2025高考物理步步高同步練習選修3第三章　熱力學定律熱力學第二定律含答案

2025高考物理步步高同步練習選修3第三章熱力學定律4熱力學第二定律[學習目標]1.通過自然界中客觀過程的方向性，了解熱力學第二定律.2.了解熱力學第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質(zhì).3.能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及宏觀自然過程的方向性問題.4.認識能量耗散，知道能源是有限的．一、熱力學第二定律1．定義：在物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律．2．熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．(該表述闡述的是傳熱的方向性)3．熱力學第二定律的開爾文表述：(1)熱機①熱機工作的兩個階段：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個階段是工作物質(zhì)對外做功，把自己的內(nèi)能變成機械能．②熱機用于做功的熱量一定小于它從高溫熱庫吸收的熱量，即W<Q.(2)熱力學第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．(該表述闡述了機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性)4．熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是等價(選填“等價”或“不等價”)的．二、能源是有限的1．能源：具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)．2．能量耗散：使用的能源轉(zhuǎn)化成內(nèi)能分散在環(huán)境中不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”．3．能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了，能源減少了．1．判斷下列說法的正誤．(1)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的．(√)(2)機械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為機械能．(×)(3)可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γ?√)(4)只要對內(nèi)燃機不斷地改進，內(nèi)燃機得到的內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能．(×)(5)能量耗散會導致總能量減少，也會導致能量品質(zhì)降低．(×)2．熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，這說明傳熱過程具有________．冰箱工作時，能把冰箱內(nèi)的熱量傳遞到冰箱外，這________(填“違反”或“不違反”)熱力學第二定律．答案方向性不違反一、對熱力學第二定律的理解導學探究1．傳熱的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能．兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發(fā)進行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進行的，需要消耗電能．2．如圖所示是制冷機和熱機的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：(1)制冷機工作時熱量是自發(fā)地從低溫熱庫傳到高溫熱庫嗎？(2)熱機工作時能否將從高溫熱庫吸收的熱量全部用來做功？答案(1)不是(2)不能知識深化1．自然過程的方向性(1)熱傳導具有方向性兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體，要實現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化．(2)氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體．(3)機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性物體在地面上運動，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運動起來．(4)氣體向真空膨脹具有方向性氣體可自發(fā)地向真空容器內(nèi)膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，使容器內(nèi)變?yōu)檎婵眨?．在熱力學第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”“單一熱庫”“不可能”的含義(1)“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體的方向性．在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．(3)“單一熱庫”：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)．若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功．據(jù)報道，有些國家已在研究利用海水上下層溫度不同來發(fā)電．(4)“不可能”：實際上熱機或制冷機系統(tǒng)循環(huán)時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何的辦法都不可能加以消除．特別提醒(1)熱力學第二定律的兩種表述是等價的．(2)熱力學第二定律的實質(zhì)：熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．例1下列過程中可能發(fā)生的是()A．某種物質(zhì)從高溫熱源吸收20kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機械能，而沒有產(chǎn)生其他任何影響B(tài)．打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)跑進去，恢復原狀C．利用其他手段，使低溫物體的溫度更低，高溫物體的溫度更高D．將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發(fā)地各自分開答案C解析根據(jù)熱力學第二定律，熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體，而不引起其他的影響，但通過一些其他手段是可以實現(xiàn)的，故C項正確；內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能不可能自發(fā)地進行，要使內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能必定要引起其他變化，故A項錯誤；氣體膨脹具有方向性，故B項錯誤；擴散現(xiàn)象也有方向性，故D項錯誤．