2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理（新教材新高考）課時分層作業(yè)35熱力學(xué)定律與能量守恒定律

1、 課時分層作業(yè)(三十五)1(多選)(2021云南昆明質(zhì)檢)對于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說法正確的是()A一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100 J，同時從外界吸收120 J的熱量，則它的內(nèi)能增加20 JB物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少C凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體D第二類永動機違反了熱力學(xué)第二定律，沒有違反熱力學(xué)第一定律AD根據(jù)熱力學(xué)第一定律知UWQ100 J120 J20 J，A項正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對

2、外界做功，其內(nèi)能不一定減少，B項錯誤；通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，C項錯誤；第二類永動機沒有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此第二類永動機沒有違反熱力學(xué)第一定律，不能制成是因為它違反了熱力學(xué)第二定律，D項正確。2(2021湖北宜昌模擬)夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是()A氣體的內(nèi)能不變B氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低C氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了D氣體分子的平均動能增大B氣體噴出時

3、，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q0，對外做功，熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為WQU，內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，只有B項正確。3如圖所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，上部封閉著一定量的理想氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計。置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零)。現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程()AEp全部轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能BEp一部分轉(zhuǎn)化成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能CEp全部轉(zhuǎn)化成活塞

4、的重力勢能和氣體的內(nèi)能DEp一部分轉(zhuǎn)化成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能D由于開始彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧中儲存了一定的彈性勢能，在繩子斷開后活塞由于受到的彈力大于活塞的重力而向上運動，到達(dá)最高點后再向下運動，如此反復(fù)；當(dāng)活塞最后靜止時彈簧的彈力與活塞的重力、氣體的壓力三力平衡，彈簧處于壓縮狀態(tài)。在活塞運動過程中對活塞做功的有重力、彈簧的彈力和氣體的阻力。當(dāng)彈簧最后靜止時仍處于壓縮狀態(tài)，但彈簧的形變量減小，故彈簧儲存的彈性勢能減??；由于活塞的高度增大，故活塞的重力勢能增大，在活塞運動的過程中氣體的阻力始終做負(fù)功，產(chǎn)生內(nèi)能，故減少的彈性勢能一部分轉(zhuǎn)化為活塞的重力勢

5、能，一部分轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，故D正確。4(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷ABCDE過程到達(dá)狀態(tài)E，其中BA的延長線經(jīng)過原點，BC與橫軸平行，DE與縱軸平行。下列說法正確的是()AAB過程中氣體的體積逐漸減小BBC過程中氣體從外界吸熱CCD過程氣體內(nèi)能不變DDE過程氣體對外界做功BD由理想氣體狀態(tài)方程整理得peq f(C,V)T，AB過程中圖像的斜率不變，故氣體的體積不變，A項錯誤；BC過程為等壓過程，壓強不變，T增大，氣體體積增大，氣體對外做功，理想氣體的內(nèi)能隨溫度升高而增大，由熱力學(xué)第一定律UWQ，知氣體從外界吸熱，B項正確；CD過程氣體溫度升高，內(nèi)能增大，C項錯誤；D

6、E段為等溫過程，溫度不變，壓強降低，由eq f(pV,T)C可知，氣體體積增大，對外界做功，D項正確。5(2021山東濟南實驗中學(xué)月考)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O。下列判斷正確的是()A氣體在a、c兩狀態(tài)的體積不相等B氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功B由eq f(paVa,Ta)eq f(pcVc,Tc)，并結(jié)合圖像，得eq f(Va,Vc)eq f(pc,Tc)eq f(

7、Ta,pa)1，因此氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，A錯誤；對一定量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，由于TaTc，因此氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能，B正確；在cd過程中，氣體發(fā)生等溫變化，壓強增大，體積減小，溫度保持不變，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ可知，氣體向外界放出的熱量等于外界對氣體做的功，C錯誤；在da過程中氣體發(fā)生等壓變化，溫度升高內(nèi)能增加，體積增大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功，D錯誤。6如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，汽缸中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平

8、衡狀態(tài)。現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞達(dá)到新的平衡。不計氣體分子勢能，不計活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變。下列判斷正確的是()A氣體A吸熱，內(nèi)能可能不變B氣體B吸熱，對外做功，內(nèi)能不變C氣體A和氣體B內(nèi)每個分子的動能都增大D氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)減少D由題意可知氣體A發(fā)生等容變化，則W0，根據(jù)UWQ可知氣體A吸收熱量，內(nèi)能增加，氣體的平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大，A、C兩項錯誤；因為中間是導(dǎo)熱隔板，所以氣體B吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加，又因為壓強不變，故體積變大，氣體對外做功，B項錯誤；根據(jù)氣體壓強的微觀意義，氣體壓強和分子單位時間內(nèi)對器壁

9、單位面積碰撞次數(shù)、分子平均動能有關(guān)，氣體B的壓強不變，但是溫度增大，分子平均動能增大，所以氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的碰撞次數(shù)減少，D項正確。7電冰箱的工作原理示意圖如圖所示。壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是()A熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律D電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第二定律B熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，適用于所有的熱學(xué)過程，C、D兩項錯誤；由熱力學(xué)第二定律

