2025版高考物理一轮复习第十二章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律练习含解析新人教版

PAGE5-第3讲热力学定律与能量守恒定律一、选择题(本题共8小题，1～3题为单选，4～8题为多选)1．下列叙述，正确的是(C)A．气体吸热后温度肯定上升B．热量不行能从低温物体传到高温物体C．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D．物体从单一热源汲取的热量在不引起外界变更的状况下可全部用于做功[解析]依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W，气体吸热后假如对外做功，则温度不肯定上升，A错误；依据热力学其次定律，热量不行能自发地从低温物体传到高温物体，但在引起外界变更的情形下，可以从低温物体传到高温物体，B错误；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，C正确；依据热力学其次定律，物体从单一热源汲取的热量在不引起外界变更的状况下，不行能使之完全变胜利，D错误。2．(2024·北京房山区期末)下列热现象说法正确的是(A)A．物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动猛烈C．水凝聚成冰，说明水分子的热运动已停止D．空调制冷时，将热量从低温室内传到高温室外，说明热传递是随意的，不具有方向性[解析]本题考查热运动的基本概念、热力学其次定律等。温度是分子平均动能的标记，物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大，选项A正确；液体上下翻滚是宏观运动，而分子热运动是微观运动，二者不是一回事，选项B错误；由于分子热运动永不停息，水凝聚成冰，但分子热运动没有停止，选项C错误；空调制冷时，虽然能够把热量从低温环境转移到高温环境，但这一过程必需消耗电能，这说明热量转移是有方向性的，选项D错误。3．(2024·福建漳州调研)如图，汽缸内活塞左边封闭着肯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，使汽缸内空气上升肯定的温度，空气汲取的热量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，其汲取的热量为Q2，则Q1和Q2的大小关系是(C)A．Q1＝Q2 B．Q1>Q2C．Q1<Q2 D．不能确定[解析]本题考查热力学第肯定律。对肯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状况相同，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，由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU，Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2>ΔU>Q1，选项C正确。4．下列关于其次类永动机说法正确的是(ACE)A．其次类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源汲取的热量全部用来做功，而不引起其他变更的热机B．其次类永动机违反了能量守恒定律，所以不行能制成C．其次类永动机违反了热力学其次定律，所以不行能制成D．随着科技的发展，其次类永动机有可能制成E．其次类永动机不行能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变更[解析]由其次类永动机的定义知，A正确；其次类永动机违反了热力学其次定律，B，D错误，C正确；由热力学其次定律知，机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变更，E正确。5．(2024·福建莆田一中模拟)下列说法正确的是(ADE)A．熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变更C．依据热力学其次定律可知，各种形式的能可以相互转化D．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变E．气体向真空的自由膨胀是不行逆的[解析]本题考查对热力学第一、其次定律的理解。依据熵的定义，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，选项A正确；依据热力学其次定律可知，内能不行以全部转化为机械能而不引起其他变更，选项B错误；依据能量守恒定律可知，各种形式的能可以相互转化而热力学其次定律是反映宏观自然的过程都具有方向性的定律，选项C错误；依据热力学第肯定律可知，若外界对物体做功的大小等于物体向外界放出热量的大小，物体的内能不变，选项D正确；依据熵增加原理，气体向真空的自由膨胀是不行逆的，选项E正确。6．(2024·广东兴宁一中月考)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是(ACD)A．对气体做功可以变更其内能B．质量和温度都相同的气体，内能肯定相同C．肯定质量的志向气体在等压膨胀过程中，内能肯定增加D．肯定质量的志向气体温度越高，气体分子运动越猛烈，气体内能越大E．随着低温技术的发展，我们可以使温度渐渐降低，并达到肯定零度，最终实现热机效率100%[解析]本题考查热力学定律与气体试验定律结合。做功和热传递都能变更物体的内能，所以对气体做功可以变更其内能，故A正确；质量和温度都相同的气体，内能不肯定相同，内能还与气体的种类、物质的量有关，故B错误；由盖一吕萨克定律可知，肯定质量的志向气体在等压膨胀过程中气体温度上升，气体内能增加，故C正确；肯定质量的志向气体温度越高，气体分子运动越猛烈，气体内能只与温度有关，故温度越高，其内能越大，故D正确；肯定零度不行能达到，故E错误。7．(2024·广东汕头一模)如图是某种喷雾器示意图，在贮液筒内装入一些药液后将密封盖盖好。