2025届高考物理一轮总复习课时跟踪检测五十四热力学定律与能量守恒定律

课时跟踪检测（五十四）热力学定律与能量守恒定律1．(2024·天津等级考)(多选)列车运行的平稳性与车厢的振动亲密相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的肯定质量的气体构成。上下乘客及猛烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积改变缓慢，气体与外界有充分的热交换；猛烈颠簸时汽缸内气体的体积改变较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为志向气体，在气体压缩的过程中()A．上下乘客时，气体的内能不变B．上下乘客时，气体从外界吸热C．猛烈颠簸时，外界对气体做功D．猛烈颠簸时，气体的温度不变解析：选AC上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温改变，温度不变，故气体的内能不变，在体积压缩的过程中，外界对气体做功，故气体向外界放热，A正确，B错误；猛烈颠簸时汽缸内气体的体积改变较快，且气体与外界来不及热交换，气体经验绝热过程，外界对气体做功，气体的温度上升，C正确，D错误。2.如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有志向气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法不正确的是()A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功解析：选C抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正确；由于气体与外界没有热交换，依据热力学第肯定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，B正确。3.(多选)如图所示是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为志向气体，充气和喷水过程温度保持不变，则()A．充气过程中，储气室内气体的内能增大B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能减小C．喷水过程中，储气室内气体压强减小D．喷水过程中，储气室内气体放热解析：选AC充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体分子的平均动能不变，气体内能增大，A正确，B错误；喷水过程中，气体体积增大，气体对外做功，而气体温度不变，则气体内能不变，气体吸热，由eq\f(pV,T)＝C可知，气体压强减小，C正确，D错误。4．(2024·海南高考)(多选)如图，肯定质量的志向气体从状态a动身，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线ac过原点。则气体()A．在状态c的压强等于在状态a的压强B．在状态b的压强小于在状态c的压强C．在b→c的过程中内能保持不变D．在a→b的过程对外做功解析：选AC依据V＝eq\f(C,p)T可知，因直线ac过原点，可知在状态c的压强等于在状态a的压强，b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率，可知在状态b的压强大于在状态c的压强，A正确，B错误；在b→c的过程中温度不变，则气体的内能保持不变，C正确；在a→b的过程中，气体的体积不变，则气体不对外做功，D错误。5.如图所示，肯定质量的志向气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是闻名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源汲取热量用来做功的志向过程，符合卡诺循环的热机的效率为η＝1－eq\f(T2,T1)。下列说法正确的是()A．a→b过程气体对外界做功且汲取热量B．b→c过程气体对外做的功小于气体内能的削减量C．c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数削减D．由卡诺循环可知热机效率可能达到100%解析：选Aa→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，依据热力学第肯定律可知气体从外界汲取热量，故A正确；b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，依据热力学第肯定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的削减量，故B错误；c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；热机在工作时不行避开地要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不行能达到100%，故D错误。6．如图所示，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内快速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体可视为志向气体。则瓶内气体的内能改变量为________J，瓶内气体的温度________(选填“上升”“不变”或“降低”)。解析：由题意可知，气体对外做的功W对外＝eq\f(\f(1,2)mv2,η)＝eq\f(\f(1,2)×0.02×102,0.1)J＝10J，由题意可知，向瓶内快速打气，在整个过程中，可认为气体与外界没有热交换，即Q＝0，则气体内能的改变量ΔU＝W＋Q＝15J－10J＋0＝5J，气体内能增加，温度上升。答案：5上升7．(2024·江苏高考)如图所示，肯定质量志向气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和t0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体汲取的热量为Q，求该过程中：(1)内能的增加量ΔU；(2)最终温度T。解析：(1)活塞移动时受力平衡，有p1S＝p0S＋f，气体对外界做功W＝p1SL，依据热力学第肯定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S＋f))L。(2)活塞发生移动前为等容改变，eq\f(p0,t0)＝eq\f(p1,t1)，活塞向右移动L的过程为等压改变，eq\f(V1,t1)＝eq\f(V2,T)，且V2＝2V1，解得T＝eq\f(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S＋f)),p0S)t0。答案：(1)Q－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S＋f))L(2)eq\f(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0S＋f)),p0S)t08．(2024·浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100cm2、质量m＝1kg的活塞密封肯定质量的志向气体，活塞能无摩擦滑动。起先时气体处于温度TA＝300K、活塞与容器底的距离h0＝30cm的状态A。环境温度上升时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d＝3cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被接着加热至温度TC＝363K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU＝158J。取大气压p0＝0.99×105Pa，求气体(1)在状态B的温度；(2)在状态C的压强；(3)由状态A到状态C过程中从外界汲取热量Q。解析：(1)由状态A到状态B为等压改变，依据盖­吕萨克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝eq\f(33,30)×300K＝330K。(2)由状态B到状态C为等容改变，依据查理定律eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，其中pB＝p0＋eq\f(mg,S)＝1