10、可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助，電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，B項正確，A項錯誤。8如圖所示，兩端開口內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直固定放置，質(zhì)量分別為m和2m的兩個活塞A、B由長度為2L的輕桿相連，兩活塞的橫截面積分別為S和2S，活塞間封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。開始時，活塞B距離較細(xì)汽缸底端為L，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時大氣壓強為p0eq f(4mg,S)，汽缸周圍溫度為127 ，現(xiàn)在活塞A上部緩慢倒入細(xì)沙，直到活塞A恰好位于較細(xì)汽缸底部。(1)求加入細(xì)沙的質(zhì)量；(2)保持細(xì)沙質(zhì)量不變，再緩慢降低氣體溫度，使活塞回到原來位置

11、，內(nèi)能減少了U，求此時封閉氣體的溫度及此過程中氣體放出的熱量。解析(1)設(shè)初始狀態(tài)封閉氣體的壓強為p1，由平衡條件可得：p0Sp12S3mgp02Sp1S解得：p1eq f(mg,S)設(shè)活塞A到達(dá)較細(xì)汽缸底部時封閉氣體的壓強為p2、加入細(xì)沙的質(zhì)量為m0，由平衡條件得：p0Sp22S3mgm0gp02Sp2根據(jù)玻意耳定律得：p1(LS2LS)p22L2聯(lián)立解得：m0eq f(m,4)。(2)降低溫度過程中氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律得：eq f(4LS,T1)eq f(3LS,T2)，解得：T227 體積恢復(fù)過程中外界對氣體做的功：Wp2(2LSLS)p2LSeq f(3,4)mgL由熱力學(xué)第

12、一定律得：UWQ可得：Qeq f(3,4)mgLU。答案(1)eq f(m,4)(2)27 eq f(3,4)mgLU9如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體(不考慮分子勢能)。將一個熱敏電阻(電阻值隨溫度升高而減小)置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能，汽缸和活塞間摩擦不計。則()A若發(fā)現(xiàn)歐姆表示數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體壓強一定減小B若發(fā)現(xiàn)歐姆表示數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小C若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，則歐姆表示數(shù)將變小D若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，則需加一定的力，這說明氣體分子間有引力B內(nèi)部氣體的壓強為pp0eq f(mg,S)，則氣

13、體的壓強不變，歐姆表讀數(shù)變大，說明氣體溫度降低，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq f(pV,T)C，知氣體體積減小，內(nèi)能減小，故A錯誤，B正確；若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，氣體對外界做功，溫度降低，電阻變大故歐姆表讀數(shù)將變大，故C錯誤；若拉動活塞使汽缸內(nèi)氣體體積增大，則需加一定的力克服內(nèi)外氣壓差做功，故D錯誤。10(多選)一定量的理想氣體處在溫度為290 K的A狀態(tài)，經(jīng)歷如圖的ABCA循環(huán)。下列說法正確的是()AAB的過程中，每個氣體分子的動能都增加BBC的過程中，氣體溫度先升高后降低CCA的過程中，氣體內(nèi)能一定減小DCA的過程中，外界對氣體做功100 JBCDAB的過程中，體積不變，根據(jù)查理定律

14、，壓強增加，溫度升高，分子的平均動能增加，但不是每個分子的動能都增加，故A錯誤；BC的過程中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq f(pV,T)C，可知B、C兩點溫度相同，過B、C兩點的等溫線是雙曲線的一支，圖線BC之間的點溫度比B點和C點溫度高，所以BC過程中，氣體的溫度先升高后降低，故B正確；CA的過程中，氣體發(fā)生等壓變化，體積減小，溫度降低，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故內(nèi)能減小，故C正確；CA的過程中，根據(jù)pV圖像面積求功，WpV0.5105(31031103) J100 J，故D正確。11如圖所示的pV圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過ACB過程至狀態(tài)B，氣體對外做功280 J，吸收熱量4

15、10 J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A，這一過程中外界對氣體做功200 J。則：(1)ACB過程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)BDA過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？解析(1)ACB過程中W1280 J，Q1410 J由熱力學(xué)第一定律得UBUAW1Q1130 J故ACB過程中氣體的內(nèi)能增加了130 J。(2)因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，BDA過程中氣體內(nèi)能的變化量UAUB130 J由題意知W2200 J，由熱力學(xué)第一定律UAUBW2Q2代入數(shù)據(jù)解得Q2330 J即BDA過程中氣體放出熱量330 J。答案(1)增加130 J(2)放熱330

16、 J12(2021福建莆田質(zhì)檢)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了ABC的狀態(tài)變化過程，在此過程中氣體的內(nèi)能增加了135 J，外界對氣體做了90 J的功。已知狀態(tài)A時氣體的體積VA600 cm3。求：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中，氣體與外界熱交換的熱量。(2)狀態(tài)A時氣體的壓強pA。解析(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UWQ代入數(shù)據(jù)得Q45 J，即氣體從外界吸收熱量45 J。(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B為等容變化過程，根據(jù)查理定律有eq f(pA,TA)eq f(pB,TB)從狀態(tài)B到狀態(tài)C為等壓變化過程，根據(jù)蓋呂薩克定律有eq f(VB,TB)eq f(VC,TC)從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對氣體不做功；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，外界對氣體做功，WpBV又VVBVC，VBVA代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得pA1.5105 Pa。答案(1)吸收熱量45 J(2)1.5105 Pa13一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的ABCDA循環(huán)，該過程每個狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。A狀態(tài)的壓強為1105 Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度。(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量。解析(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強保持不變，根據(jù)蓋呂薩克定律有eq f(VA,TA)eq f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得TBeq f(VB,VA)TA600 K。(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對