人教新版高中物理训练题 选择性必修 第三册第 2章 热力学定律和能量守恒 Word版含解析

1．[2020·甘肃酒泉一诊](多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小
C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小
D．温度升高，压强和体积都可能不变
2．[2020·甘肃敦煌中学一诊](多选)如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁平底玻璃试管，将它的开口端向下插入水银槽中，管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h.若试管本身的重力与管壁的厚度不计，此时弹簧秤的读数(　　)
A．等于进入试管内的H高水银柱的重力
B．等于外部大气压与内部空气对试管平底部分的压力之差
C．等于试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力
D．等于上面A、C选项所述的两个数值的差
3.
[2020·重庆市九校联考](多选)回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50
K．某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程，已知状态A和B的温度均为27
℃，状态C和D的温度均为－133
℃，下列判断正确的是(　　)
A．气体由状态A到B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到C的过程，内能保持不变
C．气体由状态C到D的过程，分子间的平均间距减小
D．气体由状态C到D的过程，气体对外做功
4．[2019·河南示范性高中期中](多选)下列说法正确的是(　　)
A．物体吸收热量时，其分子平均动能一定增大
B．空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度一定越大
C．当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小
D．熵值越大表明系统内分子运动越无序
5．[2019·吉林省百校联盟联考](多选)下列说法正确的是(　　)
A．温度高的物体比温度低的物体所具有的内能多
B．物体吸热其内能不一定增大
C．随着科技的进步，热机效率会逐渐提高，最终可以达到100%
D．物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变
6．[2020·广东肇庆联考](多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图所示，下列判断正确的是(　　)
A．a和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
B．a、b和c三个状态中，状态b分子的平均动能最大
C．过程bc中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．过程ca中气体既不吸热也不放热
练高考小题
7．[2016·全国卷Ⅱ)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p－T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是(　　)
A．气体在a、c两状态的体积相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
8．[2018·全国卷Ⅰ](多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是(　　)
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
9．[2019·全国卷Ⅱ·33(1)]
如p—V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于)
练模拟小题
10．[2020·内蒙古包头九中检测](多选)下列说法正确的是(　　)
A．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大
B．没有摩擦的理想热机可以把获得的能量全部转化为机械能
C．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大
D．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点
11.
[2020·广西调研](多选)如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．气体的内能增大
B．气体的内能不变
C．气体的压强减小
D．气体的压强不变
12.
[2020·辽宁省六校联考](多选)一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p—V图象如图所示．已知气体处于状态A时的温度为300
K，则下列判断正确的是(　　)
A．气体处于状态B时的温度是900
K
B．气体处于状态C时的温度是300
K
C．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大
D．从状态A变化到状态B过程气体放热
13．[2020·福建省福州质检]如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门闭合，压下压杆可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则(　　)
A．充气过程中，储气室内气体内能增大
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体放热
D．喷水过程中，储气室内气体压强增大
14.
