2021版高考物理一轮复习考点集训五十第2节热力学定律能量守恒定律含解析
考点集训(五十) 第2节 热力学定律 能量守恒定律
A组
1．(多选)关于物体的内能，下列说法不正确的是( )
A．温度相等的1 kg和100 g的水内能相同
B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量
C．热量只能从内能多的物体转移到内能少的物体
D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少
[答案] ABC
2．如图所示，水平放置的封闭绝热汽缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分．已知a部分气体为1 mol氧气，b部分气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体．解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是( )
A．Va>Vb，Ta>Tb
B．Va>Vb，Ta
Tb
[解析] a、b两部分的体积相等，温度相等，a部分气体为1 mol氧气，b部分气体为2 mol氧气，所以b部分气体分子更加稠密，压强更大．解除锁定后，活塞向a方向移动，所以VaTb，故选项D正确．
[答案]D
3．关于能源的利用中，下列说法不正确的是( )
A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
D．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
[解析] 能源不是能量，自然界的能量是守恒的，但是能源是有限的，故需要节约能源，A错误；根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，燃烧后产生的大量含硫化合物和二氧化碳，会造成空气污染和温室效应，B正确；能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，C正确；能量耗散使除内能外的其他能转化为内能，故一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度，D正确．
[答案] A
4．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )
A．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
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第一定律
D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
4
[解析] 能量耗散反映了能量转化的方向性，A正确；由热力学第一定律知，改变物体内能的方式有两种，分别为做功和热传递，对某物体做功的同时，该物体向外传递能量，则该物体的内能可能减少，所以B错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，C错误；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确．
[答案] AD
5．(多选)下列说法中错误的是( )
A．一定量气体经过不同物理过程而温度没有改变，气体与外界可以不做功
B．功可以全部转化为热量，热量也可以全部转化为功
C．第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律
D．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行
[解析] 一定量的气体可以先吸热而后又放热，最后温度保持不变，A正确；功可以全部转化为热量，但热量不可以全部转化为功而不引起其他变化，B错误；第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第二定律，C错误；在任何自然过程中，一个孤立系统的熵总是增加的，D错误．
[答案] BCD
6．如图所示，在上端有活塞的厚玻璃管底部，放一小块硝化棉，用手很快地向下压缩，管内的硝化棉会燃烧．在下压过程中，厚玻璃管中气体的体积减小，压强________，温度________．
[解析] 压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧．
[答案] 变大 升高
B组
7．(多选)如图所示，吊在天花板下的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定量的理想气体．起初各部分均静止不动，外界大气压保持不变，针对汽缸内的气体，当状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )
A．迅速向下拉动活塞，缸内气体温度降低
B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功
C．若汽缸导热良好，保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
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D．环境温度升高，气体的压强一定增大
[解析] 迅速向下拉动活塞，缸内气体对外做功且来不及吸热，气体内能减小，所以温度降低，故A正确；当活塞向下移动时，气体对外界做功，外界对气体做负功，故B错误；若汽缸导热良好，保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，活塞下降，气体体积增加，对外做功，而内能不变，由热力学第一定律知气体一定会吸热，故C正确；以活塞为研究对象pS＋mg＝p0S，若环境温度升高，气体的压强不变，故D错误．
[答案]AC
8．如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0×105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J的热量，则封闭气体的压强将________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体内能变化量为________ J.
[解析] 汽缸内气体压强等于大气压与活塞对气体产生的压强之差，大气压不变，活塞产生的压强不变，则气体压强不变；活塞向上移动时，气体对外做功W＝(p0S－mg)h＝50 N×0.2 m＝10 J；气体吸收的热量Q＝60 J，由热力学第一定律可知，气体内能的变化量ΔU＝Q－W＝60 J－10 J＝50 J.
[答案] 不变 50
9．如图所示，用横截面积为S的活塞在汽缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为m.在活塞上施加恒力F缓慢推动活塞，使气体体积减小．
(1)设上述过程中气体温度保持不变，则汽缸内的气体压强________(选填“增大”“减小”或“不变”)，按照分子动理论从微观上解释，这是因为__________________________________；
(2)设上述过程中活塞下降的最大高度为Δh，气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，试求此过程中被封闭气体内能的变化ΔU＝________．
[答案](1)增大 体积减小，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积的分子数增多 (2)(p0S＋mg＋F)Δh－Q
10．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．
4
(1)(多选)下列说法正确的是________．
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？
[解析] (1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C项正确，D项错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B项正确，A项错误．
(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比冰箱内吸收的热量多．
[答案] (1)BC (2)见解析
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