多次拉压活塞充气，然后打开喷嘴开关，活塞位置不再变更，药液可以持续地喷出，贮液筒内的空气可视为志向气体，若充气和喷液过程筒内的空气温度不变，下列说法正确的是(ADE)A．充气过程中，贮液筒内的气体内能增大B．充气过程中，贮液筒内气体分子的平均动能增大C．充气过程中，贮液筒内的气体压强增大，体积也变大D．喷液过程中，贮液筒内的气体汲取的热量全部用来对外做功E．喷液过程中，贮液筒内的气体压强减小，气体内能不变[解析]本题考查了气体的等温变更过程。充气过程筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，故B错误；充气的过程中分子的总个数增加，则内能增加，故A正确；充气的过程中筒内气体的压强增大，体积不变，故C错误；喷液过程中筒内的空气温度视为不变，则分子的平均动能不变，气体的内能也不变，药液喷出，气体体积增大，对外做功，气体内能不变，由热力学第肯定律可知贮液筒内气体汲取的热量全部用来对外做功，依据状态方程eq\f(pV,T)＝C，温度不变，体积增大，压强减小，故DE正确。8．(2024·福建莆田月考)如图，肯定质量的志向气体从状态a动身，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最终经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是(ABD)A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界汲取热量E．在过程ca中气体从外界汲取热量[解析]ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度上升，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变更，气体对外界不做功，C项错误；肯定质量的志向气体内能仅由温度确定，bc过程发生等温变更，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，依据热力学第肯定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变更，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，依据热力学第肯定律可知气体向外界放热，E项错误。二、非选择题9．(2024·西南名校联盟月考)肯定质量的志向气体由C经状态B变更到状态A的p－V图像如图所示。(1)若已知在状态C时，志向气体的温度为127℃，求处于状态B时气体的摄氏温度；(2)从状态C变更到状态A气体是吸热还是放热？并求出汲取或放出的热量的数值。(已知1atm＝1×105Pa)[答案](1)627℃(2)放热900J[解析]本题通过p－V图像考查气体试验定律与热力学定律。(1)B到C过程由志向气体状态方程得eq\f(pCVC,TC)＝eq\f(pBVB,TB)，解得TB＝900K，所以tB＝627℃。(2)由eq\f(pV,T)＝C可知状态A、C温度相同，C到A，气体等温压缩，ΔU＝0，W＞0，由ΔU＝W＋Q知Q<0，所以从C到A过程放热，由热力学第肯定律有Q＝－W，而W等于p－V图线与V轴围成的面积，则W＝eq\f(1,2)(3＋1)×1×105×10－3J＋eq\f(1,2)(3＋4)×1×105×2×10－3J＝900J。10．(2024·黑龙江逊克一中初考)如图所示是一种平板型太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，底部有吸热板，顶面为透亮盖板，太阳辐射穿过透亮盖板后，投射在吸热板上转化成热能使内部空气的温度上升。集热器容积为V0，起先时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒，气体温度由t0＝27℃升至t1＝87℃。(1)求此时气体的压强；(2)保持t1不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0，求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值；(3)推断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述缘由。[答案](1)1.2p0(2)eq\f(5,6)(3)吸热，见解析[解析]本题考查用气体试验定律与热力学定律解决实际问题。(1)设升温后气体的压强为p1，该过程气体做等容变更，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)，解得p1＝1.2p0；(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律有p1V0＝p0V，联立解得V＝1.2V0；设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，则k＝eq\f(V0,V)，联立解得k＝eq\f(5,6)；(3)吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，气体等温膨胀对外做功，所以依据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W可知剩余气体要吸热。11．(2024·河北衡水中学月考)如图所示，厚度和质量不计、横截面积为S＝10cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭肯定质量的志向气体，起先时，气体的温度为T0＝300K，压强为p＝0.5×105Pa，活塞与汽缸底的距离为h＝10cm，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气，大气压强为p0＝1.0×105Pa。求：(1)此时桌面对汽缸的作用力大小FN；(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T，此过程中气体汲取热量为Q＝7J，内能增加了ΔU＝5J，整个过程活塞都在汽缸内，求T的值。[答案](1)50N(2)720K[解析]本题考查志向气体状态方