2019届高三物理一轮复习作业58 理想气体状态方程与热力学定律

1、TT(题组层级快练 五十八)一、选择题1对于一个热力学系统，下列说法正确的是()A如果外界对它传递热量则系统内能一定增加B如果外界对它做功则系统内能一定增加C如果系统的温度不变则内能一定不变D系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和答案D解析物体吸收热量，可能同时对外做功，内能不一定增加，故A 项错误；外界对物体做功，物体可能同时放热，物体的内能不一定增加，故 B 项错误；如果系统的温度不变，物态发生变化，则内能一定变化，故 C 项错误；根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和，故

2、60;D项正确2(2017·广州模拟)(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A当气体温度变化时，气体内能一定变化B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变D若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大E气体温度每升高 1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关答案ACEB解析A 项，理想气体的内能由温度决定，温度变化气体内能一定变化，故 A 项正确；B 项，若气体的内能不变，则气体的温度不变，气体的压强与体积可能发生变化，气体的状态可能变化，故 项错误

3、；C 项，pV由理想气体状态方程常量，当等容升温变化时，可知若气体的压强和体积都不变，则温度不变，所以pV其内能也一定不变，故 C 项正确；D 项，由理想气体状态方程C 知，温度 T 升高，pV 一定增大，但压强不一定增大，故 D 项错误；E 项，气体绝热压缩或膨胀时，气体不吸热也不放热，气体内能发生变化，温度升高或降低，在非绝热过程中，气体内能变化，要吸收或放出热量，由此可知气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关，故 E 项正确

4、3(2017·凉山州模拟)(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B能量耗散过程中能量不守恒C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功答案ADE解析A 项，第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成故A 项正确；B 项，能量耗散过程中能量也守恒故B 项错误；C 项，电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到

5、外界，是由于压缩机做功，并不违背了热力学第二定律故 C 项错误；D 项，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性故 D 项正确；E 项，根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其它变化；若引起外界变化则可以，故E 项正确4(2017·梅州模拟)小红和小明打乒乓球不小心把乒乓球踩扁了，小明认真观察后发现表面没有开裂，于是把踩扁的乒乓球放在热水里泡一下，基本恢复了原状乒乓球内的气体可视为理想气体，对于乒乓球恢复原状的过程，下列描述中正确的是()A内能变大，球内气

6、体对外做正功的同时吸热B内能变大，球内气体对外做正功的同时放热C内能变大，球内气体对外做负功的同时吸热D内能变小，球内气体对外做负功的同时放热答案A解析A 项，乒乓球内的气体受力膨胀，故对外做功，故 W0，气体温度升高，故内能增加，故 U0，根据热力学第一定律公式 UQW，Q0，即吸收热量，故 A 项正确，B、C、D 三项错误5(多选)导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，气，活塞下挂细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则()A气体压强

7、增大，内能可能不变B外界对气体做功，气体温度降低C气体体积减小，压强增大，内能一定减小D外界对气体做功，气体内能一定增加答案BC解析由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，则气体内能减少，由 UWQ 知 Q<0，即向外放热6.(2016·课标全国)一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或ab、bc、cd、da 回到原状态，其 pT 图像如图所示，其中对角线 ac原点 O.下列判断正确

8、的是()A气体在 a、c 两状态的体积相等B气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功等 压 过 程的延长线过T1T2E在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功答案ABEpVC解析由 T C 得 pV·T(C 为常量)

9、，因对角线 ac 的延长线过原点 O，即 pkT，故体积 V 不变，即 VaVc，A 项正确；一定量的理想气体的内能由温度 T 决定，而 Ta>Tc，故 Ea>Ec，B 项正确；cd 过程为等温加压过程，外界对系统做正功，但系统内能不变，故系统要对外放热，放出热量QW 外，C 项错误；da 过程为等压升温过程，体积增加，对外界做功，系统内能增加，故系统要从外界吸热，且吸收热量QW 外VVE 内&

10、gt;W 外，D 项错误；bc 过程为等压降温过程，由 12可知，气体体积会减小，Wp VC Tbc；同理 da过程中，Wp VC Tda，因为| Tbc| Tda|，故|W|W|，E 项正确7(2017·福建模拟)(多选)一定质量的理想气体，从状态 A 变化到状态 B，再变化到状态 C，其状态变化过程的 pV 图像如图所示已知气体处于状态 A 时的温度为 27 ，则

11、下列判断正确的是()VBTB        VA  1×103pC TC      pB  3A气体处于状态 B 时的温度是 900 KB气体处于状态 C 时的温度是 300 KC从状态 A 变化到状态 C 过程气体内能一直增大D从状态 A 变化到状态

12、0;B 过程气体放热E从状态 B 变化到状态 C 过程气体放热答案ABEVTV3×103解析A 项，由题 TA(27327) K300 K；AB 过程为等压变化，则有 AA，解得：TBBTApTp1×300 K900 K故 A 项正确；B 项，BC 过程是等容变化，则有 BB，得：TCCTB ×900 K300 K，故 B 项正确；C&#

