功等于A、B、C、D四點所組成的四邊形的面積，由幾何學問知W＝1.5×103J則Q＝－1.5×103J，即氣體放出熱量為1.5×103J答案：2127℃氣體放出熱量為1.5×103J10．將如圖所示的裝置的右端部分汽缸B置于溫度始終保持不變的環境中，絕熱汽缸A和導熱汽缸B均固定在地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦，起先時兩形態相同的長方體汽缸內裝有志向氣體，壓強均為p0、體積均為V0、溫度均為T0，緩慢加熱A中氣體，使汽缸A的溫度上升到1.5T0，穩定后，求：(1)汽缸A中氣體的壓強pA以及汽缸B中氣體的體積VB；(2)此過程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說明．解析：(1)因為此時活塞處于平衡狀態，依據平衡條件可知pA＝pB，選汽缸A中氣體為探討對象，依據志向氣體狀態方程得p0V0·eq\f(1,T0)＝pAVA·eq\f(1,1.5T0)，選汽缸B中氣體為探討對象，依據玻意耳定律得p0V0＝pBVB，又因為2V0＝VA＋VB，聯立得pA＝pB＝1.25p0，VB＝0.8V0.(2)因為B中氣體溫度不變，所以內能不變，活塞對B中氣體做正功，由熱力學第肯定律可知氣體放熱．答案：(1)1.25p00.8V0(2)見解析11．(2024·山東青島高三質檢)如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝2cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)．管中有一個質量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa(相當于75cm高的汞柱的壓強)．g取10m/s2.(1)若在活塞上放一個質量為m＝0.1kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長？(2)若保持砝碼的質量不變，對氣體加熱，使其溫度上升到t2＝77℃，此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體汲取的熱量為10J，則氣體的內能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態：p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態：p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa，V2＝L2S，T2＝T1＝280K依據玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm.(2)對氣體加熱過程中，氣體的壓