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一轮复习选修3-3第3课时热力学定律与能量守恒课时练试题及解析答案

时间：2020-02-16 07:33:53

1、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

答案：B解析:未密闭房间内的空气在温度升高时等压膨胀,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,故选项A、C、D错误.温度是分子平均动能的标志,选项B正确.

2、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

答案：AD解析:据热力学第二定律,气体在一定条件下可将吸收的热量完全转化为功,但要引起其他变化,所以选项A正确;据热力学第一定律ΔU=W+Q,改变系统内能有两种方式:做功和热传递,所以选项B、C错误,D正确.

3、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然后停止.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

答案：B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.

4、关于一定量的气体,下列说法正确的是()

A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和

B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低

C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零

D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加

E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高

答案：ABE解析:由于气体分子之间的作用力很小,气体分子可以自由运动,所以气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积,而不是该气体所有分子的体积之和,选项A正确;根据温度是分子平均动能的标志,只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,选项B正确;根据气体压强的产生原因,在完全失重的情况下,气体的压强不为零,选项C错误;气体从外界吸收热量,若同时对外做功,其内能不一定增加,还可能减小,选项D错误;气体在等压膨胀过程中,体积增大,温度一定升高,选项E正确,

5、二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减小为原来的一半,不计温度变化,则此过程中()

A.封闭气体对外界做正功

B.封闭气体向外界传递热量

C.封闭气体分子的平均动能增大

D.封闭气体从外界吸收热量

E.封闭气体的压强增为原来的2倍

答案：BE解析:因为气体的温度不变,所以气体分子的平均动能不变,选项C错误;当气体体积减小时,外界对气体做功,选项A错误;由热力学第一定律可得,封闭气体将向外界传递热量,选项D错误,B正确,由玻意耳定律可知,选项E正确.

6、如图所示,密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计.置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上.弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零).现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡状态.经过此过程()

A.Ep全部转换为气体的内能

B.Ep一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能

C.Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能

D.Ep一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能

答案：D解析:依题可知,断开绳子,活塞最终静止后的位置高于初始位置,Ep的能量转化有三种形式:活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能,故选项D正确.

7、下列过程中,可能发生的是()

A.某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量,全部转化为机械能,而没有产生其他任何影响

B.打开一高压密闭容器,其内气体自发溢出后又自发收缩进去,恢复原状

C.利用其他手段,使低温物体温度更低,高温物体温度更高

D.将两瓶不同液体混合,然后它们又自发地各自分开

E.冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来

答案：CE解析:根据热力学第二定律,热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体,而不引起其他的变化,但通过一些手段是可以实现的,故选项C正确;内能转化为机械能不可能自发地进行,要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响,故选项A错误,E正确;气体膨胀具有方向性,故选项B错误;扩散现象也有方向性,选项D错误.

8、图为某同学设计的喷水装置,内部装有2 L水,上部密封1 atm的空气0.5 L,保持阀门关闭,再充入1 atm的空气0.1 L.设在所有过程中空气可看做理想气体,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,密封气体从外界吸热

E.打开阀门后,不再充气也能把水喷光

答案：ACD解析:由

=常量知,充气后,当V、T不变时,单位体积内含有的分子个数增加,密封气体压强增加,选项A正确;充气后,由于温度不变,密封气体的分子平均动能不变,选项B错误;打开阀门后,密封气体对外界做正功,且内能不变,由热力学第一定律可知密封气体从外界吸热,选项C、D正确;当桶内气体压强变为1 atm时,气体体积为0.1 L+0.5 L=0.6 L.小于容积2 L,所以需要再充气才能把水喷光,选项E错误.

9、对于一定量的理想气体,下列说法正确的是()

A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变

B.若气体的内能不变,其状态也一定不变

C.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大

D.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关

E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大

答案：ADE解析:一定质量的理想气体,

=常量,p、V不变,则T不变,分子平均动能不变,又理想气体分子势能为零,故气体内能不变,选项A正确;理想气体内能不变,则温度T不变,由

=常量知,p及V可以变化,故状态可以变化,选项B错误;等压变化过程,温度升高、体积增大,故选项C错误;由热力学第一定律ΔU=Q+W知,温度升高1 K,内能增量ΔU一定,而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关(如体积变化时),因此吸收的热量与气体经历的过程也有关,选项D正确;温度升高,分子平均动能增大,理想气体分子势能为零,故内能一定增大,选项E正确.

10、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

C.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

答案：C解析:机械能可以全部转化为内能,而内能全部转化为机械能是有条件的,选项C正确.

11、蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化,我们把这些气体称为工质.某热机经过一个循环后,工质从高温热源吸热Q1,对外做功W,又对低温热源放热Q2,工质完全回复初始状态,内能没有变化.根据热力学第一定律,在工质的一个循环中,Q1、Q2、W三者之间满足的关系是.热机的效率η=

不可能达到100%,从能量转换的角度,说明能不能完全转化为能,而不引起任何变化.

解析:根据题述,工质完全回复初始状态,内能没有变化.由热力学第一定律,Q1、Q2、W三者之间满足的关系是Q1=W+Q2.热机的效率η=

不可能达到100%,从能量转换的角度,说明内能不能完全转化为机械能,而不引起任何变化.

答案:Q1=W+Q2内机械

12、如图所示,在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞与容器壁间能无摩擦滑动,容器的横截面积为S.开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中,当气体从外界吸收热量Q后,活塞缓慢上升d后再次平衡,求:

(1)外界空气的温度是多少?

(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少?

解析:(1)取密闭气体为研究对象,活塞缓慢上升过程为等压变化,由盖吕萨克定律有

得外界温度

T0=

T0.

(2)活塞上升的过程,密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功,所以外界对系统做的功