限时集训（三十六）热力学定律与能量守恒定律.doc

限时集训(三十六)热力学定律与能量守恒定律(限时：40分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1如图1为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿 N 的内壁上下滑动。设筒内气体不与外界发生热交换，在 M 向下滑动的过程中()图1A外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小2(2012吉林一模)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3(2013西安名校三检)如图2所示，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 图2C向外界放热D对外界做正功4(2012太原模考)如图3所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态变化到状态，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是() 图3A气体分子平均能动不变B气体内能减少C水平外力F逐渐变大D气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律5(2013广州模拟)一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度的变化如图4所示，则此过程()A气体的密度增大B外界对气体做功C气体从外界吸收了热量 图4D气体分子的平均动能增大6如图5所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分，已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中() 图5A气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变7夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂。关于这一现象的描述(暴晒过程中内胎容积几乎不变)，正确的是()A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C在车胎突然爆裂前的瞬间，气体内能增加D在车胎突然爆裂后的瞬间，气体内能减少8给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A从外界吸热B对外界做负功C分子平均动能减小 D内能增加9如图6所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。汽缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源，当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比() 图6A右边气体温度升高，左边气体温度不变B左右两边气体温度都升高C左边气体压强增大D右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量10根据你学的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A机械能可能全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能B凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到273D第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来二、非选择题(本题共2小题，共40分)11(20分)如图7所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M200 kg，活塞质量m10 kg，活塞面积S100 cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27 ，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p01.0105 Pa，重力加速度为g10 m/s2。求：(1)汽缸内气体的压强p1； 图7(2)汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？12(20分)(2013临沂模拟)(1)下列是有关热学现象的表述，其中正确的有_。A布朗运动是液体分子的运动，故分子永不停息地做无规则运动B物体的温度越高，分子的平均动能越大C分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小D从单一热源吸收热量可以把它全部用来做功E绝对零度不能达到 (2)如图8所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的。开始活塞静止在离汽车底部h1的A位置，在活塞下端挂上一重物后，活塞经过足够长时间后缓慢下降停在离汽缸底部h2的B位置(设周围环境温度保持不变，大气压强为p0，重力加速度为g)，问：在该过程中，缸内气体是吸热还是放热？所挂重物的质量是多少？图8答 案限时集训(三十六)1选A由于筒内气体不与外界发生热交换，因此只有做功改变物体的内能，在M向下滑动的过程中，外界压缩气体对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加。2选D第二类永动机违反热力学第二定律，并不违反能量守恒定律，故A错；根据热力学第一定律UQW可知，内能的变化U由W和Q两个因素共同决定，只知道做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况，故B、C错；做功和热传递都可改变物体的内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能的转移，这两种方式是有区别的，故D正确。3选BC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p1V1p2V2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B选项正确；内能不变U0，体积变小W0，根据热力学第一定律UWQ，可知Q0，即向外放热，故C选项正确，D选项错误。4选ACD活塞缓慢移动，气体温度与环境温度保持一致，气体分子平均动能不变，A项正确；理想气体内能只与温度有关，故内能不变，B项错；气体等温膨胀，压强减小，水平外力F逐渐变大，C项正确；气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，由于此过程需要借助外界的影响才能实现，故不违反热力学第二定律，D项正确。5选AB由图象可得：从状态A到状态B，该理想气体做等温变化，而压强变大，由理想气体状态方程C，气体的体积V减小，由密度公式，故气体的密度增大，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均动能不变，选项D错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度不变，内能不变，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，该气体要放热，故选项B正确，选项C错误。6选BD因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由UWQ知内能不变，故选项A错误，选项B正确；稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1p2V2和V1V2知p1p2，即气体压强变小，故选项C错误，选项D正确。7选BCD车胎在阳光下暴晒，爆裂前内能增加，气体的温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强变大，所以选项B和C是正确的，易知选项A是错误的；当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，温度也会有所下降，所以气体内能减少，选项D正确。8选A胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程，温度不变，分子平均动能和内能不变，选项C、D错误；体积增大气体对外界做正功，选项B错误；根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热，A项正确9选BC当电热丝通电后，右边的气体内能增加，温度升高，从而压强变大，进而推动活塞向左移动，活塞向左移动过程中，右边气体对左边的气体做功，左边气体内能增加温度升高，压强也变大。而右边气体的压强、温度又会降低，当再次达到平衡时两边气体压强又相等，但比初始状态的压强大。对右边气体由常量，知温度比初始状态高，则内能比初始状态大。由能量守恒知，两边气体内能的总增加量应等于电热丝放出的热量，B、C正确。10选A机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到273，只能无限地接近273，永远不能达到，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可以制造出来，D错误。11解析：(1)以汽缸为研究对象(不包括活塞)，由平衡条件得p1SMgp0S解得p13105 Pa(2)当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，设缸内气温度为T2，压强为p2，此时仍有p2SMgp0S即缸内气体为等压气体，由盖吕萨克定律得解得T22T1600 K故t2(600273)327 气体温度升高，其内能增加，体积膨胀对外做功，由势力学第一定律可知缸内气体吸热。答案：见解析12解析：(1)选BDE布朗运动是固体小颗粒的运动，A错；物体的温度越高，分子的平均动能越大，B对；分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小，C错；从单一热源吸收热量可以把它全部用来做功，但会引起其他变化，D对；绝对零度不能达到，E对。(2)由于等温变化，理想气体内能不变，气体体积变大，对外做功，据热力学第一定律可知气体从外界吸热，设重物的质量为M，据玻意耳定律有(p0)Sh1p0Sh2得M(m)答案：(1)BDE(2)吸热(m)