例2根據(jù)熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是()A．不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化B．沒有冷凝器，只有單一的熱庫，能將從單一熱庫吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機是可以實現(xiàn)的C．制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化D．如果沒有摩擦漏氣，熱機效率可以達到100%答案A解析熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；傳熱過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統(tǒng)做功)，C選項錯誤；熱機效率無法達到100%，D選項錯誤．1．一切物理過程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理過程不一定均能實現(xiàn)．2．熱力學第二定律的兩種表述分別對應(yīng)著一種“不可能”，但都有一個前提條件“自發(fā)地”或“不產(chǎn)生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的．例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫吸收熱量，使之完全用來做功，但不是自發(fā)地或是產(chǎn)生了其他影響．二、熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較1．兩定律的比較熱力學第一定律熱力學第二定律區(qū)別是能量守恒定律在熱力學中的表現(xiàn)，否定了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機是關(guān)于在有限空間和時間內(nèi)，一切和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程、化學過程具有不可逆性的經(jīng)驗總結(jié)，從而否定了第二類永動機聯(lián)系兩定律分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者既相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎(chǔ)2.兩類永動機的比較第一類永動機第二類永動機設(shè)計要求不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很少的能量啟動后，可以永遠運動下去)將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱庫，實現(xiàn)內(nèi)能向機械能的轉(zhuǎn)化)不可能制成的原因違背了能量守恒定律違背了熱力學第二定律例3對于熱力學第一定律和熱力學第二定律的理解，下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收120J熱量，則它的內(nèi)能增加20JB．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．第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律D．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，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答案A解析根據(jù)熱力學第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，說明內(nèi)能增加了20J，故A正確；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU的大小由W、Q共同決定，說明物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對外界做功，其內(nèi)能不一定減少，故B錯誤；第二類永動機沒有違背能量守恒定律，不能制成是因為它違背了熱力學第二定律，故C錯誤；通過做功的方式可以使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱制冷時熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，故D錯誤．例4(2020·全國卷)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有________，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有____．(填正確答案標號)A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)答案BC解析A項符合熱力學第一、第二定律．冷水和杯子溫度不可能都變低，只能是一個升高一個降低，或溫度都不變，B項描述違背了熱力學第一定律．C項描述雖然不違背熱力學第一定律，但違背了熱力學第二定律．D項中冰箱消耗電能從而可以從低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，不違背熱力學第二定律．三、能源與能量耗散導學探究1．流動的水帶動水磨做功，由于磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤和糧食的溫度升高，水流的一部分機械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能，這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用．可見，內(nèi)能與機械能相比，哪種能量的品質(zhì)低？答案內(nèi)能．2．如圖所示是兩幅宣傳節(jié)約能源的圖片．請問：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？答案能量是守恒的，但能量耗散卻導致能量品質(zhì)的降低，在利用它們的時候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的能量．知識深化能量與能源的區(qū)別1．能量是守恒的，既不會增加也不會減少．2．能源是具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)．3．能量耗散，能量總量不變，但能量品質(zhì)會下降即能源減少，故我們要節(jié)約能源．