2024高考物理一轮复习第69讲热力学定律与能量守恒定律(练习)(学生版+解析)

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1．（2023·山东青岛·统考三模）啤酒是青岛这座城市的“专属味道”，如图是青岛市民喜欢的袋装原浆，某次售卖时，售货员将7°C冰镇原浆倒入密封袋中快速封口，密封袋内有啤酒和少部分空气且不断有气体从啤酒中析出，静置一段时间后，发现密封袋鼓胀起来。已知大气压强，室温为27°C，封闭气体（视为理想气体）体积从0.2L增大为0.25L。下列说法正确的是（ ）

A．外界对内部封闭气体做正功
B．静置后内部封闭气体的内能增加
C．静置后内部封闭气体的分子速率都增加
D．根据气体实验定律，可求出静置后内部封闭气体的压强
2．（2023·河北沧州·沧县中学校考模拟预测）如图甲所示，圆柱形气缸开口向下竖直放置，气缸与活塞之间密封一定质量的理想气体，气缸与活塞间无摩擦且不漏气，活塞面积，质量，气柱高度，气体温度，外界大气压。现把气缸翻转开口向上放置，如图乙所示，气柱高度变为，在此过程中，外界对气体做功120J，气体放出热量20J，取，则（ ）

A．图甲状态，气体的压强为
B．图乙状态，气体的温度约为42℃
C．气体内能增加140J
D．气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数减少
3．（2023·河北·校联考三模）体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）

A．篮球内气体的分子数密度不断增大
B．篮球内气体的内能不断增大
C．每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D．打气过程中气体从外界吸收热
4．（2023·江苏徐州·统考三模）一定质量的理想气体，由状态a经a→b、b→c和回到状态a，其循环过程的图像如图所示；、、分别表示气体在状态a、b、c的温度，则（ ）

A．
B．气体在b→c过程中吸收热量
C．该循环过程中气体对外做负功
D．该循环过程中气体放出热量
5．（2023·四川绵阳·统考模拟预测）关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．一定质量的气体等温压缩过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功
B．一定质量的气体等容降温过程中气体吸收热量
C．无论对蒸汽机怎样革新，也不能把蒸汽的内能通过做功全部转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，可解决能源短缺的问题
E．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体，不违背热力学定律
6．（2023·福建宁德·校考一模）某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体（视为理想气体）温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气垫内的气体内能增加
B．外界对气垫内的气体做正功
C．气垫内的气体向外界放出热量
D．气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数减少
7．（2023·河北·校联考模拟预测）一定质量的理想气体，状态变化依次经历从Ⅰ→Ⅱ，再从Ⅱ→Ⅲ的过程，其压强p和温度T的关系如图所示，根据图像，下列说法正确的是（ ）

A．状态Ⅰ的体积小于状态Ⅲ的体积B．状态Ⅰ的内能大于状态Ⅲ的内能
C．从Ⅰ→Ⅱ过程，气体从外界吸热D．从Ⅱ→Ⅲ过程，气体的分子数密度增大
8．（2023·河南·校联考模拟预测）一定质量的理想气体，从初始状态经状态再回到，它的压强与体积的变化关系如图所示，为一平行四边形．下列判断正确的是（ ）

A．气体在状态的温度大于在状态的温度
B．过程，气体向外界放出的热量大于
C．过程，气体吸收的热量小于它增加的内能
D．过程气体内能的增加量等于过程它向外界放出的热量
E．从初始状态经状态再回到的过程，气体吸收的热量为
9．（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）一定质量的理想气体，状态从的变化过程可用如图所示的图线描述，其中为等温线，气体在状态A时的温度为T=300K。下列说法正确的是（ ）

A．气体在状态C时的温度
B．从A到C过程外界对气体做了600J的功
C．气体从状态D变化到状态A，单位体积内的气体分子数减小，气体分子的平均动能不变
D．若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J，则气体从（一次循环）过程中气体吸收的热量为250J
10．（2023·湖南长沙·长郡中学校考二模）气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，不计气动杆与汽缸之间的摩擦。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调让室内温度降低到某设定温度，稳定后气体状态为C；接着人离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图或叙述中正确的有（ ）

A．气体的V—T图如图甲
B．气体的图如图乙
C．从状态A到状态D，气体向外放出的热量大于外界对气体做的功
D．与状态A相比，处于状态D时，单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数增多
11．（2023·海南海口·海南中学校考三模）一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p－T图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为、、，压强分别为、、。已知，，则下列说法正确的是（ ）

14．（2023·贵州毕节·统考三模）如图，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平桌面上，用活塞封闭一定质量的理想气体。活塞上表面水平，下表面倾斜，倾斜面与左壁的夹角为，质量为，活塞的上表面的面积为，状态A体积为，温度为，大气压强，当对气体缓慢加热，气体从状态A变为状态B时，活塞上界面上移，气体吸收热量。求：
（1）气体达到状态B时的温度为多少？
（2）气体从状态A变为状态B过程中内能改变了多少？