(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．该循环过程中，下列说法正确的是(　　)
A．A→B过程中，气体的内能不变
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量
15．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．两个物体只要温度相等，那么它们分子热运动的平均动能就相等
B．在自然界能量的总量是守恒的，所以不存在能源危机
C．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
1．AB　体积不变，压强增大时，根据理想气体状态方程＝C可知，温度升高，所以气体分子的平均动能一定增大，故A正确；温度不变，压强减小时，根据＝C可知，体积变大，所以气体的密度一定减小，故B正确；压强不变，温度降低时，根据＝C可知，体积减小，所以气体的密度一定增大，故C错误；温度升高，根据＝C可知，p、V的乘积变大，压强和体积不可能都不变，故D错误．
2．BC　取试管平底部分为研究对象，有pS＋F弹＝p0S，弹簧秤对试管的拉力F弹＝p0S－pS，故B项正确；而试管内封闭气体的压强p＝p0－ρgh，代入上式，得F弹＝p0S－(p0－ρgh)S＝ρghS，故C项正确，A、D错误．
3．AD　状态A和B的温度相等，根据＝C，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，故A正确；气体由状态B到C的过程，体积不变，根据＝C，压强减小，温度降低，内能减小，故B错误；气体由状态C到D的过程，体积增大，分子间的平均间距增大，故C错误；气体由状态C到D的过程，体积增大，气体对外做功，故D正确．
4．BCD　物体吸收热量时，若同时对外做功，则其内能可能会减小，此时温度降低，其分子平均动能减小，选项A错误；用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，故选项B正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离越大，分子力所做正功越多，则分子势能越小，选项C正确；熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大，故D正确．
5．BD　物体内能的多少由物体质量、种类和温度等因素共同决定，A错误；物体吸热同时还可以对外做功，其内能不一定增大，B正确；由于能量耗散不可避免，热机效率不可能达到100%，C错误；温度是分子平均动能的标志，温度发生变化，分子的平均动能就会发生变化，D正确．
6．AB　由题图可知，a、c状态气体的温度是相等的，所以气体分子的平均动能相同；c状态的压强大，结合气体压强的微观意义可知，a和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故A正确；由图象可知，b状态温度最高，分子平均动能最大，故B正确；由图象可知，bc过程气体压强不变，温度降低，由盖一吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W>0，气体温度降低，内能减少，ΔU<0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程bc中外界对气体所做的功小于气体所放出的热量，故C错误；由图象可知，ca过程气体温度不变，压强减小，由玻意耳定律可知，其体积增大，气体对外界做功，W<0，气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故D错误．
7．AB　由＝k可知，p－T图象中过原点的一条倾斜的直线是等容线，A项正确；气体从状态c到状态d的过程温度不变，内能不变，从状态d到状态a的过程温度升高，内能增加，B项正确；由于过程cd中气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外放出的热量等于外界对气体做的功，C项错误；在过程da中气体内能增加，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D项错误．
8．BD　由理想气体状态方程＝可知，pb>pa，即过程①中气体的压强逐渐增大，选项A错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做功，选项B正确；过程④中气体体积不变，气体对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，选项C错误；由于状态c、d的温度相等，理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，选项D正确．
9．答案：大于　等于　大于
解析：对一定质量的理想气体，为定值，由p—V图象可知，2p1·V1＝p1·2V1>p1·V1，所以T1＝T3>
T2.状态1与状态2时气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多，所以N1>N2；状态2与状态3时气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少，所以N2
>N3.
10．AD　温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多，所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大，A正确；根据热力学第二定律知热机的效率不可能为1，B错误；两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，C错误；晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点，D正确．
11．AC　
由题图可知，理想气体从状态A到状态B的过程中，温度升高，内能增大，故A正确，B错误；如图所示，两条虚线为等压线，斜率越大，压强越小，故气体从状态A到状态B的过程中，压强减小，故C正确，D错误．
12．AB　由题意可知TA＝300
K，由于A→B的过程为等压变化，则由＝，代入数据解得T＝900
K，A正确；B→C过程是等容变化，则由＝，代入数据解得TC＝300
K，B正确；从状态A变化到状态C的过程中，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，C错误；A→B过程，气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体吸热，D错误．
13．A　充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，压强减小，C、D错误．
14．AC　根据A→B过程为等温过程知，气体的内能不变，A正确；B→C为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以B→C过程中，气体分子的平均动能减小，B错误；C→D为等温过程，C→D过程中，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；D→A过程中，气体与外界无热量交换，体积减小，外界对气体做功，外界对气体做的功等于气体内能的增加量，D错误．
15．AC　温度是分子热运动平均动能的标志，两个物体只要温度相等，那么它们分子热运动的平均动能就相等，A正确；虽然在自然界能量的总量是守恒的，但能量的转化和转移具有方向性，B错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，C正确；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他的变化”，D错误．
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