专题72 热力学定律——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

这是一份专题72 热力学定律——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用），文件包含专题72热力学定律2023年高考物理一轮复习小题多维练广东专用解析版docx、专题72热力学定律2023年高考物理一轮复习小题多维练广东专用原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）专题72 热力学定律（时间：30分钟）1．国庆期间，放飞气球增添节日气氛。图为某氦气球的上升过程，破裂之前，气球内的氦气的压强将_______（选填“变大”、“变小”或“等于”），气球内氦气的内能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】  变小    减小【解析】上升过程中，外界压强减小，由平衡条件知，气球内部压强变小；由题意可知，气球的体积在变大，可知气体对外界做功，由于高度越高，温度越低，故气球不可能从外界吸热，由热力学第一定律可知，气球内氦气的内能减小。2．如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中气体体积逐渐___________（填“减小”或“增大”或“不变”）、气体压强逐渐________（填“减小”或“增大”或“不变”）、气体___________热量（填“吸收”或“放出”）、内能________ （填“减小”或“增大”或“不变”）。【答案】  减小    增大    放出    不变【解析】在活塞下降过程中气体体积逐渐减小；根据玻意耳定律可知，气体压强逐渐增大；外界对气体做功，而气体温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律可知气体放出热量。3．如图所示，一端开口的薄壁玻璃管AB竖直放置，由一段水银柱封闭着一段空气（可视为理想气体），现将玻璃管缓慢地绕B端顺时针转过90°。此过程中环境温度和大气压都不变。则旋转前后气体分子在单位时间对玻璃管单位面积的碰撞次数___________（填“增加”或“减小”或“不变”），封闭气体___________（填“从外界吸收”或“向外界放出”）热量。【答案】  增加    向外界放出【解析】设水银柱的长度为，玻璃管竖直时封闭气体的压强为（以cmHg为单位）玻璃管转过后水平时气体压强为故封闭气体的压强变大，由理想气体状态方程可知，封闭气体的体积变小，分子数密度变大，而封闭气体的温度不变，气体分子的热运动剧烈程度不变，所以封闭气体分子在单位时间内对单位面积的碰撞次数增加。在封闭气体体积变小的过程中外界对气体做正功，即，此过程中由于气体的温度不变，所以气体的内能不变，即，由热力学第一定律可知，所以封闭气体向外界放出热量。4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①②③④到达状态e，它的V-T图像如图所示，图中ab、de与V轴平行，cd与T轴平行，bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b，________（填“放出”或“吸收”）热量，由状态b到状态c，________（填“放出”或“吸收”）热量。气体在状态a的压强________（填“大于”“小于”或“等于”）在状态e的压强。【答案】  放出    放出    小于【解析】气体由状态a到状态b，温度不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量；气体由状态b到状态c，温度降低，内能减小，又体积减小，外界对气体做功，所以气体放出热量；根据理想气体状态方程（常量）可知，气体在状态a的压强小于状态e的压强。5．一定质量的理想气体“卡诺循环”过程如图所示，从状态A依次经过状态、、后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程。气体从状态到状态的过程，气体分子的平均动能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；整个循环过程，气体从外界___________（选填“吸收”“放出”或“无吸放”）热量。【答案】  不变    吸收【解析】从状态为等温过程，温度是平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均动能不变；由可知整个循环过程气体内能不变，气体对外界做功，根据热力学第一定律，气体从外界吸收热量。6．某容器封闭一定质量的理想气体，当理想气体由状态A经过如图所示过程变成状态B，在这一过程中，理想气体的密度不断_______（填“不变”或“变小”或“变大”），理想气体一定_______（填“吸收”或“放出”或“不吸收也不放出”）热量。【答案】  变小    吸收【解析】当理想气体由状态A经过如图所示过程变成状态B，在这一过程中，理想气体的压强减小，温度升高，根据可知，体积变大，则气体的密度不断变小；气体体积变大，对外做功，则W<0温度升高，内能变大，即∆U>0根据∆U=W+Q可知Q>0则理想气体一定吸收热量。7．某运动员挑战无氧登珠峰，为安全起见，他攀登时携带了一瓶氧气备用。假设该运动员挑战成功，已知峰顶的温度比峰底低，钢制氧气瓶（容积不变）导热性良好且不漏气，则在该运动员登山过程中氧气瓶内的氧气（视为理想气体）_________（选填“吸收”或“放出”）热量；若氧气瓶内氧气分子的速率分布图像如图所示，则其中曲线________（选填“甲”或“乙”）表示在峰顶时氧气瓶内氧气分子的速率分布规律。