例5(2021·河北巨鹿中學高二期中)關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是()A．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造B．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源C．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性答案C解析根據(jù)能量守恒定律，能量是不能被創(chuàng)造的，選項A錯誤；在能源的利用過程中，雖然能量在數(shù)量上并未減少，但是能源的品質(zhì)在降低，所以還需要節(jié)約能源，選項B錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，選項C正確；能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能量的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了，選項D錯誤．考點一對熱力學第二定律的理解1．關(guān)于自然過程中的方向性，下列說法正確的是()A．摩擦生熱的過程是可逆的B．凡是符合能量守恒的過程一般都是可逆的C．涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有“單向性”或“不可逆性”D．空調(diào)機既能制冷又能制熱，說明傳熱不存在方向性答案C2．把水和酒精混合后，用蒸發(fā)的方式又可以分開，然后液化恢復到原來的狀態(tài)，這說明()A．擴散現(xiàn)象沒有方向B．將水和酒精分開時，引起了其他變化，故擴散具有方向性C．將水和酒精分開時，并沒有引起化學變化，故擴散現(xiàn)象沒有方向性D．用本題的實驗，無法說明擴散現(xiàn)象是否具有方向性答案B解析由題意可知，兩者混合時是自動發(fā)生的，但兩者分離時，要先加熱后冷卻，也就是說，向分離與向混合這兩個方向的發(fā)展是可以通過過程是否自動完成、是否需要外加其他手段才能完成來區(qū)分的，因此，可以證明擴散是有方向性的，B正確，A、C、D錯誤．3．如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖．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．下列說法中正確的是()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背了熱力學第二定律D．電冰箱的工作原理違背了熱力學第一定律答案B4．(2022·南通市高二開學考試)小華為參加電視臺《異想天開》節(jié)目，提出了下列4個設(shè)想方案，從理論上講可行的是()A．制作一個裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響B(tài)．將屋頂蓋上太陽能板，可用太陽能來解決照明和熱水問題C．制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下D．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)分離，既清潔了空氣，又變廢為寶答案B解析根據(jù)熱力學第二定律知，在不產(chǎn)生其他影響時，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，因此從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響是不可能實現(xiàn)的，故A錯誤；利用太陽能最有前途的領(lǐng)域是通過太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能再加以利用，解決照明和熱水問題，故B正確；絕對零度是溫度的極值，是不能達到的，故C錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，汽車尾氣中各類有害氣體不能自發(fā)分離，要在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，故D錯誤．5．(2021·鹽城實驗高中高二期中)關(guān)于兩類永動機和熱力學兩大定律，下列說法正確的是()A．第二類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第一定律B．第一類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第二定律C．由熱力學第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，傳熱也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和傳熱一定會改變內(nèi)能D．由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫吸收熱量，完全變成功也是可能的答案D解析第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，A、B錯誤；由熱力學第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯誤；由熱力學第二定律可知選項D中的現(xiàn)象是可能的，但會產(chǎn)生其他影響，D正確．考點二能源與能量耗散6．(2022·江蘇省高二學業(yè)考試)關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是()A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量有可能增加B．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量會不斷減少C．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變，故節(jié)約能源沒有必要D．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性．且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源答案D解析能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，總量是守恒的，但品質(zhì)降低了，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源，選項D正確．7．(2021·江蘇宜興市張渚高級中學高二期中)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把散失的能量重新收集、加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是()A．能量耗散說明能量不守恒B．能量耗散不符合熱力學第二定律C．