新教材高考物理復(fù)習(xí)特訓(xùn)卷考點(diǎn)86熱力學(xué)定律與能量守恒定律

考點(diǎn)86熱力學(xué)定律與能量守恒定律——提能力1.（多選）以下現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律的有（）A．一杯熱茶在打開(kāi)蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變涼B．沒(méi)有漏氣、沒(méi)有摩擦的理想熱機(jī)，其效率可能是100%C．桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D．熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體2.[2022·重慶卷]2022年5月15日，我國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄．若在浮空艇某段上升過(guò)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(qiáng)增大C．內(nèi)能減小D．對(duì)外做負(fù)功3.[2022·湖南卷，改編]（多選）利用“渦流效應(yīng)”可實(shí)現(xiàn)冷熱氣體的分離．如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成．高壓氮?dú)庥蓢娮烨邢蛄魅霚u流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位．氣流到達(dá)分離擋板處時(shí)，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出．下列說(shuō)法正確的是（）A．該裝置氣體進(jìn)出的過(guò)程滿(mǎn)足能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律B．A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D．該裝置氣體進(jìn)出的過(guò)程既滿(mǎn)足能量守恒定律，也滿(mǎn)足熱力學(xué)第二定律4.許多慶典活動(dòng)都會(huì)放飛美麗的氣球，在空中緩慢上升過(guò)程中氣球體積變大．已知環(huán)境溫度隨高度增加而降低，球內(nèi)氣體可視為理想氣體，氣球不漏氣．在上升過(guò)程，球內(nèi)氣體（）A．內(nèi)能增大B．體積增大說(shuō)明氣體溫度升高C．所有分子的動(dòng)能都減小D．減小的內(nèi)能大于放出的熱量5.[2022·山東卷]如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時(shí)氣缸開(kāi)口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程中，缸內(nèi)氣體（）A．內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功B．內(nèi)能減小，所有分子熱運(yùn)動(dòng)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6.有一種在超市中常見(jiàn)的“強(qiáng)力吸盤(pán)掛鉤”如圖甲所示．圖乙、圖丙是其工作原理示意圖．使用時(shí)，按住鎖扣把吸盤(pán)緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤(pán)蓋為依托把吸盤(pán)向外拉出，使吸盤(pán)牢牢地被固定在墻壁上，若吸盤(pán)內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變．則此過(guò)程中（）A．吸盤(pán)內(nèi)氣體要吸收熱量B．吸盤(pán)內(nèi)氣體分子的密度增大C．吸盤(pán)被向外拉出過(guò)程中，吸盤(pán)內(nèi)氣體不對(duì)外界做功D．吸盤(pán)內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大7.[2022·江蘇卷]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過(guò)程，其中a→b為等溫過(guò)程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（）A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)bB．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC．a(chǎn)→c過(guò)程中氣體吸收熱量D．a(chǎn)→c過(guò)程中外界對(duì)氣體做正功8.[2023·山東省模擬]2022年伊始，奧密克戎變異毒株較以往新型冠狀病毒傳播更快，危害更大，特別是疫情區(qū)快件也會(huì)攜帶新冠病毒，勤消毒是一個(gè)很關(guān)鍵的防疫措施．如圖所示是某種家庭便攜式防疫消毒用的噴霧消毒桶及其原理圖，內(nèi)部可用容積為2L，工作人員裝入稀釋過(guò)的1.2L藥液后旋緊壺蓋，關(guān)閉噴水閥門(mén)，拉動(dòng)壓柄打氣，每次打入壓強(qiáng)為1atm，體積為0.1L的氣體，此時(shí)大氣壓強(qiáng)為1atm，當(dāng)壺內(nèi)壓強(qiáng)增大到2atm時(shí)，開(kāi)始打開(kāi)噴閥消殺，假設(shè)壺內(nèi)溫度保持不變，若不計(jì)管內(nèi)液體體積．下列說(shuō)法正確的是（）A．工作人員共打氣9次B．打開(kāi)閥門(mén)，當(dāng)壺內(nèi)不再?lài)姵鱿疽簳r(shí)，壺內(nèi)剩余消毒液的體積為0.4LC．打開(kāi)閥門(mén)，當(dāng)壺內(nèi)不再?lài)姵鱿疽簳r(shí)，壺內(nèi)剩余消毒液的體積為0.1LD．消毒液噴出過(guò)程，氣體對(duì)外做功，對(duì)外做功大于從外界吸收熱量9.[2022·遼寧卷]一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學(xué)溫度T變化圖像如圖所示，此過(guò)程中該系統(tǒng)（）A．對(duì)外界做正功B．壓強(qiáng)保持不變C．向外界放熱D．內(nèi)能減少10.[2022·全國(guó)甲卷，改編]（多選）一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如p-T圖上從a到b的線(xiàn)段所示．在此過(guò)程中（）A．氣體一直對(duì)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對(duì)外做的功11.[2023·河北邯鄲二模]（多選）如圖所示，一定量的理想氣體經(jīng)歷三個(gè)不同過(guò)程，從狀態(tài)a經(jīng)過(guò)熱力學(xué)過(guò)程ab、bc、ca后又回到狀態(tài)a.下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)b過(guò)程中，氣體的體積不變B．a(chǎn)b過(guò)程中，外界對(duì)氣體做正功C．bc過(guò)程中，氣體始終吸熱D．ca過(guò)程中，c狀態(tài)的體積Vc與a狀態(tài)的體積Va的關(guān)系式為eq\f(Vc,Va)＝4.731512.