2026版《全品高考》選考復習方案生物03 第39講　理想氣體與熱力學定律綜合問題含答案

《全品選考復習方案》2026版《全品高考》選考復習方案生物03第39講理想氣體與熱力學定律綜合問題第39講理想氣體與熱力學定律綜合問題熱力學第一定律1.一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中,外界對氣體做功7.0×104J,氣體內(nèi)能減少1.3×105J,則此過程(B)A.氣體從外界吸收熱量2.0×105JB.氣體向外界放出熱量2.0×105JC.氣體從外界吸收熱量6.0×104JD.氣體向外界放出熱量6.0×104J[解析]由熱力學第一定律ΔU=W+Q,可得Q=ΔU-W=-1.3×105J-7.0×104J=-2.0×105J,即氣體向外界放出熱量2.0×105J,B正確.2.夏天,從湖底形成的一個氣泡在緩慢上升到湖面的過程中沒有破裂.若越接近湖面,湖水的溫度越高,大氣壓強沒有變化,將氣泡內(nèi)的氣體看作理想氣體,則氣泡上升過程中,以下說法正確的是(D)A.氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能可能不變B.氣泡上升過程中可能會放熱C.氣泡內(nèi)氣體的壓強增大D.氣泡內(nèi)分子單位時間內(nèi)對氣泡壁單位面積的撞擊力變小[解析]根據(jù)題意可知,氣泡上升過程中,溫度升高,則氣泡內(nèi)理想氣體的內(nèi)能變大,故A錯誤.氣泡上升過程中有p=p0+ρgh,深度h減小,則氣泡內(nèi)氣體的壓強減小,C錯誤;根據(jù)氣體壓強定義及其微觀意義可知,氣泡內(nèi)氣體的壓強減小,說明氣泡內(nèi)分子單位時間內(nèi)對氣泡壁單位面積的撞擊力減小,故D正確;由于氣泡內(nèi)氣體溫度升高、壓強減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知,氣泡體積變大,外界對氣體做負功,而氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能變大,根據(jù)ΔU=W+Q,可知Q>0,即氣泡吸熱,故B錯誤熱力學第二定律3.下列說法正確的是(C)A.根據(jù)熱力學第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳遞到高溫物體B.一定質(zhì)量的理想氣體如果從外界吸收了4×105J的熱量,內(nèi)能就增加4×105JC.一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱情況下向真空擴散,體積變大,內(nèi)能不變D.金剛石可以制成各種不同造型的首飾,說明它沒有規(guī)則的幾何形狀,是非晶體[解析]根據(jù)熱力學第二定律可知,熱量也能從低溫物體傳遞到高溫物體,但是要引起其他的變化,選項A錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體如果從外界吸收了4×105J的熱量,若氣體對外做功,則內(nèi)能增加量不等于4×105J,選項B錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱情況下向真空擴散,體積變大,氣體對外不做功,與外界也無熱交換,則內(nèi)能不變,選項C正確;金剛石可以制成各種不同造型的首飾,但天然的金剛石有規(guī)則的幾何形狀,是晶體,故D錯誤.熱力學第一定律與圖像的綜合應用4.[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,其過程如p?V圖中a→c直線段所示,狀態(tài)b對應該線段的中點.下列說法正確的是(B)A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功[解析]對一定質(zhì)量的理想氣體,有pV=nRT,a→b過程p、V乘積增大,溫度升高,b→c過程p、V乘積減小,溫度降低,選項A、C錯誤;a→b過程因溫度升高內(nèi)能增大,體積增大對外做功,由W+Q=ΔU,可得氣體吸熱,選項B正確;a→c過程體積增大,氣體對外界做功,選項D錯誤.5.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)A→B、B→C、C→A三個過程后回到初始狀態(tài)A,其p?V圖像如圖所示,已知狀態(tài)A的氣體溫度為TA=200K,則(ACD)A.狀態(tài)B的氣體溫度為800KB.在A→B過程中,氣體分子的平均動能減小C.在C→A過程中,外界對氣體做功300JD.在A→B→C→A一個循環(huán)過程中,氣體從外界吸收450J熱量[解析]A→B為等容變化,由pATA=pBTB,解得狀態(tài)B的氣體溫度為TB=800K,A正確;在A→B過程中,氣體溫度升高,氣體分子的平均動能增大,B錯誤;在C→A過程中,氣體壓強不變,體積減小,外界對氣體做功為WCA=pΔV=300J,C正確;B→C過程中,氣體對外做的功等于圖線與橫坐標軸圍成的面積,WBC=1+4×105×3×10-3×12J=750J,在A→B→C→A一個循環(huán)過程中,外界對氣體做的功為W=-WBC6.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷了四個過程:從A到B、B到C、C到D、D再回到狀態(tài)A,其體積V和熱力學溫度T的關(guān)系圖像如圖所示,BC和AD的延長線均過原點O,AB和DC均垂直于T軸,氣體在狀態(tài)A時的壓強為p0,則下列說法正確的是(ABD)A.A→B過程中外界對氣體做功小于32p0VB.B→C過程中氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不斷增加C.C→D過程中氣體的體積增加了VD.完成整個循環(huán)過程氣體對外界放出的熱量大于吸收的熱量[解析]A→B過程中,氣體做等溫變化,氣體內(nèi)能保持不變,作出此過程的p?V圖像如圖所示,因氣體體積減小,所以外界對氣體做功,p?V圖像與橫軸所圍面積表示外界對氣體做的功,對應梯形面積為32p0V0,所以外界對氣體做功小于32p0V0,選項A正確;B→C過程中,氣體做等壓變化,溫度降低,分子撞擊器壁的平均作用力減小,而壓強不變,所以氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不斷增加,選項B正確;C→D過程,氣體做等溫變化,根據(jù)玻意耳定律可知,C狀態(tài)的體積為12V氣體的體積增加了12V0,選項C錯誤;圖像上的點與原點連線的斜率倒數(shù)反映壓強大小,A→B→C→D→A過程中,理想氣體的內(nèi)能不變,A→B→C過程中,氣體體積減小,外界對氣體做功,C→D→A過程中,氣體體積變大,氣體對外界做功,而氣體做功W=pΔV,因A→B→C過程氣體平均壓強較大,則A→B→C過程外界對氣體做的功大于C→D→A過程氣體對外界做的功,根據(jù)熱力學第一定律,完成整個循環(huán)過程氣體對外界放出的熱量大于吸收的熱量,選項D正確 熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合應用7.[2023·浙江6月選考]如圖所示,導熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞能無摩擦滑動.圓筒與溫度300K的熱源接觸,平衡時圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A,其體積VA=600cm3.緩慢推動活塞使氣體達到狀態(tài)B,此時體積VB=500cm3.固定活塞,升高熱源溫度,氣體達到狀態(tài)C,此時壓強pC=1.4×105Pa.已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C,氣體從外界吸收熱量Q=14J;從狀態(tài)B到狀態(tài)C,氣體內(nèi)能增加ΔU=25J;大氣壓p0=1.01×105Pa,g取10m/s2.(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B,其分子平均動能不變(選填“增大”“減小”或“不變”),圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大(選填“增大”“減小”或“不變”);