能量耗散使能量的總量減少D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度，反映出自然界中的宏觀過程具有方向性答案D解析能量耗散是指能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中擴散到周圍環(huán)境中無法再收集起來，滿足能量守恒定律，也符合熱力學第二定律，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了．能量耗散反應(yīng)了涉及熱運動的宏觀過程都具有方向性，所以A、B、C錯誤，D正確．8.如圖所示，汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸壁是導熱的，汽缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸面是光滑的，但不漏氣．現(xiàn)將活塞與桿連接，使其緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并對外做功．若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱庫吸熱，全部用來對外做功，所以此過程違反了熱力學第二定律B．氣體是從單一熱庫吸熱，但并未全部用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱庫吸熱，全部用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律D．以上三種說法都不對答案C解析此過程雖然是氣體從單一熱庫吸熱，全部用來對外做功，但引起了其他變化，所以此過程不違反熱力學第二定律，故選C.9.如圖所示，用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在一杯熱水中，接觸點2插在一杯冷水中，此時靈敏電流計的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，根據(jù)這一現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．這一過程違反了熱力學第二定律B．這一過程違反了熱力學第一定律C．熱水和冷水的溫度將發(fā)生變化D．這一過程違反了能量守恒定律答案C解析任何宏觀的實際熱現(xiàn)象都符合熱力學第二定律，故A錯誤；吸放熱和做功均會改變內(nèi)能，該過程沒有違反熱力學第一定律，故B錯誤；在實驗過程中，熱水內(nèi)能減少，一部分轉(zhuǎn)移到低溫物體，一部分轉(zhuǎn)化為電能，熱水一定會降溫，冷水一定會升溫，故C正確；能量守恒定律是普適定律，在實驗過程中，熱水的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化成電能，電能也部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能，符合能量守恒定律，故D錯誤．本章知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(內(nèi)能\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(功與內(nèi)能：在絕熱情況下，功是內(nèi)能變化的量度,熱與內(nèi)能：只發(fā)生傳熱時，熱量是內(nèi)能變化的量度,做功和傳熱在改變內(nèi)能上是等價的)),熱力學第一定律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所,做的功的和,表達式：ΔU＝W＋Q)),能量守恒定律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量守恒定律,第一類永動機不能制成的原因：違背能量守恒定律)),熱力學第二定律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他,影響,第二類永動機不能制成的原因：違背了熱力學第二定律,能源是有限的)),))熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用1.(2021·江蘇東臺創(chuàng)新高級中學高二月考)為做好新冠肺炎疫情防控，學校用如圖所示的壓縮式噴霧器對教室走廊等場所進行消殺工作．給儲液罐打足氣，打開開關(guān)就可以讓藥液噴灑出來．若罐內(nèi)氣體溫度保持不變，隨著藥液的不斷噴出，則罐內(nèi)氣體()A．內(nèi)能不斷減小B．壓強不斷減小C．外界對氣體做功D．氣體對外放熱答案B解析由于罐內(nèi)氣體溫度保持不變，故內(nèi)能保持不變，A錯誤；隨著藥液的不斷噴出，氣體的體積增大，由理想氣體狀態(tài)方程可知，壓強不斷減小，B正確；氣體的體積增大，氣體對外做功，而氣體的內(nèi)能不變，由熱力學第一定律可知，氣體吸收熱量，C、D錯誤．2．(2021·江蘇南京市第十三中學高二期末)如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體的體積V與溫度T關(guān)系圖像，它由狀態(tài)A經(jīng)等溫過程到狀態(tài)B，再經(jīng)等容過程到狀態(tài)C.則下列說法中正確的是()A．在A、B、C三個狀態(tài)中B對應(yīng)的壓強最大B．在A、B、C三個狀態(tài)中C對應(yīng)的壓強最大C．AB過程中外界對氣體做功，內(nèi)能增加D．BC過程中氣體吸收熱量，內(nèi)能不變答案B解析由題圖圖像知，狀態(tài)C的溫度最高、體積最小，則由eq\f(pV,T)＝C知，狀態(tài)C對應(yīng)的壓強最大，A錯誤，B正確；AB過程中，體積減小，外界對氣體做功，溫度不變，故內(nèi)能不變，C錯誤；BC過程中，體積不變，外界對氣體不做功，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體吸收熱量，D錯誤．3．(2021·鹽城市高二期末)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個狀態(tài)變化過程，先后到達狀態(tài)B和C.兩條虛線分別表示狀態(tài)A或C的等溫線．下列說法正確的是()A．氣體在狀態(tài)A的內(nèi)能最大B．氣體在狀態(tài)C的分子平均速率最大C．AB過程中，氣體對外界做功，內(nèi)能增加D．BC過程中，外界對氣體做功，內(nèi)能減小答案C解析由題圖圖像可知，氣體在狀態(tài)B的溫度最高，則氣體在狀態(tài)B的內(nèi)能最大，氣體在狀態(tài)B的分子平均速率最大，選項A、B錯誤；AB過程中，氣體體積變大，氣體對外界做功，溫度升高，則內(nèi)能增加，選項C正確；BC過程中，氣體體積不變，則外界對氣體不做功，氣體溫度降低，則內(nèi)能減小，選項D錯誤．4．(2021·南京市高二期末)一定質(zhì)量的某種理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖像如圖所示.已知氣體處于狀態(tài)A時的溫度為300K，則下列判斷正確的是()A．氣體處于狀態(tài)C時的溫度是100KB．