15．（2023·河北秦皇岛·校考模拟预测）如图所示，高为的导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上，汽缸中间和缸口均有卡环，质量为的活塞在缸内封闭了一定质量的气体，活塞的横截面积为，活塞与汽缸内壁无摩擦且汽缸不漏气，开始时，活塞对中间卡环的压力大小为，活塞离缸底的高度为，大气压强为，环境的热力学温度为，重力加速度大小为，不计卡环、活塞及汽缸的厚度。
（1）若保持气体温度不变，将汽缸沿顺时针缓慢旋转，求平衡后活塞对卡环的压力；
（2）若不转动汽缸，缓慢升高环境温度，直到活塞距离汽缸底部的高度为，求此时环境的热力学温度。
（3）在第（2）问的过程中已知内能变化为，求在此过程中吸收的热量。
16．（2023·浙江·统考高考真题）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。
（1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）求气体在状态C的温度Tc；
（3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
第69讲 热力学定律与能量守恒定律
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·山东青岛·统考三模）啤酒是青岛这座城市的“专属味道”，如图是青岛市民喜欢的袋装原浆，某次售卖时，售货员将7°C冰镇原浆倒入密封袋中快速封口，密封袋内有啤酒和少部分空气且不断有气体从啤酒中析出，静置一段时间后，发现密封袋鼓胀起来。已知大气压强，室温为27°C，封闭气体（视为理想气体）体积从0.2L增大为0.25L。下列说法正确的是（ ）

A．外界对内部封闭气体做正功
B．静置后内部封闭气体的内能增加
C．静置后内部封闭气体的分子速率都增加
D．根据气体实验定律，可求出静置后内部封闭气体的压强
【答案】B
【详解】A．封闭气体体积增大，气体对外界做正功，则外界对内部封闭气体做负功，故A错误；
B．静置一段时间后，封闭气体温度升高，则气体的内能增加，故B正确；
C．温度升高，气体分子运动的平均速率增加，但具体到某一个气体分子，其速率有可能减小，故C错误；
D．根据题意，不断有气体从啤酒中析出，即气体的物质的量在不断增多，则根据气体实验定律，不能求出静置后内部封闭气体的压强，故D错误。故选B。
2．（2023·河北沧州·沧县中学校考模拟预测）如图甲所示，圆柱形气缸开口向下竖直放置，气缸与活塞之间密封一定质量的理想气体，气缸与活塞间无摩擦且不漏气，活塞面积，质量，气柱高度，气体温度，外界大气压。现把气缸翻转开口向上放置，如图乙所示，气柱高度变为，在此过程中，外界对气体做功120J，气体放出热量20J，取，则（ ）

A．图甲状态，气体的压强为
B．图乙状态，气体的温度约为42℃
C．气体内能增加140J
D．气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数减少
【答案】B
【详解】A．气体初状态的压强为故A错误；
B．气体初状态体积，温度；气体末状态压强体积，根据理想气体状态方程，代入数据解得即42 ℃，故B正确；
C．根据热力学第一定律，可知即气体内能增加100J，故C错误；
D．因为温度升高，气体分子的平均速率增大，体积减小，气体分子密度增大，所以气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数增多，故D错误。故选B。
3．（2023·河北·校联考三模）体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）

A．篮球内气体的分子数密度不断增大
B．篮球内气体的内能不断增大
C．每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D．打气过程中气体从外界吸收热
【答案】D
【详解】A．篮球内气体分子数增加，总体积不变，分子数密度增大，故A正确；
B．篮球内分子数增加，内能增大，故B正确；
C．篮球的容积为，打气筒的体积为，打气前篮球内气体的压强为，打气后篮球内气体的压强为，根据玻意耳定律有整理得故C正确；
D．以篮球内原有气体和打入气体整体为研究对象，打气过程气体温度不变，内能不变，打气筒对气体做正功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，D错误，
本题选错误的，故选D。
4．（2023·江苏徐州·统考三模）一定质量的理想气体，由状态a经a→b、b→c和回到状态a，其循环过程的图像如图所示；、、分别表示气体在状态a、b、c的温度，则（ ）

A．
B．气体在b→c过程中吸收热量
C．该循环过程中气体对外做负功
D．该循环过程中气体放出热量
【答案】B
【详解】A．在a→b过程，根据解得由于该过程的是一条过原点的倾斜直线，可知该过程是等温过程，即，b→c过程是等压过程，由于可知则有，A错误；
B．根据上述，b→c过程温度升高，体积增大，根据气体体积增大，气体对外做功，W为负值，温度升高，气体内能增大，为正值，即Q为正值，可知，气体在b→c过程中吸收热量，B正确；
C．根据图像作出图像如图所示

图像中，图线与V轴所围几何图形的面积表示功，b→c过程气体对外做正功，a→b过程气体对外做负功，根据图中所围几何图形的面积可知，b→c过程气体做功大于a→b过程气体做功，即该循环过程中气体对外做正功，C错误；
D．根据一个完整的循环过程，内能不变，根据上述该循环过程中气体对外做正功，W为负值，则Q为正值，即该循环过程中气体吸收热量，D错误。故选B。
5．（2023·四川绵阳·统考模拟预测）关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．一定质量的气体等温压缩过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功
B．一定质量的气体等容降温过程中气体吸收热量
C．无论对蒸汽机怎样革新，也不能把蒸汽的内能通过做功全部转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，可解决能源短缺的问题
E．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体，不违背热力学定律
【答案】ACE
【详解】A．一定质量的气体等温压缩过程中，内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，且放出的热量等于外界对气体做的功，故A正确；
B．一定质量的气体等容降温过程中，内能减小，没有做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，无论对蒸汽机怎样革新，也不能把蒸汽的内能通过做功全部转化成机械能，故C正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误；
E．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体，不违背热力学定律，因为消耗了电能，故E正确。故选ACE。
6．（2023·福建宁德·校考一模）某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体（视为理想气体）温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气垫内的气体内能增加
B．外界对气垫内的气体做正功
C．气垫内的气体向外界放出热量
D．气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数减少
【答案】BC
【详解】A．气垫内的气体温度不变，则内能不变，选项A错误；
B．在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体体积减小，则外界对气垫内的气体做正功，选项B正确；
C．根据可知∆U=0；W>0则Q