13、160;项，从状态 A 变化到状态 C 过程，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，故 C 项错误；D 项，由 AB 气体的温度升高，内能增大体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律UWQ 知，气体吸热，故 D 项错误；E 项，BC 过程气体的体积不变，不做功，温度降低，气体的内能减小，由热力学第一定律 UWQ 知，气体放热故 E 项正确8.(2017·徐州二模)(多选)一定质量的理想气体经历了

14、如图 ABCDA 的循环AB、CD 是两个等压过程，BC、DA 是两个绝热过程关于气体状态化，下列说法中正确的有()AAB 过程，气体对外做功，内能增大BBC 过程，气体分子平均动能增大过程，其中及其能量变CABCDA 循环过程中，气体吸热，对外做功DABCDA 循环过程中，A 状态气体温度最低答案AC解析A 项，AB 过程，气体发生等压变化，体积增大，气体对外界做功，根据盖吕萨克定律知，体积与热力学温度成正比，体积增大，温度升高，内能增大，故A 项正确；B 项，B

15、C 是绝热过程，体积增大，气体对外界做功，W0，绝热 Q0，根据热力学第一定律 UWQ0，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故 B 项错误；C 项，ABCDA 循环过程中，从 ABC 气体对外做功，CDA 外界对气体做功，气体对外做功大于外界对气体做功，所以一个循环中表现为气体对外做功，W0；经过一个循环，气体回到初状态 A，内能不变 U0，根据热力学第一定律知 Q0，气体吸热，故 C 项正确；D 项，ABCDA循环过程中，从

16、 DA，体积减小，外界对气体做功W0，绝热过程 Q0，根据热力学第一定律 UWQ知 U0，内能增加，温度升高，D 状态温度比 A 状态温度低，即 A 状态温度不是最低，故 D 项错误9.(多选)如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导隔板，封闭着两部分气体 A 和 B，活塞处于静止平衡状态现通过电热丝一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸热性良好的对气体 A 加热壁间的摩擦，大气压强保持不变，则

17、下列判断正确的是()A气体 A 吸热，内能增加B气体 B 吸热，对外做功，内能不变C气体 A 分子的平均动能增大D气体 A 和气体 B 内每个分子的动能都增大E气体 B 分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少答案ACE解析气体 A 进行等容变化，则 W0，根据 UWQ 可知气体 A 吸收热量，内能增加，温度升高，气体A 分子的平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，A、C 两项正

18、确，D 项错误；因为中间是导热隔板，所以气体 B 吸收热量，温度升高，内能增加；又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，B 项错误；气体 B 的压强不变，但是体积增大，平均动能增大，所以气体B 分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，E 项正确二、非选择题10.一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比在初始状态 A 时，强为 p0，温度为 T0，已知此时其内能为 U0.该理想气体从状态 A 经化，最终还回到原来状态 A，其变化过程的

19、 pT 图如图所示，其过坐标原点，BA 在同一竖直直线上求：(1)状态 B 的体积；(2)状态 C 的体积；(3)从状态 B 经由状态 C，最终回到状态 A 的过程中，气体与外界交换的热量是多少？体积为 V0，压由一系列变中 CA 延长线3V答案(1)0(2)V0 (3)2p0V0T0T2解析(1)由图可知，从状态 A 到状态 B 为等温变化过程，状态 B 时气体压强为

20、0;p13p0，设体积为 V1，由V0玻意耳定律得 p0V0p1V1，解得 V1 3 .(2)由图可知，从状态 B 到状态 C 为等压变化过程，状态 C 时气体温度为 T23T0，设体积为 V2，由盖吕VV萨克定律得 12，解得 V2V0.(3)由状态 B 经状态 C 回到状态 A，外界对气体做的总功为 W；从状态 B 到状态 C，设外界对气体做功为

21、0;WBC， WBCp2(V1V2)，联立解得 WBC2p0V0；从状态 C 回到状态 A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以 W WBC2p0V0，从状态 B 经状态 C 回到状态 A，内能增加量为 U0，气体从外界吸收的热量为 Q，内能增加量为 U，由热力学第一定律得 U Q W，解得 Q2p0V0，即气体从外界吸收热量 2p0V0.11(2017·锦州二模)如图所示，固定的

22、绝热气缸内有一质量为 m 的“T”型绝热活塞(体积可忽略)，距气缸底部 h0 处连接一 U 型管(管内气体的体积忽略不计)初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为 1.5 h0，两边水银柱存在高度差已知水银的密度为  ，大气压强为 p0，气缸横截面积为 S，活塞竖直部分长为 1.2 h0，重力加速度为 g.试问：m       4p0T0S S 

23、60;  5p0S5mgT1  T2(1)初始时，水根柱两液面高度差多大？(2)缓慢降低气体温度，两水银面相平时温度是多少？答案(1)(2)mg解析(1)被封闭的气体压强 pp0 S p0 gh初始时，液面高度差为 h m . S(2)降低温度直至液面相平的过程中，气体先等压变化，后等容变化mg初状态：p1p0 S ，V11.5 h0S，T1T0末状态：p2p0，V21.2 h0S，T2？p Vp V根据理想气体状态方程 11224p0T0S5p0S5mg代入数据，得 T2.12(2017·烟台二模)如图所示，在固定的气缸 A 和 B 中分别用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞面积之比 SASB13，两活塞以穿过 B 底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个气缸都不漏气初始时活塞处于平衡状态，A、B 中气体的体积均为&#