在A、B和C三個狀態(tài)中，狀態(tài)B的分子平均動能最大C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程中氣體吸熱D．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程中氣體內(nèi)能先減小后增大答案B解析由題意可知TA＝300K，由于A→B的過程為等壓變化，則由eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，代入數(shù)據(jù)解得TB＝900K，B→C過程是等容變化，則由eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，代入數(shù)據(jù)解得TC＝300K，在A、B和C三個狀態(tài)中，狀態(tài)B的溫度最高，分子平均動能最大，故A錯誤，B正確；從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程中，體積不變，則W＝0，溫度降低，則內(nèi)能減小，ΔU<0，根據(jù)熱力學第一定律可知，Q<0，氣體放熱，選項C錯誤；從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中，氣體的溫度先升高后降低，則氣體的內(nèi)能先增大后減小，故D錯誤．5．(2022·江蘇南京市第一中學高二期中)如圖所示汽缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸和活塞是絕熱的，汽缸固定不動，一條細線左端連接在活塞上，另一端跨過定滑輪后吊著一個裝沙的小桶，開始時活塞靜止，某時刻開始小桶中的沙緩慢漏出的過程中，不計活塞與汽缸的摩擦，則下列說法正確的是()A．汽缸內(nèi)的活塞向右運動B．汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能變小C．汽缸內(nèi)氣體的壓強減小D．汽缸內(nèi)氣體的分子平均動能變大答案D解析設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強為p，活塞面積為S，以活塞為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件pS＋FT＝p0S，細沙不斷流出時繩子拉力FT變小，而p0不變，故p變大，氣體體積減小，則汽缸內(nèi)的活塞向左運動，氣體被壓縮，外界對氣體做功，由于汽缸和活塞是絕熱的，由熱力學第一定律可知氣體的內(nèi)能變大，溫度升高，則汽缸內(nèi)氣體的分子平均動能變大，則選項A、B、C錯誤，D正確．6.(2021·揚州市高二期中)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C為等壓過程，D→A為等容過程．關(guān)于該循環(huán)過程，下列說法正確的是()A．A→B過程中，氣體放出熱量B．C→D過程中，氣體放出熱量C．B→C過程中，氣體分子的平均動能減小D．D→A過程中，氣體內(nèi)能增加答案A解析因為A→B為等溫過程，壓強變大，體積變小，故外界對氣體做功，溫度不變，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定放出熱量，故A正確；C→D為等溫過程，壓強減小，體積增大，則氣體對外做功，溫度不變，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一定吸收熱量，故B錯誤；因為B→C為等壓過程，由于體積增大，由蓋－呂薩克定律可知，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故氣體分子的平均動能增大，故C錯誤；D→A為等容過程，由于壓強減小，由查理定律可知，溫度降低，則內(nèi)能減少，故D錯誤．7．(2021·江蘇宜興市張渚高級中學高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷A→B→D和A→C→D兩個變化過程，如圖所示．A→B→D過程，氣體對外做功為W1，與外界交換的熱量為Q1；A→C→D過程，氣體對外做功為W2，與外界交換的熱量為Q2.兩過程中()A．氣體吸熱，Q1>Q2B．氣體吸熱，|W1|＝|W2|C．氣體放熱，Q1＝Q2D．氣體放熱，|W1|>|W2|答案A解析p－V圖像中，圖線與V軸圍成的“面積”表示氣體對外所做的功，所以|W1|>|W2|，由于兩過程的初末狀態(tài)pV乘積相同，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可得TA＝TD，氣體在狀態(tài)A與狀態(tài)D的內(nèi)能相同，即ΔU＝0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可得兩過程氣體吸熱，且Q1>Q2.故選A.8．(2021·蘇州市高二期末)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，其V－T圖像如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強，下列判斷正確的是()A．狀態(tài)a、b、c的壓強大小滿足pb＝pc＝9paB．a(chǎn)到b過程中氣體內(nèi)能減小C．b到c過程中氣體放出熱量D．c到a過程中每一個分子的速率都不變答案C解析a到b為等容變化，有eq\f(pa,T0)＝eq\f(pb,3T0)，解得pb＝3pa，c到a過程，為等溫變化，有pcV0＝pa·3V0，解得pc＝3pa，綜上可得pb＝pc＝3pa，故A錯誤；a到b過程中，溫度升高，內(nèi)能增大，故B錯誤；b到c過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，即ΔU<0，體積減小，外界對氣體做功W>0，由熱力學第一定律可知Q<0，即氣體放出熱量，故C正確；溫度是平均動能的標志，是大量分子運動的統(tǒng)計結(jié)果，對單個分子沒有意義，故D錯誤．9．(2021·徐州市高二期末)如圖所示，在斯特林循環(huán)的p－V圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d后再次回到a，整個循環(huán)由兩個等容過程ab、cd和兩個等溫過程bc、da組成，則()A．a(chǎn)→b過程，外界對氣體不做功，氣體內(nèi)能不變B．b→c過程，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減少C．c→d過程，氣體向外界放熱，氣體內(nèi)能減少D．整個循環(huán)過程中，氣體對外界做功小于氣體從外界吸收的熱量答案C解析a→b過程為等容變化，外界對氣體不做功，由eq\f(pa,Ta)＝eq\f(pb,Tb)可得Tb>Ta，氣體的內(nèi)能增大，故A錯誤；b→c過程為等溫變化，氣體內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外界做功，故B錯誤；c→d過程為等容變化，氣體對外界不做功，由eq\f(pc,Tc)＝eq\f(pd,Td)可得Tc>Td，則氣體內(nèi)能減少，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可得c→d過程，氣體向外界放熱，故C正確；整個循環(huán)過程中，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體對外界做功等于氣體從外界吸收的熱量，故D錯誤．