2023年高考物理一轮复习课时练38《热力学定律与能量守恒》(含答案详解)

2023年高考物理一轮复习课时练38《热力学定律与能量守恒》一 、选择题LISTNUMOutlineDefault\l3如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小LISTNUMOutlineDefault\l3如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行．由图线可知()A．A→B过程压强不变，气体对外做功B．B→C过程压强增大，外界对气体做功C．C→A过程压强不变，气体对外做功D．C→A过程压强减小，外界对气体做功LISTNUMOutlineDefault\l3某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大LISTNUMOutlineDefault\l3如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，下列关于缸内气体说法正确的是()A.内能减少B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大LISTNUMOutlineDefault\l3已知理想气体的内能与温度成正比，如下图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能()A.先增大后减小B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变LISTNUMOutlineDefault\l3如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A.温度升高，压强增大，内能减少B.温度降低，压强增大，内能减少C.温度升高，压强增大，内能增加D.温度降低，压强减小，内能增加LISTNUMOutlineDefault\l3一定质量的页岩气(可看成理想气体)状态发生了一次循环变化，其压强p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行．则()A．a到b过程，气体的体积减小B．a到b过程，气体的体积增大C．b到c过程，气体从外界吸收热量D．b到c过程，气体向外界放出热量LISTNUMOutlineDefault\l3如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门闭合，压下压杆可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则()A．充气过程中，储气室内气体内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大C．喷水过程中，储气室内气体放热D．喷水过程中，储气室内气体压强增大LISTNUMOutlineDefault\l3(多选)关于热现象和热学规律，下列说法正确的是()A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积B.气体温度升高，分子的平均动能一定增大C.温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显D.一定温度下，同一液体的饱和汽的压强是一定的E.第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律LISTNUMOutlineDefault\l3(多选)下列说法正确的是()A.温度升高，分子热运动的平均动能增大，但并非每个分子的速率都增大B.物体吸收热量时其内能不一定增大C.对于一定量的理想气体，在分子平均动能不变时，分子间的平均距离减小则压强也减小D.温度越高的理想气体，分子运动越剧烈，因此其内能大于温度低的理想气体E.一定量的理想气体在某过程中从外界吸热2.5×104J，并对外界做功1.0×104J，则气体的温度升高，密度减小LISTNUMOutlineDefault\l3(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p­V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是()A.气体经历过程1，其温度降低B.气体经历过程1，其内能减小C.气体在过程2中一直对外放热D.气体在过程2中一直对外做功E.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同LISTNUMOutlineDefault\l3(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的变化关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA。由状态A变到状态D过程中()A.气体从外界吸收热量，内能增加B.气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C.气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D.气体的密度不变三 、计算题LISTNUMOutlineDefault\l3内壁光滑的汽缸通过活塞封闭有压强为1.0×105Pa、温度为27℃的气体，初始活塞到汽缸底部距离为50cm，现对汽缸加热，气体膨胀而活塞右移。已知汽缸横截面积为200cm2，总长为100cm，大气压强为1.0×105Pa。(1)计算当温度升高到927℃时，缸内封闭气体的压强；(2)若在此过程中封闭气体共吸收了800J的热量，试计算气体增加的内能。LISTNUMOutlineDefault\l3如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体。p0和T0分别为外界大气的压强和温度。已知：气体内能U与温度T的关系为U=aT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。LISTNUMOutlineDefault\l3如图所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200kg，活塞质量m＝10kg，活塞横截面积S＝100cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度为g＝10m/s2。求：(1)汽缸内气体的压强p1；(2)汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？

