适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习课时规范练42热力学定律与能量守恒定律

课时规范练42热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.依据热力学第确定律可知,确定质量的志向气体等压膨胀对外做功,内能确定削减B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第确定律C.热力学其次定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律D.从微观意义上讲,热力学其次定律是一个统计规律2.(热力学第确定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将确定质量的志向气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂,忽视活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体()A.对外做功,其内能削减B.温度不变,与外界无热量交换C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数削减3.(多选)(热力学定律与图像)确定质量的志向气体从状态a起先,阅历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其V-T图像如图所示,pa、pb、pc分别表示a、b、c的压强,下列推断正确的是()A.状态a、b、c的压强满意pc=pb=3paB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸取热量D.过程c到a中气体吸取的热量等于对外做的功4.(热力学定律与图像)右图为确定质量的志向气体状态的两段变更过程,一个从c到b,另一个是从a到b,其中c与a的温度相同,比较两段变更过程,则()A.c到b过程气体放出热量较多B.a到b过程气体放出热量较多C.c到b过程内能削减较多D.a到b过程内能削减较多5.(热力学第确定律)(2024福建漳州调研)如图所示,汽缸内活塞左边封闭着确定量的可视为志向气体的空气,压强和大气压相同。把汽缸和活塞固定,使汽缸内空气上升确定的温度,空气吸取的热量为Q1。假如让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气),也使汽缸内空气温度上升相同温度,其吸取的热量为Q2,则Q1和Q2的大小关系是()A.Q1=Q2 B.Q1>Q2C.Q1<Q2 D.不能确定6.(多选)(热力学其次定律)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分别。如图所示,一冷热气体分别装置由喷嘴、涡流室、环形管、分别挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分别挡板处时,中心部位气流与分别挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是()A.A端为冷端,B端为热端B.A端流出的气体分子热运动平均速率确定小于B端流出的C.A端流出的气体内能确定大于B端流出的D.该装置气体进出的过程满意能量守恒定律,但违反了热力学其次定律7.(热力学第确定律与气体状态方程的综合)如图所示,一篮球内气体的压强为p0,温度为T0,体积为V0。用打气筒对篮球充入压强为p0,温度为T0的气体,已知打气筒每次充入气体的体积为115V0,一共打气20次,假设篮球体积不变,最终使篮球内气体的压强为4p0。充气过程中气体向外放出的热量为Q,已知气体的内能与温度的关系为U=kT(k为常数)(1)第一次打入气体后,篮球的压强变为多少?(可认为篮球内气体温度不变)(2)打气筒在篮球充气过程中对气体做的功是多少?8.(热力学定律与气体试验定律的综合)如图所示,导热性能良好的汽缸高为L=50cm,开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10cm2、质量为m=2kg的光滑活塞,起先时活塞正好位于汽缸顶部,将确定质量的志向气体封闭在汽缸内。外界温度为t0=27℃、大气压为p0=1×105Pa,汽缸和活塞的厚度均可忽视不计,g取10m/s2。将汽缸固定在地面上,假如气体温度保持不变,在活塞上轻轻放一个物体,活塞下降并稳定停在距离底部45L(1)求所放物体的质量;(2)稳定后,外界温度缓慢上升,使活塞重新上升4cm,则此时外界温度t为多少摄氏度?若该过程中气体内能增加5J,则该过程中气体吸取热量多少?素养综合练9.确定质量的志向气体,分别在压强p1和p2下的体积V与温度T的关系图线如图所示,气体由状态A等容变更到状态B的过程中,下列说法正确的是()A.压强增大,吸取热量B.压强增大,放出热量C.压强减小,放出热量D.压强减小,吸取热量10.(2024江苏南通通州月考)真空泵抽气腔与容器相连,活塞向左运动时从容器中抽气,活塞向右运动时阀门自动关闭,将进入抽气腔内的气体全部排出,示意图如图甲。设抽气过程中抽气腔与容器中的气体压强始终相等,每次抽气活塞均从抽气腔最右端移动至最左端。已知容器的容积为V0,抽气腔的容积为nV0,初始时刻气体压强为p0。(1)若抽气过程中气体的温度保持不变,求第一次抽气后容器中气体的压强p;(2)若在绝热的条件下,某次抽气过程中,气体压强p随体积V变更的规律如图乙,求该过程气体内能的变更量ΔU。11.(2024江苏镇江丹阳高级中学月考)某爱好小组设计了一温度报警装置,原理图如图所示。