高考经典课时作业11-3 热力学定律与能量守恒（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性2．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能3．关于一定量的气体，下列叙述正确的是()A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少4．(2013·东北三校二模)一个气泡从湖底缓慢上升到湖面，在上升的过程中温度逐渐升高，气泡内气体可视为理想气体，在此过程中，关于气泡内气体下列说法正确的是() A．气体分子平均动能变小B．气体吸收热量C．气体对外做功D．气体内能增加5．(2012·高考广东卷)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中() A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少6．(2011·高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小7．(2013·西安名校三检)如图，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降过程中，罐内空气(可视为理想气体)()A．内能增大B．分子间的平均距离减小C．向外界放热D．对外界做正功8．如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．体积必然变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做正功D．气体必然从外界吸热9．A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管状容器抽成真空后，开口竖直向下插入水银槽中(插入过程中没有空气进入管状容器内)，两水银柱上升至如图所示位置后停止．假设这一过程中水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同10．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27 ℃.则：(1)该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？(2)该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？(3)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？11．(1)关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )A ．第二类永动机违反能量守恒定律B ．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C ．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D ．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的(2)如图所示，p －V 图中，一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸收热量420 J ，同时膨胀对外做功300 J ．当气体从状态 B 经过程Ⅱ回到状态A 时，外界压缩气体做功200 J ，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少？12．(2013·南昌模拟)(1)用力拉活塞，使封闭在汽缸内的气体的体积迅速增大为原来的两倍，若汽缸不漏气，那么此时汽缸内气体压强p 2和原来的压强p 1相比较有( )A ．p 2＝p 12B ．p 2>p 12C ．p 2<p 12D ．无法确定 (2)内壁光滑的导热汽缸竖直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa 、体积为2.0×10－3 m 3的理想气体．现在活塞上缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半．①求汽缸内气体的压强；②若封闭气体的内能仅与温度有关，在上述过程中外界对气体做功145 J ，封闭气体吸收还是放出热量？热量是多少？标准答案及解析：1．解析：第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A 正确；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C 错误．答案：AD2．解析：根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，制冷机(如冰箱和空调)就是这样的装置．但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体．选项A 错误、B 正确．一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过程中机械能全部转化为内能．外界条件发生变化时，内能也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C 错误、D 正确．答案：BD3．解析：由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A 正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B 错误；气体从外界吸热，若同时伴随有做功，其内能不一定增加，C 错误；外界对气体做功，若同时气体放热，其内能可能减少，D 正确．答案：AD4．解析：气泡上升到湖面时体积变大，气体对外做功，因温度上升，气体分子平均动能变大，气体内能增加，气体吸收热量，故B 、C 、D 正确．答案：BCD5．解析：对封闭气体，猛推压缩过程中，外界对气体做正功，时间极短，热传递不计，即Q ＝0，由ΔU ＝W ＋Q 可知内能增大，C 、D 均错误．因气体内能等于所有分子动能与分子势能之和，其中分子势能不变或减小，所以分子平均动能增加，温度升高，再由气体状态方程pV T＝常量可知，气体压强变大，故A 错误、B 正确． 答案：B6．解析：本题主要考查的是热力学第一定律及温度的微观含义，意在考查考生对温度微观含义的理解和热力学第一定律的应用．气体膨胀，体积增大对外做功；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，由于是绝热过程，故气体内能减少，气体温度降低，分子的平均动能减小．答案：A7．解析：由于温度不变，故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)，A 选项错误；取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B 选项正确；内能不变ΔU ＝0，体积变小W >0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知Q <0，即向外放热，故C 选项正确、D 选项错误．答案：BC8．解析：由pV T＝C 知，V B 一定大于V A ，A 正确．A 、B 只是气体状态变化的初末态，有可能经过体积减小的过程，B 项正确．由状态A 变化到状态B 时，T 增大，ΔU >0，V 增大，气体对外界做功，W <0，由ΔU ＝Q ＋W ，可知Q >0，D 正确、C 错．答案：ABD9．解析：在水银进入管状容器中的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A 、B 中水银柱在稳定后，两者的高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同．但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由图可知B 中水银的重力势能较小，所以B 管中水银的内能增量较大，故选项B 正确．答案：B10．解析：(1)对于理想气体：A →B 由p A T A ＝p B T B 得：T B ＝100 K故t B ＝－173 ℃B →C 由V B T B ＝V C T C得：T C ＝300 K故t C ＝27 ℃(2)A →C 由温度相等得：ΔU ＝0(3)A →C 的过程中是吸热．吸收的热量Q ＝W ＝p ΔV ＝1×105×(3×10－3－1×10－3) J ＝200 J.答案： (1)－173 ℃ 27 ℃ (2)0 (3)吸热 200 J11．解析：(1)第二类永动机并不违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故A 错；由热力学第一定律知，物体内能的变化是由热传递的热量和做的功共同决定的，故B 、C 错误；做功改变内能是不同形式能量之间的转化，热传递是内能的转移，故D 正确．(2)一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸收的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能的增加量为ΔU ＝Q 1＋W 1＝420 J ＋(－300 J)＝120 J ，气体由状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时，气体内能将减少120 J ，而此过程中外界又压缩气体做了W 2＝200 J 的功，因而气体必向外界放热，则Q 2＝ΔU －W 2＝(－120 J)－200 J ＝－320 J.答案：(1)D (2)放热320 J12．解析：(1)迅速拉活塞，气体做绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低．气体体积加倍、温度降低代入pV T ＝C (恒量)得：p 2<p 12，故C 正确． (2)①导热汽缸中的气体缓慢变化，可认为温度保持0 ℃不变由p 1V 1＝p 2V 2得：p 2＝p 1V 1V 2＝1.0×105×2 Pa ＝2.0×105 Pa②温度不变，则ΔU ＝0，由ΔU ＝W ＋Q 得：Q ＝－W ＝－145 J ，即放出热量145 J答案：(1)C (2)①2.0×105 Pa ②放出热量145 J。