2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點69　熱力學(xué)定律與能量守恒

考點69熱力學(xué)定律與能量守恒強基固本對點練知識點1熱力學(xué)第一定律1．一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝2×105JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J2．如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時汽缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°過程中，缸內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增加，外界對氣體做正功B．內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加知識點2熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用3．2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測世界紀(jì)錄．若在浮空艇某段上升過程中，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體(視為理想氣體)()A．吸收熱量B．壓強增大C．內(nèi)能減小D．對外做負(fù)功4．(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-T圖上從a到b的線段所示．在此過程中()A．氣體一直對外做功B．氣體的內(nèi)能一直增加C．氣體一直從外界吸熱D．氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量5．某興趣小組設(shè)計了一溫度報警裝置，原理圖如圖．一定質(zhì)量的理想氣體被一上表面涂有導(dǎo)電物質(zhì)的輕活塞密封在導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，活塞厚度不計，橫截面積S＝100cm2，開始時活塞距汽缸底部的高度為h＝0.3m，周圍環(huán)境溫度為t0＝27°，當(dāng)環(huán)境溫度上升，活塞上移Δh＝0.01m時，活塞上表面與a、b兩觸點接觸，報警器報警．不計一切摩擦，大氣壓強恒為p0＝1.0×105Pa，求：(1)該報警裝置的報警溫度為多少攝氏度；(2)若上述過程氣體吸收的熱量為30J，則此過程氣體的內(nèi)能增加多少．知識點3熱力學(xué)第二定律6．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說法正確的是()A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的7．(多選)如圖所示，為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)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背熱力學(xué)第一定律D．電冰箱除了將熱量從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒焱猓ぷ鬟^程中所產(chǎn)生的其他一切影響，無論用任何辦法都不可能加以消除培優(yōu)提能模擬練8.[2024·浙江省金華十校模擬](多選)下列說法正確的是()A．晶體熔化時吸收熱量，其分子熱運動的平均動能在增加B．空調(diào)的工作說明了熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C．第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律D．0℃和100℃氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點9．[2024·湖南省第三次聯(lián)考](多選)如圖所示，有甲、乙兩個完全相同、帶輕質(zhì)活塞、內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸．內(nèi)部封閉相同質(zhì)量的同種理想氣體，初始狀態(tài)下氣體的溫度均為27℃，然后把汽缸甲的活塞固定．現(xiàn)分別對汽缸加熱，使得甲、乙汽缸中氣體的溫度都上升到127℃，發(fā)現(xiàn)汽缸甲內(nèi)氣體吸收了800J熱量，汽缸乙內(nèi)氣體吸收了1000J熱量．已知大氣壓p0＝1×105Pa，下面說法正確的是()A．溫度升高到127℃過程中，甲、乙中氣體內(nèi)能都增加800JB．溫度升高到127℃過程中，乙中氣體對外做功600JC.溫度升高到127℃過程中，乙中氣體體積增量為2×10－3m3D．溫度為27℃時，甲、乙中氣體的體積均為8×10－3m310.[2024·浙江省稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考]如圖所示為導(dǎo)熱性能良好的噴霧器，噴霧器內(nèi)部容量12L，清晨，關(guān)閉噴霧閥門，向里面加入8L水后將上部封閉，到中午測得內(nèi)部氣體壓強為1.1atm，已知清晨環(huán)境溫度為280K，環(huán)境大氣壓始終為1atm.(1atm等于一個大氣壓)(1)求中午的氣體溫度；(2)若清晨裝入8L水后，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣6L，充好氣后水面上方氣體溫度與外界溫度相等，求此時桶內(nèi)氣體壓強；(3)在(2)問的基礎(chǔ)上，打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由．

考點69熱力學(xué)定律與能量守恒1．答案：B解析：外界對氣體做了8×104J的功，則W＝8×104J，氣體內(nèi)能減少了1.2×105J，則ΔU＝－1.2×105J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＝－2×105J，B正確，A、C、D錯誤．2．答案：C解析：初始時汽缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有(p1－p0)s＝mg，汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后汽缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓．汽缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，汽缸內(nèi)氣體壓強作用將活塞往外推，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，A、B錯誤；速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯誤．3．答案：C解析：由于浮空艇上升過程中體積和質(zhì)量均不變，則艇內(nèi)氣體不做功；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，溫度降低，則艇內(nèi)氣體壓強減小，氣體內(nèi)能減小；又根據(jù)ΔU＝W＋Q可知氣體放出熱量，C正確．4．答案：BCD解析：因p-T圖像中a到b的線段的延長線過原點，由eq\f(pV,T)＝C可知從a到b氣體的體積不變，則從a到b氣體不對外做功，A錯誤；因從a到b氣體溫度升高，可知氣體內(nèi)能增加，B正確；因W＝0，ΔU>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收的熱量等于內(nèi)能增加量，C、D正確．5．答案：(1)37℃(2)20J解析：(1)氣體發(fā)生是等壓變化，由氣體實驗定律eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)得eq\f(hS,300)＝eq\f(（h＋Δh）S,（t2＋27）)代入數(shù)據(jù)解得t2＝37℃(2)氣體等壓膨脹對外做功W＝－p0·ΔV＝－p0(S·Δh)代入數(shù)據(jù)得W＝－10J由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q代入數(shù)據(jù)ΔU＝－10J＋30J＝20J．6．答案：BC解析：符合能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，A錯誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，B正確；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但在不產(chǎn)生其他影響的情況下，內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，C正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，D錯誤．7．答案：BD解析：熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯誤，B正確；壓縮機(jī)工作時會發(fā)熱，將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能消耗掉，這種影響沒法消除，D正確．8．答案：BD解析：晶體熔化時吸收熱量，溫度不變，其分子熱運動的平均動能不變，A錯誤；熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，不自發(fā)地情況下可以從低溫物體傳到高溫物體，空調(diào)的工作說明了熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，不違反能量守恒定律，故B正確；第二類永動機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，C錯誤；根據(jù)分子運動速率的統(tǒng)計規(guī)律可知，0℃和100℃氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點，D正確．9．答案：AC解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，對于甲中氣體，由于氣體既不對外做功，外界也不對氣體做功，因此有W＝0，ΔU＝Q，汽缸甲內(nèi)氣體吸收了800J熱量，其內(nèi)能增加800J，而汽缸乙中氣體與甲中氣體完全相同，當(dāng)完全相同的氣體從同一溫度升高到另一相同溫度時其內(nèi)能也一定相同，因為溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度相同，分子平均動能相同，而對于一定量的同種氣體而言，分子平均動能相同，則其內(nèi)能相同，因此可知，乙汽缸中氣體內(nèi)能也增加了800J，A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，汽缸乙內(nèi)氣體吸收了1000J熱量，而氣體內(nèi)能增加了800J，則可知乙中氣體對外做功200J，B錯誤；設(shè)甲乙兩汽缸初始時氣體的體積均為V0，根據(jù)題意可知，乙汽缸在給氣體加熱的過程中發(fā)生的是等壓變化，設(shè)溫度升高到127℃時體積變?yōu)閂1，則由蓋-呂薩克定律可得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，式中T0＝27℃＋273K＝300K，T1＝127℃＋273K＝400K，解得V1＝eq\f(4,3)V0，而p0ΔV＝W，式中ΔV＝V1－V0＝eq\f(1,3)V0，W＝200J，解得V0＝6×10－3m3，溫度升高到127℃過程中，乙中氣體體積增量為ΔV＝eq\f(1,3)V0＝2×10－3m3，C正確，D錯誤．10．答案：(1)35℃(2)2.5