LISTNUMOutlineDefault\l3\s0答案解析LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：A；解析：由于筒内气体不与外界发生热交换，外界对气体做功改变气体的内能，在M向下滑动的过程中，外界压缩气体对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增大．选项A正确．LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：B；解析：由图可知，A→B过程，气体体积与热力学温度成正比，则气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，选项A错误；如图所示，作过C的等容线，则体积相等的情况下，C状态的温度高，所以C状态的压强一定比A、B状态的压强大，由图可知B→C体积减小，外界对气体做功，选项B正确；由选项B知C状态的压强一定比A状态的压强大，所以C→A过程压强减小；由图可知气体的体积增大，温度不变，气体对外界做功，选项C、D错误．LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：D；解析：对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体对外做功，体积增大，由eq\f(pV,T)=C得温度升高，内能增大，故选项D正确．LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：B解析：因汽缸导热良好，故环境温度升高时封闭气体温度也升高，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，故封闭气体内能增大，A错误。因汽缸内壁光滑，由活塞受力平衡有p0S＋mg＝pS，即缸内气体的压强p＝p0＋eq\f(mg,S)不变，C错误。由盖—吕萨克定律eq\f(V,T)＝C可知，气体温度升高，体积增大，对外做功，B正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，D错误。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：B解析：由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C得T＝eq\f(pV,C)，即气体的温度T与压强p和体积V的乘积成正比，从1→2的过程，对比等温变化的图线，V相同时，与等温线上p的差值先增大后减小，而等温线上pV的值不变，故理想气体由状态1到2的过程中，压强与体积的乘积先减小后增大，即气体的温度先降低后升高，而一定质量的理想气体内能完全由温度来决定，所以缸内气体的内能先减小后增大，B正确。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：C解析：在压力F作用下，活塞缓慢向下移动，外界对气体做功，而容器是绝热的，没有热交换，所以封闭的理想气体内能增加，故温度升高，又体积减小，所以压强增大，C正确。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：C；解析：ab所在直线过原点，表示气体发生等容变化，即气体的体积不变，A、B错误；b到c的过程中，气体发生等压变化，温度升高，内能增大，根据eq\f(pV,T)=C可知，气体的体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU=W＋Q可知，气体从外界吸收热量，C正确，D错误．LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：A；解析：充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，气体内能增大，A正确，B错误；喷水过程中，气体对外做功，体积增大，而气体温度不变，则气体吸热，压强减小，C、D错误．LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：BCD解析：知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个气体分子占据的空间，但不能算出气体分子体积(分子间隙大)，A错误；温度是分子平均动能的标志，故气体温度升高，分子的平均动能一定增大，B正确；温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显，C正确；同一液体的饱和汽压只与温度有关，所以一定温度下，同一液体的饱和汽的压强是一定的，D正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，E错误。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：ABE解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，分子热运动加剧，但有些分子的速率可能还会减小，A正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，物体吸收热量时若同时对外做功，且对外做的功大于吸收的热量时，则其内能减小，B正确；一定量的理想气体，分子平均动能不变时，分子间平均距离减小，则体积减小，分子的密集程度增大，故气体的压强增大，C错误；内能是组成物质的所有分子的分子动能和分子势能之和，温度越高的气体，分子运动越剧烈，分子平均动能越大，理想气体没有分子势能，但还与气体的物质的量有关，故不能确定谁的内能大，D错误；由ΔU＝W＋Q，可知ΔU＝1.5×104J，即气体内能增加，温度升高，又因气体对外做功，体积增大，故密度减小，E正确。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：ABE；解析：气体经历过程1，压强减小，体积变大，气体膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，选项A、B正确；气体在过程2中，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)=C，则开始时，气体体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，气体膨胀对外做功，则温度升高，需要吸热，故选项C、D错误；过程1和过程2的初、末状态相同，故气体内能改变量相同，选项E正确。LISTNUMOutlineDefault\l3答案为：AB解析：由状态A到状态D，温度升高，内能增加，体积变大，对外做功，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量，A正确；气体温度升高，分子平均动能增大，压强不变，故单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，B正确；温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大，C错误；气体质量不变，体积增大了，所以气体的密度减小，D错误。三 、计算题LISTNUMOutlineDefault\l3解：(1)由题意可知，在活塞移动到汽缸口的过程中，气体发生的是等压变化。设活塞的横截面积为S，活塞未移动时封闭气体的温度为T1，当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T2，则由盖吕萨克定律可知：eq\f(0.5×S,T1)=eq\f(1×S,T2)，又T1=300K解得：T2=600K，即327℃，因为327℃<927℃，所以气体接着发生等容变化，设当气体温度达到927℃时，封闭气体的压强为p，由查理定律可以得到：eq\f(1.0×105Pa,T2)=eq\f(p,927＋273K)，代入数据整理可以得到：p=2.0×105Pa。(2)由题意可知，气体膨胀过程中活塞移动的距离Δx=1m－0.5m=0.5m，故大气压力对封闭气体所做的功为W=－p0SΔx，代入数据解得：W=－1000J，由热力学第一定律ΔU=W＋Q