[2023·北京東城區(qū)三模]如圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間無(wú)摩擦．將氣缸放在冰水混合物中，氣體達(dá)到平衡狀態(tài)（圖中a狀態(tài)）后，在活塞上加一質(zhì)量為m的砝碼，經(jīng)過(guò)過(guò)程Ⅰ氣體達(dá)到新的平衡狀態(tài)（圖中b狀態(tài)），再將氣缸從容器中移出放到室溫（27℃）中，經(jīng)過(guò)過(guò)程Ⅱ在達(dá)到c平衡狀態(tài)．已知大氣壓強(qiáng)保持不變．下列說(shuō)法中正確的是（）A．過(guò)程Ⅰ中理想氣體從外界吸收熱量B．過(guò)程Ⅱ中理想氣體從外界吸收熱量C．c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)的氣體分子對(duì)活塞的作用力較小D．理想氣體在b狀態(tài)的內(nèi)能大于在a狀態(tài)的內(nèi)能13.[2022·北京卷]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c.下列說(shuō)法正確的是（）A．從a到b，氣體溫度保持不變B．從a到b，氣體對(duì)外界做功C．從b到c，氣體內(nèi)能減小D．從b到c，氣體從外界吸熱14.[2022·湖北卷]一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過(guò)程如p-V圖中a→c直線(xiàn)段所示，狀態(tài)b對(duì)應(yīng)該線(xiàn)段的中點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)→b是等溫過(guò)程B．a(chǎn)→b過(guò)程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過(guò)程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過(guò)程中外界對(duì)氣體做正功15.[2022·全國(guó)乙卷，改編]（多選）一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，其過(guò)程如T-V圖上的兩條線(xiàn)段所示．則氣體在（）A．狀態(tài)a處的壓強(qiáng)大于狀態(tài)c處的壓強(qiáng)B．由a變化到b的過(guò)程中，氣體對(duì)外做功C．由b變化到c的過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)不變D．由a變化到b的過(guò)程中，氣體從外界吸熱16.[2023·江蘇揚(yáng)州中學(xué)最后一模]一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖中箭頭方向的順序變化，其中AB延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)，BC平行于T軸，A、B、C狀態(tài)下的溫度已在圖中標(biāo)示（為已知），其中C狀態(tài)下氣體體積為20L，求：（1）A、B狀態(tài)下的體積；（2）若整個(gè)過(guò)程做功為60J，求A狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)．考點(diǎn)86熱力學(xué)定律與能量守恒定律——提能力1．答案：AC解析：熱茶自動(dòng)變涼是熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，A正確；任何熱機(jī)效率都不可能達(dá)到100%，B錯(cuò)誤；泥水分離是機(jī)械能(重力勢(shì)能)向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，C正確；熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，D錯(cuò)誤．2．答案：C解析：由于浮空艇上升過(guò)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可知溫度降低，則艇內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能減??；又根據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w放出熱量，C正確．3．答案：AB解析：A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小，B端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大，所以從A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速度小于從B端流出的，B正確；A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小，B端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大，則從A端流出的氣體分子平均動(dòng)能小于從B端流出的氣體分子平均動(dòng)能，內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關(guān)；依題意，不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能一定大于從B端流出的氣體內(nèi)能，C錯(cuò)誤；該裝置將冷熱不均氣體的進(jìn)行分離，噴嘴處有高壓，即通過(guò)外界做功而實(shí)現(xiàn)的，并非是自發(fā)進(jìn)行的，沒(méi)有違背熱力學(xué)第二定律；溫度較低的從A端出、較高的從B端出，也符合能量守恒定律，A正確，D錯(cuò)誤．4．答案：D解析：溫度隨高度增加而降低，在上升過(guò)程，溫度降低，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能取決于溫度，故內(nèi)能減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，上升過(guò)程體積增大，但是壓強(qiáng)同時(shí)也減小，無(wú)法從體積變化去說(shuō)明溫度變化，故B錯(cuò)誤；溫度降低說(shuō)明分子平均動(dòng)能減小，但不是所有分子的動(dòng)能都減小，故C錯(cuò)誤；上升過(guò)程體積增大，說(shuō)明外界對(duì)氣體做負(fù)功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知，減小的內(nèi)能等于放出的熱量與氣體對(duì)外界做功大小之和，故減小的內(nèi)能大于放出的熱量，故D正確．5．答案：C解析：初始時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1＝p0＋eq\f(mg,S)，體積為V1，溫度為T(mén)1；將氣缸緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°后，氣體的壓強(qiáng)為p2＝p0，體積為V2，溫度為T(mén)2.易知V2>V1，故氣體對(duì)外界做功，因氣缸和活塞都是絕熱的，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU<0，由于理想氣體內(nèi)能只與氣體溫度有關(guān)，所以T1>T2，A、D錯(cuò)誤．