人教版高中物理总复习[重点题型巩固练习] 热力学定律及能量守恒(基础)

（

人教版高中物理总复习

知识点梳理

重点题型（

常考知识点

）巩固练习

【巩固练习】

一、选择题

1、2014北京顺义测试）如图所示，固定在水平面上的气缸内封闭着一定质量的理想气体，气缸壁和活塞绝热性能良好，气缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计，则以下说法正确的是()

A．使活塞向左移动，气缸内气体对外界做功，内能减少

B．使活塞向左移动，气缸内气体内能增大，温度升高

C．使活塞向左移动，气缸内气体压强减小

D．使活塞向左移动，气缸内气体分子无规则运动的平均动能减小

2、图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法

正确的是（）

A．这个装置可测定热功当量

B．做功增加了水的热量

C．做功增加了水的内能

D．功和热量是完全等价的，无区别

3、一定质量的空气，从外界吸收了2000J的热量，同时在2个大气压的恒定压强下，体积由10L增大到14L，空气的内能增加了（）

A．880J B．1192J C．2000J D．2080J

4、一定质量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比（ ）

A.气体内能一定增加

B.气体内能一定减小

C.气体内能一定不变

D.气体内能是增是减不能确定 5、下列说法正确的是 （ ）

A ．机械能全部变成内能是不可能的

B ．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。

C ．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

D ．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的

6、(2015 河南焦作一模)如图是密闭的汽缸，外力推动活塞 P 压缩气体，对缸内气体做功

800J ，同时气体向外界放热 200J ，缸内气体的( )

A. 温度升高，内能增加 600J

B. 温度升高，内能减少 200J

C. 温度降低，内能增加 600J

D. 温度降低，内能减少 200J

7、如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有 质量相等的氮气和氧气。在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙 中（ ）

A ．气体的压强相等

B ．气体分子的平均动能相等

C ．气体的内能相等

D ．气体分子的平均速率相等

8、 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用 W 1 表示外界对气体做的功，W 2 表示气体对外界做的功，Q 1 表示气体吸收的热量，Q 2 表示气体

放出的热量，则在整个过程中一定有（

）

A ．Q 1—Q 2=W 2—W 1

B ．Q 1=Q 2

C ．W 1=W 2

D ．Q 1>Q 2

（

9、下列关于热现象的说法，正确的是（）

A.外界对物体做功，物体的内能一定增加

B.气体的温度升高，气体的压强一定增大

C.任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体

D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能

10、气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内能的变化可能是（）

A、减少了20J

B、增大了20J

C、减少了220J

D、增大了220J

二、填空题

1、2014烟台一模）某次科学实验中，从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热气缸，

把它放在大气压强p

＝1atm、温度t

＝27℃的环境中自然冷却．该气缸内壁光滑，容积V＝1m3，开口端有一厚度可忽略的活塞．开始时，气缸内密封有温度t＝447℃、压强p＝1.2atm

的理想气体，将气缸开口向右固定在水平面上，假设气缸内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：

(1)活塞刚要向左移动时，气缸内气体的温度t

1

；

(2)最终气缸内气体的体积V

1

；

(3)在整个过程中，气缸内气体对外界________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气缸内气体放出的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)气体内能的减少量．

2、空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增

加了1.5×l05J。试问：此压缩过程中，气体(填“吸收”或“放出”)的热量等于J。

3、（１）有以下说法：

Ａ.气体的温度越高，分子的平均动能越大

B.即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的

C.对物体做功不可能使物体的温度升高

D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关

E.一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为Ｔ的气体，乙室为真空，如图所示。提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为Ｔ

F.空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的。

G.对于一定量的气体，当其温度降低时，速度大的分子数目减少，速率小的分子数目增加

H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的

其中正确的是。

三、计算题

一定量的气体从外界吸收了2.6?105J的热量，内能增加了4.2?105J的热量，是气体对外做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？

【答案与解析】

一、选择题

1、【答案】B

【解析】使活塞向左移动，外界对气缸内气体做功，活塞绝热，Q＝0，由热力学第一

定律可知，内能增大，温度升高，由pV

T=C可知，压强增大，选项B正确．

2、AC

解析：做功和传递热量都可以使物体的内能发生改变，焦耳实验中是通过做功来增加水的内能，所以选项C正确；就物体内能的改变来说，做功和热传递是等效的，这是研究热功当量的前提，通过焦耳实验可测定热功当量，所以选项A正确；一个物体的内能是无法测量的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物体量，所以选项B和D都错。

