新教材高考物理一轮复习课时练39热力学定律与能量守恒定律含解析新人教版

一轮复习精品资料(高中)PAGE1-热力学定律与能量守恒定律1.(多选)(热力学定律的理解)(2020福建福州二检)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二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,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学定律与图像综合)(2020河南郑州二测)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程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,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足pc=pb=3paB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功3.(热力学定律的应用)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4.(热力学定律与图像综合)(多选)(2020山西太原模拟)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是()A.状态C的温度为32TB.从A→B,分子的平均动能减少C.从D→A,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量5.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020山东潍坊模拟)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也是在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低。此过程中()A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强可能增大C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量6.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)(2020陕西高三三模)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,已知打气筒每次压缩气体的体积为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(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?7.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020贵州贵阳五联)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,开始时活塞正好位于汽缸顶部将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。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略不计,g取10m/s2。(1)将汽缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,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(2)放上物体并稳定后,外界温度缓慢升高,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,则该过程中气体吸收热量多少?素养综合练8.(2020山东济南二模)一定质量的理想气体,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等容变化到状态B的过程中,下列说法正确的是()A.压强增大,吸收热量B.压强增大,放出热量C.压强减小,放出热量D.压强减小,吸收热量9.(多选)(2020山东烟台二模)如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态B和C。已知从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收了100J的热量,则下列说法中正确的是()A.气体在状态B时的温度大于在状态A时的温度B.从状态B变化到状态C的过程中气体分子的平均动能增大C.气体从状态A变化到状态B的过程中内能增加了40JD.气体从状态B变化到状态C的过程中放出了40J的热量10.(2020宁夏高三二模)如图所示,可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸,汽缸内有一导热性能良好的活塞,活塞面积为S,活塞底面与汽缸底面平行,一定质量的理想气体密封在汽缸内。当平台倾角为37°时,汽缸内气体体积为V,将平台顺时针缓慢转动直至水平,稳定时汽缸内气体的体积为0.9V,该过程中环境温度始终为T0,外界大气压强为p0。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g。(1)求活塞的质量;(2)若平台转至水平后,经过一段时间,环境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变),该过程中汽缸内气体内能的减少量为0.14p0V,求该过程中汽缸内气体放出的热量Q。▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁课时规范练39热力学定律与能量守恒定律1.BD一定质量的理想气体等压膨胀,温度升高,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一定律,选项B正确;热力学第二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,热力学第二定律是一个统计规律,选项D正确。2.ABD设a状态的压强为pa,则由理想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中温度升高,内能增大,故B正确;过程b到c3.D中午比清晨时温度高,所以中午胎内气体分子平均动能增大,理想气体的内能由分子动能决定,因此内能增大;车胎体积增大,则胎内气体对外界做功,所以只有D项正确。4.ADA→B过程为等压过程,则有VATA=VBTB,即有V12T0=V23T0,解得V1V2=23,C→D过程也为等压过程,则有VCTC=VDTD,即V1T0=V2T5.B气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,A错误;根据pVT=C可知,气体体积减小到原来的一半,但是气体的温度不一定减小到原来的一半,则气体的压强可能增加,B正确;温度降低,所以气体的分子的平均动能减小,C错误;温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q6.〖答案〗(1)1615p0(2)Q+57〖解析〗(1)第一次打入气体后,篮球内气体压强变为p1,根据玻意耳定律有p0V0+115V0=p1V0解得p1=1615p(2)设篮球内气体最终温度为T,根据理想气体状态方程知p解得T=127T篮球内气体内能的增量为ΔU=kΔT=57kT根据热力学第一定律可得打气过程中,对气体所做的功为W=Q+ΔU=Q+57kT7.〖答案〗(1)3kg(2)11J〖解析〗(1)开始时,V1=L1S,压强为p1=p0+mgS=1.2×105活塞下移到4L5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,气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1V1解得p2=1.5×105Pa设所放物体的质量为M,此时对活塞有p2S=p0S+mg+Mg解得M=3kg(2)对所封闭的气体,开始时,V2=4L5S=40S,T1=300K,温度升高后,V2=(40+4)S,设此时的温度为T2解得T2=330K=57℃该过程中气体对活塞做功,得W=-p2SΔL由热力学第一定律可得ΔU=W+Q解得Q=11J8.C由题图可知,气体由状态A等容变化到状态B的过程中体积不变,温度减小,根据pVT=p1VT1可知压强减小。