內(nèi)能減小，不是所有氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小，但速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，B錯(cuò)誤，C正確．6．答案：A解析：吸盤(pán)內(nèi)氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W<0，由于氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W>0，吸盤(pán)內(nèi)氣體要吸收熱量，A正確，C錯(cuò)誤；吸盤(pán)內(nèi)氣體分子數(shù)不變，而氣體體積變大，則吸盤(pán)內(nèi)氣體分子的密度減小，B錯(cuò)誤；吸盤(pán)內(nèi)氣體溫度不變而體積變大，由玻意耳定律PV＝C可知，吸盤(pán)內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，D錯(cuò)誤．7．答案：C解析：由于a→b的過(guò)程為等溫過(guò)程，即狀態(tài)a和狀態(tài)b溫度相同，分子平均動(dòng)能相同，對(duì)于理想氣體狀態(tài)a的內(nèi)能等于狀態(tài)b的內(nèi)能，A錯(cuò)誤；由于狀態(tài)b和狀態(tài)c體積相同，且pb<pc，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)可知Tb<Tc，又因?yàn)門(mén)a＝Tb，故Ta<Tc，B錯(cuò)誤；因?yàn)閍→c過(guò)程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功；而氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w吸收熱量，C正確，D錯(cuò)誤．8．答案：B解析：設(shè)工作人員共打氣n次，根據(jù)玻意耳定律有1atm×(2L－1.2L)＋n·1atm×0.1L＝2atm×(2L－1.2L)解得n＝8，故A錯(cuò)誤；打開(kāi)閥門(mén)后，根據(jù)玻意耳定律有2atm×0.8L＝1atm×V氣解得，壺內(nèi)不再?lài)姵鱿疽簳r(shí)，壺內(nèi)氣體的體積為1.6L，則壺內(nèi)剩余消毒液的體積為0.4L，故B正確，C錯(cuò)誤；由于壺內(nèi)溫度保持不變，則壺內(nèi)氣體的內(nèi)能不變，則根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知?dú)怏w對(duì)外做功的多少等于從外界吸收熱量的多少，故D錯(cuò)誤．9．答案：A解析：理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，體積增大，理想氣體對(duì)外界做正功，A正確；由圖可知V＝V0＋kT，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有eq\f(pV,T)＝C，聯(lián)立有p＝eq\f(C,k＋\f(V0,T))，可看出T增大，p增大，B錯(cuò)誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，溫度升高，內(nèi)能增大，D錯(cuò)誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，由選項(xiàng)AD可知，理想氣體對(duì)外界做正功且內(nèi)能增大，則根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界吸收熱量，C錯(cuò)誤．10．答案：BC解析：因從a到b的p-T圖像過(guò)原點(diǎn)，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(duì)外做功，A錯(cuò)誤；因從a到b氣體溫度升高，可知?dú)怏w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正確，D錯(cuò)誤．11．答案：BC解析：ab過(guò)程，b與絕對(duì)零度連線(xiàn)的斜率大于a與絕對(duì)零度連線(xiàn)的斜率，則b狀態(tài)氣體的體積小于a狀態(tài)氣體的體積，則ab過(guò)程中體積減小，氣體對(duì)外做功，故A錯(cuò)誤，B正確；bc過(guò)程中，氣體溫度不變，壓強(qiáng)變小，體積變大，故氣體內(nèi)能不變，對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體始終吸熱，故C正確；ca過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，等壓變化，得eq\f(Vc,Tc)＝eq\f(Va,Ta)，c狀態(tài)的體積Vc與a狀態(tài)的體積Va的關(guān)系式為eq\f(Vc,Va)＝eq\f(Tc,Ta)＝eq\f(473.15＋273.15,100＋273.15)≠4.7315，故D錯(cuò)誤．12．答案：B解析：過(guò)程Ⅰ中理想氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體向外界放熱，A錯(cuò)誤；過(guò)程Ⅱ中理想氣體體積變大，氣體對(duì)外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，則氣體從外界吸收熱量，B正確；c狀態(tài)與a狀態(tài)相比，c狀態(tài)的溫度較高，分子平均速率較大，則氣體分子對(duì)活塞的作用力較大，C錯(cuò)誤；理想氣體在b狀態(tài)的溫度等于在a狀態(tài)的溫度，則兩態(tài)的內(nèi)能相等，D錯(cuò)誤．13．答案：D解析：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過(guò)程中氣體發(fā)生等容變化，壓強(qiáng)減小，根據(jù)查理定律eq\f(P,T)＝C，可知?dú)怏w溫度降低，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，由于氣體不做功，內(nèi)能減小，則氣體放熱，A、B錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過(guò)程中氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，根據(jù)eq\f(V,T)＝C，可知?dú)怏w溫度升高，內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知b到c過(guò)程吸熱，且吸收的熱量大于功值，C錯(cuò)誤、D正確．14．答案：B解析：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大氣體對(duì)外界做功，則W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知a→b過(guò)程中氣體吸熱，A錯(cuò)誤、B正確；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，p-V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