3、B

解析：吸热Q=2000J，体积增大气体对外做功

W=-F x=-pSx=-pV=-2?1.01?105?(14-10)?10-3J=-808J

根据热力学第一定律W+Q=?U，解得?U=1192J

4、D

解析：物体内能改变情况由做功和热传递两种因素共同决定。气体吸收热量Q取正值，对外做功W取负值，W与Q的大小关系不知道，而?U=Q+W，则?U的正负不能判断,所以正确答案为D。

5、D

【解析】 (1)气体做等容变化，由查理定律得 p

1 J 0

解析：A 、根据开尔文的描述可知：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功 以转换成机械能，故 A 错误；B 、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外 做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性， 故 B 错误；C 、热量不能自发的从低温传递到高温物体，但是引起其它变化时，可以从低温 传递到高温物体，如开动冰箱的压缩机，可以使热量从低温传递到高温，故C 错误；D 、在 产生其它影响的情况下，可以从单一热源吸收的热量全部变成功，故 D 正确。故选 D 。

6、【答案】A

【解析】根据热力学第一定律，气体内能增量 ΔU =W +Q=800J －200J=600J ，对于一定

质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故 A 选项正确。

7、B

解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的 平均动能必相等。答案为 B 。 8、A

解析：又回到开始的状态故内能不变，根据热力学第一定律 W + Q = W + Q

1

1 2 2

解得 Q - Q = W - W ，选项 A 正确。

1

2 2 1

9、D

解析：由热力学第一定律，ΔU =W +Q ，物体的内能由做功和热传递两者共同决定，A 选项错

误；压强由温度和体积共同决定，B 选项错误；通过做功，热量可以从低温物体传到高温物

体，例如电冰箱，由热力学第二定律，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，所以 D 选项正确。

10、B

解析：研究对象为气体，对外做功W = -100 J ，吸收热量 Q = +120J ，根据热力学第一

定律 W + Q = ?U ?U = -

0 0 + 1 2J0 = 2， ?U > 0 ，说明气体的内能增加，B 对。

二、填空题

1、【答案】(1) 327℃

(2) 0.5m 3

(3)做负功 大于

p =

0 T

T

1

解得 T 1＝600K ，即 t 1＝327℃.

(2)由理想气体状态方程得 pV p V

= 0 1

T T

解得 V 1＝0.5m 3.

(3)体积减小，气缸内气体对外界做负功；由 ΔU ＝W ＋Q 知，气缸内气体放出的热量大

于气体内能的减少量．

2、放出；5×104

解析：由热力学第一定律△U=W＋Q，代入数据解得Q=－5×104J。

3、ABEG

解析：温度是分子平均动能的宏观体现，温度越高，分子的平均动能越大。与分子的质量无关。所以A正确。分子的平均动能是一个统计规律，并不是所有的分子的速度，所以温度高的物体也有大量的分子速度比较小，而温度低的物体也有大量的分子速度比较大。所以B 也正确。改变内能的两种方式是做功和热传递，所以C错误。气体的内能除分子势能、分子平均动能有关外，还与气体的质量有关。对于气体分子间作用力可以忽略时，气体的内能

只由温度和质量决定。分子越多，总的能量越大。所以D错误。因为在提起隔板时，气体没有对外做功，能量不变。（没有受力物体，虽然有位移，但也不做功）。所以E正确。所

有的机器工作都要遵从热力学第一定律和第二定律，因为这时对外界产生了影响。所以F 错误。气体分子的速度指的是平均速度，温度越低，平均速度越低，速度大的分子数目减少，速度小的分子数目增加。所以G正确。热力学第二定律的内容是：不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而对外界没有影响。所以可以从单一热源吸收热量全部用来对外界做功，但此时对外界产生了影响。所以H错误。故正确的是ABEG。

三、计算题

1.6?105J

解析：从外界吸收了热量为正Q=+2.6?105J，内能增加为正?U=4.2?105J，根据热力学第一定律W+Q=?U，W=?U-Q=4.2?105-2.6?105J=1.6?105J，大于零，说明外界对气体做功。