2024年高考物理一轮复习课时检测七十二热力学定律含解析新人教版

PAGE3-热力学定律1．下列说法正确的是()A．晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点B．反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学其次定律的一种表述C．肯定质量的某种志向气体在等压膨胀过程中，内能肯定增加D．在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能削减解析：选ABC单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A正确；热力学其次定律的一种表述：不行能从单一热库汲取热量，使之完全变胜利，而不产生其他影响；另一种表述是：不行能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他改变。热力学其次定律说明热的传导具有方向性，故B正确；依据志向气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，肯定量的某种志向气体在等压膨胀过程中，气体的温度上升；又因为肯定质量的志向气体的内能大小只与温度有关，与气体的体积无关，则内能肯定增加，故C正确；在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换，故气体的内能增加，故D错误。2．(2024年1月新高考8省联考·江苏卷)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为肯定质量的志向气体所经验的奥托循环，则该气体()A．在状态a和c时的内能可能相等B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中削减的内能D．在一次循环过程中汲取的热量小于放出的热量解析：选B从c→d为绝热膨胀，则Q＝0，W<0，则ΔU<0，内能减小，温度降低；从d→a，体积不变，压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于状态a的温度，选项A错误；a→b为绝热压缩，外界对气体做功W>0，Q＝0，则ΔU＝W，即外界对其做的功全部用于增加内能，选项B正确；b→c系统从外界汲取热量，c→d系统对外做功，d→a系统放出热量，a→b外界对系统做功，依据p­V图像与横轴所围成的面积即为气体做功大小，可知图像中b→c→d→a围成的图形的面积为一个奥托循环气体对外做的功，整个过程气体的内能改变量为零，则ΔW＝ΔQ，即Q吸－Q放＝ΔW>0，即在一次循环过程中汲取的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中削减的内能，故C、D错误。3．(2024·天津等级考)水枪是孩子们宠爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到肯定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体()A．压强变大 B．对外界做功C．对外界放热 D．分子平均动能变大解析：选B在水向外不断喷出的过程中，罐内气体体积增大，则气体对外做功，依据玻意耳定律可知，罐内气体的压强减小，选项A错误，B正确；由于罐内气体温度不变，故内能也不变，即ΔU＝0，由热力学第肯定律W＋Q＝ΔU知，W<0，则Q>0，因此气体吸热，选项C错误；依据温度是分子平均动能的标记可知，温度不变，分子平均动能不变，选项D错误。4．(2024年1月新高考8省联考·广东卷)某学生在水瓶中装入半瓶热水，盖紧瓶盖，一段时间后，该同学发觉瓶盖变紧。其本质缘由是单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数________(选填“增加”“削减”或“不变”)，瓶内气体分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析：随着温度降低，内部气体的压强变小，瓶盖变紧。由于温度降低，则瓶内气体分子平均动能减小；由于平均动能减小，分子平均速率减小，则在其他条件不变的状况下，单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数削减。答案：削减减小5.如图所示，肯定质量志向气体经验A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能削减900J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。解析：A→B过程W1＝－p(VB－VA)B→C过程，依据热力学第肯定律W2＝ΔU则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)代入数据得W＝1500J。答案：1500J6.如图所示的p­V图像记录了肯定量的志向气体经验的缓慢改变过程A→B→C，其中AB段是体积保持不变的过程，BC段是绝热过程。已知该志向气体内能与温度的关系为U＝CT，其中C＝10J/K，A点的热力学温度为TA＝450K。求B→C过程中外界对气体所做的功。解析：A→B过程为等容改变，由查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)得：TB＝189K等容过程没有做功，由热力学第肯定律，此过程放热Q＝C(TA－TB)＝2610J对A、C两状态，由志向气体状态方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)得：TC＝300KB→C过程无热传递，A→B过程无做功，对A→B→C全过程，由热力学第肯定律有C(TC－TA)＝W－Q得：B→C过程外界对气体做功W＝1110J。答案：1110J7.如图所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞封闭着肯定质量的志向气体。活塞的质量为m、横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体汲取热量Q时停止加热，活塞上升了2h并稳定，此时气体的热力学温度为T1。已知大气压强为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气。求：(1)加热过程中气体的内能增加量；(2)停止对气体加热后，在活塞上缓缓添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好下降了h。求此时气体的温度。解析：(1)等压过程气体的压强为p1＝p0＋eq\f(mg,S)，则气体对外做功为W＝p1S(2h)＝2(p0S＋mg)h由热力学第肯定律得ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－2(p0S＋mg)h；(2)停止对气体加热后，活塞恰好下降了h，气体的温度为T2则初态p1＝p0＋eq\f(mg,S)，V1＝3hS，热力学温度为T1，末态p2＝p0＋eq\f(m0＋mg,S)，V2＝2hS，热力学温度为T2，由志向气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得T2＝eq\f(2,3)eq