【答案】  放出    甲【解析】在峰顶时氧气瓶内氧气的温度比在峰底时氧气瓶内氧气的温度低。在峰顶时氧气瓶内氧气的内能小于在峰底时氧气瓶内氧气的内能，故氧气瓶内的氧气放出热量。温度越高，分子速率大的百分比增加，因此曲线甲表示在峰顶时氧气瓶内氧气分子的速率分布规律。8．已知湖水随着深度增加水温降低，当气泡自湖底上升过程中，若在水下气泡内空气的压强近似等于气泡表面外侧水的压强。气泡在到达湖面之前，_______（填“气泡对外”或“外界对气泡”）做功；气泡内能_______（填“增大”或“减小”）。【答案】  气泡对外    增大【解析】气泡在上升过程中，水压减小，气泡内部气体压强减小；体积膨胀对外做功，而温度升高，则内能增加。9．如图所示是某同学设计的气压升降机，竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的气体，汽缸内壁光滑。活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为，活塞及其上方装置总重力为，活塞停在内壁的小支架上，与缸底的距离为。气体温度为，压强为大气压强。现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升。上述过程中，气体可视为理想气体，若整个过程中封闭气体内能的变化为△，求：（i）活塞恰好离开内壁小支架时气体的温度；（ii）整个过程中气体吸收的热量。【答案】  （i）；（ii）【解析】（i）气体等容变化至压强为时，活塞离开小支架，设温度升高至，根据查理定律有解得（ii）全过程中外界对气体做的功由热力学第一定律有△解得10．如图，一开口向下的汽缸竖直放置，汽缸壁内有卡口和，厚度不计的活塞可以在、间自由移动，已知距缸顶的高度为H，a、b间距为h，活塞上方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，且恰好对卡口无压力，外界大气压强为，汽缸内外温度均为。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达处。重力加速度为，求：（a）此时汽缸内气体的温度；（b）如果缸内气体每升高，内能升高E0，求在此过程中从电阻丝吸收了多少内能。【答案】  （a）；（b）【解析】（a）加热后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为和。根据盖—吕萨克定律有式中，解得（b）从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸内气体压强为，对活塞由平衡条件得汽缸中的气体对外做的功为解得气体内能增加了由热力学第一定律有气体对外做功，记为W<0解得Q=E0+p0Sh-mgh11．如图甲所示，一个厚度不计的圆筒形导热气缸开口向上竖直放置，气缸底面积，高度，已知大气压强，室温为7℃，取。缸内气体可视为理想气体。（1）若室温升到27℃，求此时气缸内空气质量与室温为7℃时气缸内空气质量之比；（2）若室温仍为7℃，如图乙所示，在气缸开口处加质量为的活塞，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，如果在活塞上缓慢放置一定质量的细砂，气柱高度变为气缸高度的，求砂子的质量并判断此过程缸内气体吸热还是放热。【答案】  （1）；（2）0.3kg，放热【解析】（1）室温为7℃时，气缸内空气的体积为，温度室温升到27℃时，此时包括逸出气体在内的气体的总体积为，温度为，由盖-吕萨克定律有设室温为27℃时气缸内空气的密度为，则27℃时气缸内空气质量为，7℃时气缸内空气质量为，则室温为27℃时气缸内空气质量与室温为7℃时气缸内空气质量之比为（2）因为砂子是缓慢放置的，所以气缸内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有其中，，代入数据解得因为气体体积减小，外界对气体做功，此过程气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，此过程气体向外放热。12．2020年11月10日8时12分，中国研发的万米载人潜水器“奋斗者号”在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。载人潜水器是进入“无人区”的科考利器。某科技小组深受启发，自己动手制作了潜水器模型。如图所示，高压气瓶通过细管与压载水箱连接，压载水箱通过通海口（ 细管）通向外界，连接各部分的细管容积不计。压载水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞，在地面先将高压空气充入高压气瓶中，关闭阀门K，此时活塞在压载水箱最右端。压载水箱通过通海口装满水后，潜水器下沉到水下h=10 m处悬停，通过遥控器将阀门K打开，高压气瓶中的气体缓慢膨胀推动活塞，刚好能够将压载水箱中的水全部排出，已知高压气瓶的容积为1L，压载水箱的容积为4L，大气压强p0=1.0×105 Pa，水的密度ρ=1.0×10 3kg/m3， g=10 m/s。若气体温度不变，活塞与水箱的摩擦力忽略不计，求：（1）高压气瓶中气体的初始压强为大气压的多少倍；（2）气体膨胀过程吸收的热量。【答案】  （1）10倍；（2）800J【解析】（1）对封闭的气体，经历等温过程其中代入，得（2）根据由于等温所以即吸收800J的热量