(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)(七十七)熱力學(xué)定律(重點(diǎn)突破課)(含解析)
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(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)(七十七)熱力學(xué)定律(重點(diǎn)突破課)(含解析)
課時(shí)檢測(cè)(七十七) 熱力學(xué)定律 (重點(diǎn)突破課)1.(多選)如圖所示,導(dǎo)熱的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中,汽缸內(nèi)部光滑。現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿,使活塞緩慢地向右移動(dòng),在此過(guò)程中,如果環(huán)境溫度保持不變,下列說(shuō)法正確的是()A氣體分子平均動(dòng)能不變B氣體內(nèi)能減小C氣體吸收熱量D氣體內(nèi)能不變,卻對(duì)外做功,此過(guò)程違背熱力學(xué)第一定律,不可能實(shí)現(xiàn)E氣體是從單一熱庫(kù)吸熱,全部用來(lái)對(duì)外做功,但此過(guò)程不違背熱力學(xué)第二定律解析:選ACE環(huán)境溫度保持不變,由于汽缸導(dǎo)熱,則汽缸內(nèi)氣體溫度不變,故氣體分子平均動(dòng)能不變,故A正確;一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān),溫度不變,則氣體內(nèi)能不變,故B錯(cuò)誤;氣體溫度不變,內(nèi)能不變,體積膨脹時(shí)對(duì)外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知,氣體一定吸熱,故C正確;氣體內(nèi)能不變,對(duì)外做功,從外界吸收熱量,不違背熱力學(xué)第一定律,可以實(shí)現(xiàn),故D錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第二定律知,不可能從單一熱庫(kù)吸熱全部用來(lái)做功而不引起其他變化,該氣體是從單一熱庫(kù)吸熱,全部用來(lái)對(duì)外做功,此過(guò)程是在外界的影響下發(fā)生的,所以不違背熱力學(xué)第二定律,故E正確。2(多選)(2016·海南高考)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過(guò)程1或者過(guò)程2到達(dá)狀態(tài)N,其p V圖像如圖所示。在過(guò)程1中,氣體始終與外界無(wú)熱量交換;在過(guò)程2中,氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()A氣體經(jīng)歷過(guò)程1,其溫度降低B氣體經(jīng)歷過(guò)程1,其內(nèi)能減小C氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外放熱D氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外做功E氣體經(jīng)歷過(guò)程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過(guò)程2的相同解析:選ABE氣體經(jīng)歷過(guò)程1,壓強(qiáng)減小,體積變大,膨脹對(duì)外做功,且與外界無(wú)熱量交換,則內(nèi)能減小,故溫度降低,選項(xiàng)A、B正確;氣體在過(guò)程2中,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程C,開(kāi)始時(shí),氣體體積不變,壓強(qiáng)減小,則溫度降低,對(duì)外放熱;然后壓強(qiáng)不變,體積變大,膨脹對(duì)外做功,則溫度升高,吸熱,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤;無(wú)論是經(jīng)歷過(guò)程1還是過(guò)程2,氣體初、末狀態(tài)相同,故內(nèi)能改變量相同,選項(xiàng)E正確。3(多選)下列說(shuō)法正確的是()A氣體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例與溫度有關(guān)B功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量,但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功C空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫空氣的相對(duì)濕度D一定質(zhì)量的理想氣體,在體積不變時(shí),分子每秒與器壁的碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減小E一定質(zhì)量的理想氣體,當(dāng)氣體溫度升高時(shí),因做功情況不明確,其內(nèi)能不一定增大解析:選ACD溫度越高,氣體內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例越大,A正確;功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量,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,B錯(cuò)誤;由空氣的相對(duì)濕度定義知,C正確;一定質(zhì)量的理想氣體,在體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小,根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知,分子每秒與器壁碰撞的次數(shù)減小,D正確;一定質(zhì)量的理想氣體,分子勢(shì)能不計(jì),當(dāng)氣體溫度升高時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大,故內(nèi)能一定增大,E錯(cuò)誤。4(2018·江蘇高考)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為2.0×105 Pa,經(jīng)歷ABCA的過(guò)程,整個(gè)過(guò)程中對(duì)外界放出61.4 J熱量。求該氣體在AB過(guò)程中對(duì)外界所做的功。解析:整個(gè)過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功WWABWCA,且WCApA(VCVA),由熱力學(xué)第一定律UQW,得WAB(QWCA),代入數(shù)據(jù)得WAB138.6 J,即氣體對(duì)外界做的功為138.6 J。答案:138.6 J5如圖所示的p V圖像記錄了一定量的理想氣體經(jīng)歷的緩慢變化過(guò)程ABC,其中AB段是體積保持不變的過(guò)程,BC段是絕熱過(guò)程。已知該理想氣體內(nèi)能與溫度的關(guān)系為UCT,其中C10 J/K,A點(diǎn)的熱力學(xué)溫度為T(mén)A450 K。求BC過(guò)程中外界對(duì)氣體所做的功。解析:AB過(guò)程為等容變化,由查理定律有 得:TB189 K等容過(guò)程沒(méi)有做功,由熱力學(xué)第一定律,此過(guò)程放熱QC(TATB)2 610 J對(duì)A、C兩狀態(tài),由理想氣體狀態(tài)方程有 得:TC 300 KBC過(guò)程無(wú)熱傳遞,AB過(guò)程無(wú)做功,對(duì)ABC全過(guò)程,由熱力學(xué)第一定律有C(TCTA) WQ得:BC過(guò)程外界對(duì)氣體做功W1 110 J。答案:1 110 J6.如圖所示,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體,p0和T0分別為外界大氣的壓強(qiáng)和溫度。已知:氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為UaT,a為正的常量;缸內(nèi)氣體的所有變化過(guò)程都是緩慢的,求:(1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1;(2)在活塞下降過(guò)程中,缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。解析:(1)在氣體壓強(qiáng)由1.2p0減小到p0時(shí),V不變,溫度由2.4T0變?yōu)門(mén)1,由查理定律得:,解得:T12T0在氣體溫度由T1變?yōu)門(mén)0的過(guò)程中,體積由V減小到V1,氣體壓強(qiáng)不變,由蓋呂薩克定律得:,解得:V10.5V。(2)活塞下降過(guò)程中,活塞對(duì)氣體做的功為Wp0(VV1)在這一過(guò)程中,氣體內(nèi)能的減少量為Ua(T1T0)由熱力學(xué)第一定律得,缸內(nèi)氣體放出的熱量為QWU解得:Qp0VaT0。答案:(1)0.5V(2)p0VaT04