(2)求氣體在狀態(tài)C的溫度TC;(3)求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中外界對系統(tǒng)做的功W.[答案](2)350K(3)11J[解析](1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B,由于圓筒導熱良好,緩慢推動活塞時,氣體做等溫變化,即溫度不變,而溫度是分子平均動能大小的標志,因此分子平均動能不變;氣體溫度不變,體積減小,由pVT=C可知,壓強增大,即圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大(2)氣體在狀態(tài)A時,對活塞受力分析可得,封閉氣體壓強為pA=p0-mgS=1×105從狀態(tài)A到狀態(tài)C,由理想氣體狀態(tài)方程可得pAV其中VC=VB代入數(shù)值得TC=350K.(3)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中,氣體溫度不變,內(nèi)能不變,即ΔU1=0氣體從狀態(tài)B到C過程中,氣體體積不變,沒有做功,即W2=0因此氣體從A到C整個過程中,內(nèi)能的變化情況與從B到C過程相同,做功的情況與從A到B過程相同,根據(jù)熱力學第一定律有ΔU=W+Q,代入數(shù)值得W=11J.實驗十四測量玻璃的折射率1.小明想測量一塊平行玻璃磚的折射率.(1)如圖所示,該玻璃磚的A、B面光潔,C、D面粗糙.下列說法正確的是BD(填選項前的字母).

A.如果A面被磨損,會直接影響到折射率的測量B.B面不宜直接用手去觸碰C.C面不宜直接用手去觸碰D.如果D面邊緣有缺損,不會影響到折射率的測量(2)經(jīng)過一系列正確的操作(如圖甲所示),作圖得到如圖乙所示的圖樣,并測得A1A2=A2A4=40.0mm,A1A3=20.0mm,A4A5=12.8mm,則該玻璃磚的折射率為1.56(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

[解析](1)玻璃上下表面不平行也能測出折射率,所以如果A面被磨損,不會直接影響到折射率的測量,故A錯誤;手拿玻璃磚時,手只能接觸玻璃磚的粗糙面或棱,不能觸摸光潔的光學面,故B正確,C錯誤;玻璃的粗糙面對光路無影響,所以如果D面邊緣有缺損,不會影響到折射率的測量,故D正確.(2)根據(jù)折射定律得n=sinisinr,由幾何關(guān)系得sini=A1A3A1A2,sinr=A42.在“用插針法測定玻璃的折射率”實驗中,甲、乙兩位同學分別使用矩形玻璃磚和梯形玻璃磚進行實驗.(1)甲同學在紙上畫出的界面aa'、bb'與矩形玻璃磚位置的關(guān)系如圖甲所示,若其他操作均正確,且以aa'、bb'為界面畫光路圖,則測得的折射率與真實值相比D(填選項前的字母).

A.偏大 B.偏小C.不變 D.不確定(2)乙同學使用梯形玻璃磚經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖乙所示,其垂直投影平面圖如圖丙所示.該玻璃磚的折射率n=1.54(1.50~1.58均可)(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象,乙同學用梯形玻璃磚又做了兩次實驗,經(jīng)正確操作共插好了8枚大頭針,如圖丁所示,圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和A(選填“A”或“B”).