根据热力学第一定律ΔU=W+Q9.ACD气体从状态B到状态A为等压变化,由VT=C可知,由于从A到B体积变大,则温度升高,即气体在状态B时的温度大于在状态A时的温度,故A正确;从状态B变化到状态C的过程为等容变化,由等容变化有pT=C可知,压强减小,则温度降低,所以气体分子的平均动能减小,故B错误;气体从状态A变化到状态B的过程中对外做功为W=-0.6×105×1×10-3J=-60J,由热力学第一定律得ΔU=Q+W=(100-60)J=40J,故C正确;由理想气体状态方程可知,状态A与状态C的温度相同即内能相同,由于B到10.〖答案〗(1)p0Sg(2)0.32〖解析〗(1)设活塞质量为m,当平台倾角为37°时汽缸内气体的压强为:p1=p0+mg气体的体积为:V1=V平台水平时,汽缸内气体压强的大小p2=p0+mg气体的体积:V2=0.9V由玻意耳定律有:p1V1=p2V2联立得:m=p(2)降温过程,汽缸内气体压强不变,由盖-吕萨克定律有:V解得:V3=0.81V活塞下降过程,外界对气体做功为:W=p2(V2-V3)已知汽缸内气体内能减小了ΔU:ΔU=-0.14p0V由热力学第一定律:ΔU=W+Q得放出的热量Q为0.32p0V热力学定律与能量守恒定律1.(多选)(热力学定律的理解)(2020福建福州二检)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二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,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学定律与图像综合)(2020河南郑州二测)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程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,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足pc=pb=3paB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功3.(热力学定律的应用)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4.(热力学定律与图像综合)(多选)(2020山西太原模拟)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,ABCD位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是()A.状态C的温度为32TB.从A→B,分子的平均动能减少C.从D→A,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量5.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020山东潍坊模拟)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也是在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低。此过程中()A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强可能增大C.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量6.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)(2020陕西高三三模)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,已知打气筒每次压缩气体的体积为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(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?7.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020贵州贵阳五联)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,开始时活塞正好位于汽缸顶部将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。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略不计,g取10m/s2。(1)将汽缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,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(2)放上物体并稳定后,外界温度缓慢升高,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,则该过程中气体吸收热量多少?素养综合练8.(2020山东济南二模)一定质量的理想气体,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等容变化到状态B的过程中,下列说法正确的是()A.压强增大,吸收热量B.压强增大,放出热量C.压强减小,放出热量D.压强减小,吸收热量9.(多选)(2020山东烟台二模)如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态B和C。已知从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收了100J的热量,则下列说法中正确的是()A.气体在状态B时的温度大于在状态A时的温度B.从状态B变化到状态C的过程中气体分子的平均动能增大C.气体从状态A变化到状态B的过程中内能增加了40JD.气体从状态B变化到状态C的过程中放出了40J的热量10.(2020宁夏高三二模)如图所示,可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸,汽缸内有一导热性能良好的活塞,活塞面积为S,活塞底面与汽缸底面平行,一定质量的理想气体密封在汽缸内。当平台倾角为37°时,汽缸内气体体积为V,将平台顺时针缓慢转动直至水平,稳定时汽缸内气体的体积为0.9V,该过程中环境温度始终为T0,外界大气压强为p0。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g。(1)求活塞的质量;(2)若平台转至水平后,经过一段时间,环境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变),该过程中汽缸内气体内能的减少量为0.14p0V,求该过程中汽缸内气体放出的热量Q。▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁课时规范练39热力学定律与能量守恒定律1.BD一定质量的理想气体等压膨胀,温度升高,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一定律,选项B正确;热力学第二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,热力学第二定律是一个统计规律,选项D正确。2.ABD设a状态的压强为pa,则由理想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中温度升高,内能增大,故B正确;过程b到c3.D中午比清晨时温度高,所以中午胎内气体分子平均动能增大,理想气体的内能由分子动能决定,因此内能增大;车胎体积增大,则胎内气体对外界做功,所以只有D项正确。4.ADA→B过程为等压过程,则有VATA=VBTB,即有V12T0=V23T0,解得V1V2=23,C→D过程也为等压过程,则有VCTC=VDTD,即V1T0=V2T5.B气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,A错误;根据pVT=C可知,气体体积减小到原来的一半,但是气体的温度不一定减小到原来的一半,则气体的压强可能增加,B正确;温度降低,所以气体的分子的平均动能减小,C错误;温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q6.〖答案〗(1)1615p0(2)Q+57〖解析〗(1)第一次打入气体后,篮球内气体压强变为p1,根据玻意耳定律有p0V0+115V0=p1V0解得p1=1615p(2)设篮球内气体最终温度为T,根据理想气体状态方程知p解得T=127T篮球内气体内能的增量为ΔU=kΔT=57kT根据热力学第一定律可得打气过程中,对气体所做的功为W=Q+ΔU=Q+57kT7.〖答案〗(1)3kg(2)11J〖解析〗(1)开始时,V1=L1S,压强为p1=p0+mgS=1.2×105活塞下移到4L5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,气体发生等温变化,根据玻意耳