10．(2021·宿遷市高二期末)如圖所示，絕熱容器中封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開始時活塞距底部高度h＝27cm，容器內(nèi)氣體溫度為t1＝27℃.現(xiàn)給電熱絲通電，經(jīng)過一段時間，氣體溫Pa，不計活塞與器壁間摩擦，求：(1)封閉部分氣體的壓強；(2)當氣體溫度升高至t2時，活塞距底部高度H；(3)若整個加熱過程中內(nèi)能變化量為120J，氣體吸收的熱量Q.答案(1)3×105Pa(2)36cm(3)125.4J解析(1)對活塞，由平衡條件得pS＝p0S＋mg得p＝3×105Pa(2)由題意知封閉氣體發(fā)生等壓變化，則有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)即eq\f(Sh,T1)＝eq\f(SH,T2)代入數(shù)據(jù)得H＝36cm(3)由題意得W＝－pΔV＝－5.4J，ΔU＝120J由ΔU＝W＋Q，得Q＝125.4J.11.(2021·常州市高二期中)如圖所示，質(zhì)量m＝1kg的導熱汽缸倒扣在水平地面上，A為一T形活塞，汽缸內(nèi)充有一定質(zhì)量的理想氣體．汽缸的橫截面積S＝2×10－4m2，高度h＝40cm，當外界溫度為300K時，汽缸對地面恰好沒有壓力，此時活塞位于汽缸中央．不計汽缸壁及活塞厚度，內(nèi)壁光滑，活塞始終在地面上靜止不動，大氣壓強為p0＝1×105Pa，g取10m/s2.(1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)環(huán)境溫度升高時，汽缸緩慢上升，溫度至少升高到多少時，汽缸不再上升；(3)已知汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能U與熱力學溫度T的關(guān)系為U＝0.015T(J)，求汽缸從圖示位置上升到剛好不能再上升的過程中，汽缸內(nèi)氣體從外界吸收的熱量．答案(1)1.5×105Pa(2)600K(3)10.5J解析(1)汽缸對地面恰好沒有壓力，即處于平衡狀態(tài)時，可得p0S＋mg＝pS解得汽缸內(nèi)氣體的壓強為p＝1.5×105Pa.(2)氣體原來的溫度T1＝300K，環(huán)境溫度升高時，氣體發(fā)生等壓變化，溫度升高到T2，氣體體積為hS時，汽缸不再上升，可得eq\f(\f(1,2)hS,T1)＝eq\f(hS,T2)代入數(shù)據(jù)解得T2＝600K.(3)該過程氣體對外界做功，W＝－p·ΔV＝－p·eq\f(1,2)hS＝－6J當汽缸不再上升時氣體內(nèi)能增加ΔU＝0.015(T2－T1)＝4.5J由熱力學第一定律可知，汽缸內(nèi)氣體從外界吸收的熱量Q＝ΔU－W＝10.5J.12．(2022·如東市高二期末)如圖所示，左端封閉右端開口的導熱汽缸水平放置，橫截面積為S，用厚度不計的光滑活塞封閉了長為L的理想氣體，活塞距汽缸開口端距離為b，活塞的重力為G.已知外界大氣壓強為p0，熱力學溫度為T.現(xiàn)在給汽缸緩慢加熱，活塞恰好移到汽缸右端口(汽缸仍然封閉)．(1)此時封閉氣體的溫度是多少；(2)如果再把汽缸開口向上豎直放置，封閉氣體的長度仍為L，此時封閉氣體的溫度變?yōu)槎嗌伲?3)在(2)的情況下，給汽缸緩慢加熱，活塞恰好移到汽缸上端口(汽缸仍然封閉)．封閉氣體吸收的熱量為Q，求此過程封閉氣體內(nèi)能的增加量．答案(1)eq\f(L＋b,L)T(2)eq\f(p0S＋GT,p0S)(3)Q－(p0S＋G)b解析(1)活塞恰在汽缸右端口時(汽缸仍然封閉)，設(shè)密閉氣體的溫度為T1，由蓋－呂薩克定律有eq\f(LS,T)＝eq\f(L＋bS,T1)解得T1＝eq\f(L＋b,L)T(2)汽缸豎直放置時，設(shè)密閉氣體的溫度為T2，由活塞受力平衡有p2S＝p0S＋G由查理定律有eq\f(p0,T)＝eq\f(p2,T2)解得T2＝eq\f(p0S＋GT,p0S)(3)此過程氣體對外界做功，W＝－p2Sb＝－(p0S＋G)b由熱力學第一定律有ΔU＝Q＋W解得ΔU＝Q－(p0S＋G)b.13．(2022·南京市高二月考)如圖，兩端開口、下端連通的導熱汽缸，用兩個輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．在左端活塞上緩慢加細沙，活塞從A下降h高度到B位置時，活塞上細沙的總質(zhì)量為m.在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變．整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．整個過程，外力F做功大于0，小于mghB．整個過程，理想氣體的內(nèi)能增大C．左端活塞到達B位置時，外力F等于eq\f(mgS2,S1)D．整個過程，理想氣體向外界釋放的熱量等于p0S1h＋mgh答案C解析整個過程，因右側(cè)活塞靜止不動，則外力F做功為零，選項A錯誤；整個過程，因為汽缸導熱且活塞緩慢移動，可知氣體的溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，選項B錯誤；左端活塞到達B位置時，則封閉氣體的壓強p＝eq\f(mg,S1)＋p0＝eq\f(F,S2)＋p0，解得外力F＝eq\f(mgS2,S1)，選項C正確；整個過程，氣體的內(nèi)能不變，氣體體積減小，外界對氣體做功等于氣體放出的熱量，若在活塞上一次性放上質(zhì)量為m的沙子時，外界對氣體做功為W＝(p0S1＋mg)h，此時理想氣體向外界釋放的熱量等于p0S1h＋mgh，但是因沙子是逐漸加入的，則外界對氣體做功W≠(p0S1＋mg)h，理想氣體向外界釋放的熱量也不等于p0S1h＋mgh，選項D錯誤．14．(2021·鹽城市高二期中)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)過如圖所示的三個過程回到初始狀態(tài)a，下列判斷正確的是()A．在a→b過程中氣體對外做的功等于在b→c過程中氣體對外做的功B．在b→c過程中氣體從外界吸收的熱量小于在c→a過程中氣體向外界放出的熱量C．在c→a過程中外界對氣體做的功大于氣體向外界放出的熱量D．