适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练72

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练72，共6页。试卷主要包含了下列有关热现象的叙述,正确的是等内容，欢迎下载使用。

课时规范练72
基础对点练
1.(热力学第一定律)(2022重庆调研)如图所示,汽缸置于水平面上,用活塞密封一定质量的理想气体。已知汽缸及活塞导热性能良好,在理想气体等压膨胀过程中,下列说法正确的是(　　)

A.气体对外做功,吸热
B.气体对外做功,放热
C.外界对气体做功,吸热
D.外界对气体做功,放热
答案 A
解析 由于理想气体等压膨胀,因此气体对外做功,即W<0,根据=C可知封闭气体的温度升高,内能增大,即ΔU>0,结合热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0,即封闭气体从外界吸热,故选项A正确,B、C、D错误。
2.(热力学第二定律)(多选)(2023黑龙江哈尔滨二中考试)下列有关热现象的叙述,正确的是(　　)
A.机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
B.气体可以从单一热源吸收热量,全部用来对外做功
C.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D.热量可以从低温物体传到高温物体,但是不可能不引起其他变化
答案 ABD
解析 根据热力学第二定律可知,宏观热现象具有方向性,即机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆的过程,故A正确;根据热力学第二定律可知,气体不可能自发从单一热源吸热并使之完全转化为有用功而不引起其他变化,但在外界的影响下,气体可以从单一热源吸收热量,并全部用来对外做功,故B正确;根据热力学第二定律,一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行,故C错误;根据热力学第二定律可知,热量可以从低温物体传到高温物体,但是不可能不引起其他变化,故D正确。
3.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体(　　)

A.对外做功,其内能减少
B.温度不变,与外界无热量交换
C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小
D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少
答案 D
解析 缓慢取走铁砂的过程中,因为活塞对封闭气体的压力减小,所以活塞会缓慢上升,是气体膨胀的过程,缸内气体对外做功,但是汽缸导热良好,所以缸内理想气体温度保持不变,则内能不变,故选项A错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,因为气体膨胀对外做功,所以W<0,汽缸导热良好,缸内气体温度保持不变,即ΔU=0,所以ΔQ>0,即气体要从外界吸收热量,故选项B错误;由上面的分析可知缸内气体温度不变,即气体分子的平均动能不变,所以分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变,故选项C错误;根据理想气体状态方程=C可知,T不变,V增大,则p减小,所以缸内气体压强减小,分子的平均动能不变,因为缸内气体体积V增大,所以分子数密度减小,则在单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数要减少,故选项D正确。
4.(热力学定律与图像综合)(多选)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,A、B、C、D分别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T0
B.A→B过程,分子的平均动能减小
C.D→A过程,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
答案 AD
解析 A→B过程为等压过程,则有,即有,解得,C→D过程也为等压过程,则有,即,解得TC=T0=T0,故A正确。A→B,温度升高,分子平均动能增大,故B错误。D→A,气体压强增大,温度升高,气体内能增大,故C错误。经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变;在p-V图像中,图像与坐标轴围成面积表示功,所以WAB>|WCD|,即整个过程,气体对外界做功,所以气体吸收的热量大于释放的热量,故D正确。
5.(热力学定律与气体实验定律的综合)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
答案 B
解析 气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,A错误;根据=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+Q,封闭气体向外界放出热量,故D错误。
6.(热力学定律与气体实验定律的综合)如图所示,导热性能良好的汽缸高为L=50 cm,开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10 cm2、质量为m=2 kg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=1×105 Pa,汽缸和活塞的厚度均可忽略不计,g取10 m/s2。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L处。

(1)求所放物体的质量;
(2)稳定后,外界温度缓慢升高,使活塞重新上升4 cm,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5 J,则该过程中气体吸收热量多少?
答案 (1)3 kg　(2)57 ℃　11 J
解析 (1)开始时,V1=LS,压强为p1=p0+=1.2×105Pa
活塞下移到处时,V2=S,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=p2V2
解得p2=1.5×105Pa
设所放物体的质量为m0,此时对活塞有p2S=p0S+mg+m0g
解得m0=3kg。
(2)对所封闭的气体,开始时,V2=S,T2=300K,温度升高后,V3=S,设此时的温度为T3,此过程为等压过程,根据
解得T3=330K,即t=57℃
该过程中气体对外界做功,得W=-p2SΔL
由热力学第一定律可得ΔU=W+Q
解得Q=11J。
素养综合练
7.(多选)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100 J的热量,则下列说法正确的是(　　)

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40 J
D.气体从状态B变化到状态C的过程中放出了40 J的热量
答案 ACD
解析 气体从状态A到状态B为等压变化,由=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=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=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C为等容变化,则气体不对外做功,外界也不对气体做功,则放出了40J的热量,故D正确。
8.如图所示,密闭导热容器A、B的体积均为V0,A、B浸在盛水容器中,达到热平衡后,A中压强为p0,温度为T0,B内为真空,将A中的气体视为理想气体。打开阀门C,A中部分气体进入B。

(1)若再次达到平衡时,水温未发生变化,求此时气体的压强。
(2)若密闭气体的内能的改变量与温度的关系为ΔU=k(T2-T1)(k为大于0的已知常量,T1、T2分别为气体始、末状态的温度),在(1)所述状态的基础上,将水温升至1.2T0,重新达到平衡时,求气体的压强及所吸收的热量。
答案 (1)p0　(2)p0　0.2kT0
解析 (1)容器内的理想气体从打开C到再次平衡时,发生等温变化,根据玻意耳定律得
p0V0=p·2V0
解得此时气体压强p=p0。
(2)升高温度,理想气体发生等容变化,根据查理定律得
解得压强p'=p0
温度改变,理想气体的体积不变,则外界不对理想气体做功,理想气体也不对外界做功,所以W=0,升高温度,内能增量ΔU=k(1.2T0-T0)=0.2kT0
根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知气体吸收的热量Q=ΔU=0.2kT0。
9.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sin 37°=0.6,cos 37°=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。
答案 (1)　(2)0.32p0V
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+
气体的体积V1=V
平台水平时,汽缸内气体压强的大小p2=p0+
气体的体积V2=0.9V
由玻意耳定律有p1V1=p2V2
联立得m=。
(2)降温过程,汽缸内气体压强不变,
由盖-吕萨克定律有
解得V3=0.81V
活塞下降过程,外界对气体做功W=p2(V2-V3)
已知汽缸内气体内能变比量ΔU=-0.14p0V
由热力学第一定律ΔU=W+Q
得放出的热量Q为0.32p0V。