确定质量的志向气体被一上表面涂有导电物质的轻活塞密封在导热汽缸内,活塞厚度不计,横截面积S=100cm2,起先时活塞距汽缸底部的高度为h=0.3m,四周环境温度为t0=27℃,当环境温度上升,活塞上移Δh=0.01m时,活塞上表面与a、b两触点接触,报警器报警,不计一切摩擦,大气压强恒为p0=1.0×105Pa,求:(1)该报警装置的报警温度为多少摄氏度;(2)若上述过程气体吸取的热量为30J,则此过程气体内能的增加量为多少。12.(2024广东卷)在驻波声场作用下,水中小气泡四周液体的压强会发生周期性变更,使小气泡周期性膨胀和收缩,气泡内气体可视为质量不变的志向气体,其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像,气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B,然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C,B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。(1)求pB的表达式;(2)求TC的表达式;(3)B到C过程,气泡内气体的内能变更了多少?答案：1.BD解析确定质量的志向气体等压膨胀,温度上升,分子平均动能增大,分子势能增大,内能增加,选项A错误;第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第确定律,选项B正确;热力学其次定律是反映宏观自然过程的方向性的定律,并不是从另一个侧面阐述能量守恒定律,选项C错误;从微观意义上讲,热力学其次定律是一个统计规律,选项D正确。2.D解析缓慢取走铁砂的过程中,因为活塞对封闭气体的压力减小,所以活塞会缓慢上升,是气体膨胀的过程,缸内气体对外做功,但是汽缸导热良好,所以缸内志向气体温度保持不变,则内能不变,故选项A错误;依据热力学第确定律ΔU=W+Q,因为气体膨胀对外做功,所以W<0,汽缸导热良好,缸内气体温度保持不变,即ΔU=0,所以ΔQ>0,即气体要从外界吸取热量,故选项B错误;由上面的分析可知缸内气体温度不变,即气体分子的平均动能不变,所以分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变,故选项C错误;依据志向气体状态方程pVT=C可知,T不变,V增大,则p减小,所以缸内气体压强减小,分子的平均动能不变,因为缸内气体体积V增大,所以分子数密度减小,则在单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数要削减,故选项D3.ABD解析设a状态的压强为pa,则由志向气体的状态方程可知paT0=pb3T0,所以pb=3pa,同理pa·3V0=pc·V0,得pc=3pa,所以pc=pb=3pa,故A正确;过程a到b中温度上升,内能增大,故B正确;过程b到c温度降低,内能减小,即ΔU<0,体积减小,外界对气体做功,W>0,则由热力学第确定律可知,Q<0,即气体应当放出热量,故C错误;由图可知过程ca中气体等温膨胀,内能不变,4.B解析a和c状态温度相同,内能相同,降到b状态,内能的变更量相同;从a到b,气体做等压变更,温度降低,体积减小,外界对气体做功,W>0,从c到b,气体做等容变更,体积不变,外界对气体不做功,则Q=ΔU,故a到b过程气体放出热量较多,故选项A、C、D错误,B正确。5.C解析对确定量的志向气体,内能由温度确定,两种状况下气体温度变更相同,气体内能变更量相等,即ΔU1=ΔU2=ΔU;第一种状况,汽缸与活塞都固定不动,气体体积不变,气体不做功,W1=0,其次种状况,活塞自由移动,气体体积增大,气体对外做功,W2<0,由热力学第确定律ΔU=W+Q可知Q1=ΔU1-W1=ΔU1=ΔU,Q2=ΔU2-W2=ΔU-W2>ΔU>Q1,选项C正确。6.AB解析由题意得,分子热运动速率较小的气体从A端流出,分子热运动速率较大的气体从B端流出,又同种气体中平均分子速率较大的部分温度较高,故A端为冷端,B端为热端,故A、B正确;内能的多少除了与温度有关还与分子数有关,故不能得出从A端流出的气体内能确定大于从B端流出的气体内能,故C错误;该装置将冷热气体进行分别,喷嘴处有高压,并非是自发进行的,没有违反热力学其次定律,任何过程都满意能量守恒定律,故D错误。7.答案(1)1615p(2)Q+57kT解析(1)第一次打入气体后,篮球内气体压强变为p1,依据玻意耳定律有p0(V0+115V0)=p1V解得p1=1615p0(2)设篮球内气体最终温度为T,依据志向气体状态方程知p解得T=127T篮球内气体内能的增量为ΔU=kΔT=57kT依据热力学第确定律可得打气过程中,对气体所做的功为W=Q+57kT08.答案(1)3kg(2)57℃11J解析(1)起先时,V1=LS,压强为p1=p0+mgS=1.2×105活塞下移到4L5处时,V2=4L5S,设此时气体的压强为p2,对所封闭的气体,活塞向下移动时,气体发生等温变更,依据玻意耳定律有p1V1解得p2=1.5×105Pa设所放物体的质量为m0,此时对活塞有p2S=p0S+mg+m0g解得m0=3kg。(2)对所封闭的气体,起先时,V2=4L5S,T2=300K,温度上升后,V3=(4L5+ΔL)S,设此时的温度为T3,解得T3=330K,即t=57℃该过程中气体对外界做功,得W=-p2SΔL由热力学第确定律可得ΔU=W+Q解得Q=11J。9.C解析由题图可知,气体由状态A等容变更到状态B的过程中体积不变,温度减小,依据pVT=p1VT1可知压强减小;依据热力学第确定律ΔU=W+Q,体积不变,温度减小,即W=0,ΔU<0,故Q<0,放出热量,故A10.答案(1)p(2)-0.8np0V0解析(1)抽气过程等温变更,第一次抽气有p0V0=p(V0+nV0),解得p=p0(2)该过程为绝热过程,可知Q=0,又有W=-pΔV=-p0+0.6p02·nV0=-0依据热力学第确定律得ΔU=W+Q=-0.8np0V0。11.答案(1)37℃(2)20J解析(1)气体发生等压变更,由盖-吕萨克定律有V1T1=V2T2,得h(2)气