在a→b過程中氣體內(nèi)能的增加量小于c→a過程中氣體內(nèi)能的減少量答案B解析由W＝p·ΔV可知，p－V圖線和橫軸圍成的“面積”即為氣體做功大小，所以在a→b過程中氣體對外做的功小于在b→c過程中氣體對外做的功，故A錯誤；b→c過程中，由eq\f(2p0·2V0,Ta)＝eq\f(p0·4V0,Tb)可得Ta＝Tb，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋Wbc可知，由于ΔU＝0，b→c過程氣體從外界吸收的熱量Qbc＝|Wbc|；c→a過程氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋－呂薩克定律可得eq\f(4V0,Tc)＝eq\f(V0,Ta)解得Tc＝4Ta，故從c→a內(nèi)能減少即ΔU′<0，Wca>0，由ΔU′＝Qca＋Wca知|Qca|>Wca，再由W＝pΔV知|Wbc|＝Wca則可得Qbc<|Qca|，故B正確，C錯誤；由于b和c溫度相同，則在a→b過程中氣體內(nèi)能的增加量等于c→a過程中氣體內(nèi)能的減少量，故D錯誤．章末檢測試卷(三)(滿分：100分)一、單項選擇題：共10題，每題4分，共40分．每題只有一個選項最符合題意．1．(2021·淮安市高二月考)關(guān)于熱力學定律，下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大B．一定質(zhì)量的氣體吸收熱量，其內(nèi)能不一定增大C．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體D．第二類永動機不僅違反了熱力學第二定律，也違反了能量守恒定律答案B解析做功與傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種方式，一定質(zhì)量的氣體吸收熱量，如果氣體同時對外做功，氣體內(nèi)能不一定增大，故A錯誤，B正確；不可能使熱量自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，但在一定條件下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，故C錯誤；第二類永動機不違反能量守恒定律但違反了熱力學第二定律，故D錯誤．2．(2021·淮安市高二期中)一定質(zhì)量的氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減小1.3×105J，則此過程()A．氣體從外界吸收熱量2.0×105JB．氣體向外界釋放熱量2.0×105JC．氣體從外界吸收熱量6.0×104JD．氣體向外界釋放熱量6.0×104J答案B解析由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q得到Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105J，即氣體向外界釋放2.0×105J的熱量，故選B.3.(2022·江蘇沭陽縣修遠中學高二月考)如圖所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空．現(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達到平衡，則在此過程中()A．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變B．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少C．氣體對外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少D．氣體對外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少答案A解析絕熱容器沒有與外界交換熱量，氣體在真空中自由膨脹，對外不做功，根據(jù)ΔU＝Q＋W，所以內(nèi)能不變，故選A.4．在寒冷的冬天里泡一泡溫泉，不僅可以消除疲勞，還可擴張血管，促進血液循環(huán)，加速人體新陳代謝．假設(shè)水溫恒定，則溫泉中正在緩慢上升的氣泡(氣泡內(nèi)氣體可看作理想氣體)()A．壓強增大，體積減小，吸收熱量B．壓強增大，體積減小，放出熱量C．壓強減小，體積增大，吸收熱量D．壓強減小，體積增大，放出熱量答案C解析溫泉中正在緩慢上升的氣泡，壓強減小，由eq\f(pV,T)＝C知，溫度不變、壓強減小時體積增大；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，故內(nèi)能不變，體積增大時，氣體對外做功，由熱力學第一定律可知，氣體應(yīng)吸收熱量，故C正確，A、B、D錯誤．5．(2021·南京市高二期末)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強p隨攝氏溫度t變化的關(guān)系如圖所示，氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，下列說法正確的是()A．體積不變 B．體積增大C．外界對氣體做功 D．一定從外界吸收熱量答案C解析由于題圖圖像是過坐標原點的直線，設(shè)斜率為k，因此表達式為p＝kt根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，又T＝273K＋t，代入整理得V＝eq\f(C,k)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(273,t)＋1)).因此隨著溫度t的升高，氣體的體積減小，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律，無法判斷是吸熱還是放熱，故選C.6.為抗擊新冠，防止病毒蔓延，每天都要用噴霧劑(裝一定配比的84消毒液)對教室進行全面噴灑．如圖是某噴水壺示意圖．未噴水時閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣；多次充氣后按下按柄B打開閥門K，水會自動經(jīng)導管從噴嘴處噴出．儲氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴水過程溫度保持不變，則()A．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能不變B．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能增大C．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體吸熱D．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體壓強不變答案C解析充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體的質(zhì)量增加，氣體的溫度不變，故氣體的平均動能不變，但氣體內(nèi)能增大，故A、B錯誤；噴水過程中，氣體對外做功，W＜0；由于氣體溫度不變，則內(nèi)能不變ΔU＝0，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，儲氣室內(nèi)氣體吸熱，故C正確；噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體體積增大，溫度不變，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知壓強減小，故D錯誤．7.