【与名师对话】高考物理总复习选考部分第3讲热力学定律与能量守恒课时作业新人教版选修3-31．(2022·新乡许昌平顶山联考)下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的D．当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能应变为原来的2倍解析：根据热力学第二定律判断A、C项正确；气体的温度升高，气体分子的平均运动速率增加，B项错误；当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能增大，但是平均动能与热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比，D项错误．答案：AC2．(2022·福建省泉州市普通中学高中毕业班质检理综)“温泉水滑洗凝脂，冬浴温泉正当时”，在寒冷的冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢．设水温恒定，则温泉中正在缓慢上升的气泡．( )A．压强增大，体积减小，吸收热量B．压强增大，体积减小，放出热量C．压强减小，体积增大，吸收热量D．压强减小，体积增大，放出热量解析：由ΔU＝W＋Q知，温度不变，ΔU不变，气泡对外做功必吸收热量，且高度减小压强减小，故选C.答案：C3．(2022·重庆市六区高三调研抽测)如图所示气缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是( )A．气体内能可能减少B．气体会向外界放热C．气体吸收热量大于对外界所做的功D．气体平均动能将减小解析：气体等压膨胀，气体对外做功，W<0，因压强不变，故气体温度升高，内能增大，分子的平均动能增大，由W＋Q＝ΔU，故Q>0，且Q>W，选项C正确，选项A、B、D错误．答案：C4．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( )A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律4\nC．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确解析：内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C正确．答案：C5.已知理想气体的内能与温度成正比，如右图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能( )A．先增大后减小B．先减小后增大C．单调变化D．保持不变解析：题图中虚线是等温线，由理想气体状态方程＝C知，在V一定时p∝T，所以气体由状态1到状态2时温度先减小后增大，即理想气体的内能先减小后增大，B正确．答案：B6.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动活塞．用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，活塞冲出容器口后( )A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加解析：打开卡子后活塞冲出，瞬间没有热交换，而气体体积变大，内部气体对外做功，内能减少，温度降低，温度计示数变小，故C选项正确．答案：C7.(2022·武汉联考)一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，第1种变化是从A到B，第2种变化是从A到C，比较两种变化过程，则( )A．A到C过程气体吸收热量较多B．A到B过程气体吸收热量较多C．两个过程气体吸收热量一样D．两个过程气体内能增加相同解析：在p—T图中，等容线是过原点的倾斜直线，如右图所示，可知VC>VA>VB，故从A→C，气体对外做功多，由TB＝TC可知两过程内能增量相同，根据ΔU＝W＋Q可知，从A→C，气体吸收热量多，选项A、D正确，而B、C错误．答案：AD8．(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是__________．4\nA．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统一定吸热(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中的气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了__________J.解析：(1)考虑气体分子间作用力时，分子力是引力，分子间距从大于r0增大，分子力减小，A错误．气泡上升过程中温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率也不变，B、C错误．气泡上升过程中体积膨胀，克服分子间的引力做功，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，D正确．(2)将气体视为理想气体时，其内能只与温度有关．气泡上升过程中温度不变，ΔU＝0，对外做功，W＝－0.6J，由ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝0.6J>0，即需从外界吸收0.6J的热量．气泡到达湖面后，由ΔU＝Q＋W得ΔU＝(0.3－0.1)J＝0.2J.答案：(1)D (2)吸收 0.6 0.29．(2022·重庆卷)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，( )A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功解析：把室内气体作为研究对象，由于缓慢加热，气体温度升高，体积缓慢膨胀，对外做功，密度减小，所以室内空气的压强始终等于室外的压强，A项、C项、D项错误；B项正确．答案：B10．(2022·广东卷)如图为某同学设计的喷水装置．内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L．保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L．设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变．下列说法正确的有( )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：充气后，一定量气体的体积减小，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强增大，A项正确；由于气体分子的平均动能是由温度决定的，温度不变，气体分子的平均动能不变，B项错误；打开阀门后，气体推动液体，气体的体积增大，对外做功，C项正确；当气体的压强减小到外部与内部压强差等于水柱产生的压强时，液体不再喷出，D项错误．答案：AC4\n11．(2022·湖北省黄冈市模拟适应性考试)在一个密闭的气缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A变化到状态B的V—T图象，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A点的压强为p＝1.0×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量ΔU.解析：由V－T图象的变化图线经过坐标原点可以判断，理想气体经历一个等压变化．由盖－吕萨克定律有：＝①气体对外做的功：W＝p(VB－VA)②根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W③由①～③式并代入数据得：ΔU＝5.0×102J.答案：5.0×102J12．(2022·苏锡常镇四市学年高三教学调研(二))质量为m的活塞将一定量的理想气体封闭在高为h的直立气缸内，活塞横截面积为S，气缸内壁光滑且导热良好．开始时活塞被固定在气缸顶端A处，打开螺栓K，活塞最终停在气缸一半高度的B处，大气压强为P0，不计活塞厚度，重力加速度为g，环境温度保持不变．(1)求活塞在A处时，气缸内封闭气体的压强；(2)求上述过程中通过气缸壁传递的热量Q.解析：(1)设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡p0S＋mg＝pS，p＝p0＋，p1V1＝p2V2 p1＝.(2)由于气体的温度不变，则内能的变化ΔE＝0，由能量守恒定律可得Q＝.答案：(1) (2)4