[解析](1)甲同學的測量可能出現(xiàn)三種可能,光路圖如圖甲所示,當出射點為c時,測量值與真實值相同,當出射點在c左側(cè)時,測量值小于真實值,當出射點在c點右側(cè)時,測量值大于真實值,故丙同學測得的折射率與真實值相比可能偏大,也可能偏小,還可能不變.(2)作出光路圖如圖乙所示,假設每小格邊長為1,根據(jù)n=sinαsinγ,得n=5.45.42(3)沿P1P2射入后,第一次折射時入射角大于折射角,第二次折射時折射角大于入射角,若經(jīng)過A點,光路如圖丙中直線1,若從B點射出,則如圖丙中直線2,則不能保證上述條件. 3.某同學測量玻璃磚的折射率,準備了下列器材:激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚.如圖所示,直尺與玻璃磚平行放置,激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面,在直尺上觀察到A、B兩個光點,讀出O、A間的距離為20.00cm,A、B間的距離為6.00cm,測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1=10.00cm,玻璃磚厚度d2=4.00cm.由此可知,玻璃的折射率n=1.2,光在玻璃中的傳播速度v=2.5×108m/s.(光在真空中的傳播速度c=3.0×108m/s,結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

[解析]作出光路圖如圖所示,根據(jù)幾何知識可得入射角i=45°,設折射角為r,則tanr=34,故折射率n=sinisinr≈1.2,故v=cn=2.5×108m專題八人造衛(wèi)星變軌問題雙星模型衛(wèi)星變軌和對接問題1.(多選)如圖所示是我國發(fā)射的“天問一號”火星探測器的運動軌跡示意圖.首先在地面上由長征五號遙四運載火箭將探測器發(fā)射升空,然后經(jīng)過漫長的七個月地火轉(zhuǎn)移飛行,到達近火點時精準“剎車”被火星捕獲,成為環(huán)繞火星飛行的一顆衛(wèi)星.以下說法中正確的是(AC)A.長征五號遙四運載火箭需要把“天問一號”加速到第二宇宙速度B.近火點的“剎車”是為了減小火星對“天問一號”的引力C.從火星停泊軌道向遙感軌道變軌過程,“天問一號”還需要在近火點制動減速D.“天問一號”沿遙感軌道運行時在近火點處的動能最小[解析]“天問一號”要脫離地球的吸引,需要加速到第二宇宙速度,A正確;近火點的“剎車”是為了減小“天問一號”所需的向心力,B錯誤;從火星停泊軌道向遙感軌道變軌過程,“天問一號”所需的向心力進一步減小,需要在近火點制動減速,C正確;“天問一號”沿遙感軌道運行時在近火點處的動能最大,D錯誤.2.[2022·浙江1月選考]“天問一號”從地球發(fā)射后,在如圖甲所示的P點沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點,再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道,則天問一號(C)A.發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B.從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間小于6個月C.在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小D.在地火轉(zhuǎn)移軌道運動時的速度均大于地球繞太陽的速度[解析]天問一號發(fā)射后需要擺脫地球引力的束縛,說明發(fā)射速度肯定要超過11.2km/s,選項A錯誤;根據(jù)開普勒第三定律可知a3r地3=T2T地2,由圖可知地火轉(zhuǎn)移軌道的半長軸大于地球軌道的半徑,故其在地火轉(zhuǎn)移軌道上的運行周期大于12個月,因此從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間大于6個月,選項B錯誤;同理,根據(jù)開普勒第三定律可知,在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小,選項C正確;天問一號在地球軌道上P處點火加速,沿地火轉(zhuǎn)移軌道做離心運動,即在地火轉(zhuǎn)移軌道上P點時的速度比地球環(huán)繞太陽的速度大,但在到達Q處之后,要加速進入火星軌道,則其在地火轉(zhuǎn)移軌道上Q點時的速度小于火星繞太陽的速度,由v=GMr可知,火星繞太陽的速度小于地球繞太陽的速度3.北京時間2023年5月10日21時22分,搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭,在中國文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射,發(fā)射取得圓滿成功.北京時間5月11日5時16分,天舟六號貨運飛船與空間站組合體完成交會對接.下列說法正確的是(A)A.天舟六號從低軌向高軌完成對接,需要加速B.天舟六號的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度C.天舟六號在不同的繞地軌道運行時,其與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等D.天舟六號與空間站組合體對接后(空間站組合體所在軌道不變),空間站組合體的向心加速度變大[解析]天舟六號從低軌向高軌完成對接,需要點火加速,故A正確;根據(jù)地球宇宙速度的定義,可知天舟六號的發(fā)射速度必須大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度,故B錯誤;由開普勒第二定律可知,當天舟六號在同一繞地軌道運行時,其與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等,故C錯誤;根據(jù)GMmR2=man,可得an=GMR2,由于空間站組合體的軌道半徑不變,所以向心加速度不變,雙星及多星問題4.宇宙中兩顆靠得比較近