(2022·江蘇南京市第一中學高二期中)如圖所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片．輕推轉(zhuǎn)輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動．離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉(zhuǎn)輪因此能轉(zhuǎn)動較長時間，下列說法正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量D．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，所以水溫升高答案C解析形狀記憶合金進入水中后受熱，形狀發(fā)生改變而攪動熱水，由能量守恒知，能量來源于熱水，熱水溫度會降低，故A、B、D錯誤；由能量守恒知，葉片吸收的能量一部分轉(zhuǎn)化成葉片的動能，一部分釋放到空氣中，故C正確．8．(2021·南通市高二期末)用圖甲所示的裝置探究注射器內(nèi)封閉氣體的壓強與體積的關(guān)系，根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)作出p－eq\f(1,V)圖像如圖乙所示，線段AB的延長線經(jīng)過坐標原點O，BC段為曲線，環(huán)境溫度保持不變．則下列說法中正確的是()A．A→B過程，氣體的內(nèi)能增加B．A→B過程，氣體吸收熱量C．B→C過程，氣體對外做正功D．B→C過程，可能出現(xiàn)了漏氣答案D解析因AB是過原點的直線，可知A→B過程溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0；A→B過程體積減小，外界對氣體做功，W＞0，根據(jù)ΔU＝Q＋W，可知Q＜O，故氣體放出熱量，選項A、B錯誤；B→C過程體積減小，則外界對氣體做功，選項C錯誤；B→C過程中pV乘積減小，則可能出現(xiàn)了漏氣，選項D正確．9．(2021·連云港市高二期末)一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中A→B過程為等壓變化，B→C過程為等容變化．已知狀態(tài)A的溫度與狀態(tài)C的溫度相同，下列說法正確的是()A．A→B過程氣體溫度升高，密度減小B．A→B過程外界對氣體做功，氣體溫度降低C．A→B→C過程氣體與外界的熱交換為零D．A→B過程氣體吸收的熱量小于B→C過程氣體放出的熱量答案A解析根據(jù)蓋—呂薩克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)可知，A→B過程氣體體積增大，溫度升高，密度減小，所以A正確；A→B過程氣體體積增大，氣體對外界做功，氣體溫度升高，所以B錯誤；A、C狀態(tài)氣體的溫度相同，氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律有ΔU＝W＋Q，由于氣體膨脹對外界做功W<0，則氣體從外界吸收熱量，所以C錯誤；由于A→B→C過程氣體從外界吸收熱量，則A→B過程氣體吸收的熱量大于B→C過程氣體放出的熱量，所以D錯誤．10．(2021·常州市高二期末)如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體在狀態(tài)變化過程中壓強隨體積的變化圖像，氣體從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程到達狀態(tài)B，再經(jīng)等容過程到達狀態(tài)C，最后經(jīng)等溫過程返回到狀態(tài)A，下列說法正確的是()A．A到B過程氣體溫度保持不變B．B到C過程氣體內(nèi)能可能不變C．C到A過程氣體吸收熱量D．全過程氣體放熱大于吸熱答案D解析由題圖可知，從A到B過程氣體體積增大，氣體對外做功，W<0，該過程是絕熱過程，Q＝0，由熱力學第一定律可知，氣體內(nèi)能減小，ΔU<0，氣體溫度降低，故A錯誤；由B到C過程氣體體積不變，外界對氣體不做功，由eq\f(pC,TC)＝eq\f(pB,TB)，故B到C過程溫度升高，氣體內(nèi)能變大，故B錯誤；C到A過程氣體溫度不變而體積減小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變，由熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，故C錯誤；p－V圖線與橫軸所圍的“面積”表示氣體做功的大小，圖線AB、BC、CA所圍的“面積”表示整個過程外界對氣體做的功，由于整個過程氣體內(nèi)能不變，所以氣體放出的熱量大于吸收的熱量，故D正確．二、非選擇題：共5題，共60分．其中第12題～第15題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．11．(10分)(2022·江蘇南京航空航天大學蘇州附屬中學高二期中)在熱力學中有一種循環(huán)過程叫作焦耳循環(huán)．它由兩個等壓過程和兩個絕熱過程組成．圖示為一定質(zhì)量的理想氣體的焦耳循環(huán)過程(A→B→C→D→A)，已知某些狀態(tài)的部分參數(shù)如圖所示(見圖中所標數(shù)據(jù))．試解決下列問題：(1)從狀態(tài)C→D過程氣體分子的密度____________，分子的平均動能會____________；(均選填“變大”“變小”或“不變”)(2)已知狀態(tài)A的溫度TA＝250K，求狀態(tài)C的溫度TC＝____________K；(3)若已知A→B過程放熱Q＝80J，則A→B過程中內(nèi)能的變化量ΔUAB＝____________J，B→C過程外界對氣體做的功WBC＝____________J.答案(1)變小(1分)變大(1分)(2)250(4分)(3)－20(2分)20(2分)解析(1)從狀態(tài)C→D過程，氣體體積變大，氣體質(zhì)量不變，氣體分子的密度變?。粡臓顟B(tài)C→D過程，壓強不變，由蓋－呂薩克定律得，氣體的體積變大，溫度升高，則氣體分子的平均動能會變大；(2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，代入數(shù)據(jù)，解得TC＝250K；(3)A→B過程外界對氣體做功W＝pΔV＝1×105×(1.2－0.6)×10－3J＝60J氣體放熱Q＝80J則A→B過程中內(nèi)能的變化量ΔUAB＝W－Q＝－20J；從A到C氣體的內(nèi)能不變，從B到C為絕熱過程，則從B→C過程外界對氣體做的功WBC＝80J－60J＝20J.12．(10分)(2022·南京市高二月考)如圖甲所示，一橫截面積S＝10cm2的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，不計活塞與汽缸間的摩擦．如圖乙所示是氣體從狀態(tài)A緩慢變化到狀態(tài)B的V－T圖像．已知AB的反向延長線通過坐標原點O，氣體在A狀態(tài)的壓強為p＝1.5×105Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量Q＝900J，大氣壓強p0＝1.0×105Pa，重