2024版新教材高考物理复习特训卷考点86热力学定律与能量守恒定律

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点86热力学定律与能量守恒定律，共8页。试卷主要包含了[2022·湖南卷，改编]，[2022·山东卷]，4 L等内容，欢迎下载使用。

A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
D．热量自发地从低温物体传到高温物体
2.[2022·重庆卷]2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9 032米的大气科学观测世界纪录．若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（视为理想气体）（ ）
A．吸收热量 B．压强增大
C．内能减小 D．对外做负功
3.[2022·湖南卷，改编]（多选）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离．如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成．高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位．气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出．下列说法正确的是（ ）
A．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
4.
许多庆典活动都会放飞美丽的气球，在空中缓慢上升过程中气球体积变大．已知环境温度随高度增加而降低，球内气体可视为理想气体，气球不漏气．在上升过程，球内气体（ ）
A．内能增大
B．体积增大说明气体温度升高
C．所有分子的动能都减小
D．减小的内能大于放出的热量
5.[2022·山东卷]
如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体（ ）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
6.有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示．图乙、图丙是其工作原理示意图．使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变．则此过程中（ ）
A．吸盘内气体要吸收热量
B．吸盘内气体分子的密度增大
C．吸盘被向外拉出过程中，吸盘内气体不对外界做功
D．吸盘内气体压强增大
7.
[2022·江苏卷]如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ）
A．状态a的内能大于状态b
B．状态a的温度高于状态c
C．a→c过程中气体吸收热量
D．a→c过程中外界对气体做正功
8.[2023·山东省模拟]2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施．如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为2 L，工作人员装入稀释过的1.2 L药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为1 atm，体积为0.1 L的气体，此时大气压强为1 atm，当壶内压强增大到2 atm时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（ ）
A．工作人员共打气9次
B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为0.4 L
C．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为0.1 L
D．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量
9.
[2022·辽宁卷]一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ）
A．对外界做正功 B．压强保持不变
C．向外界放热 D．内能减少
10.
[2022·全国甲卷，改编]（多选）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­T图上从a到b的线段所示．在此过程中（ ）
A．气体一直对外做功
B．气体的内能一直增加
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量等于其对外做的功
11.[2023·河北邯郸二模]（多选）如图所示，一定量的理想气体经历三个不同过程，从状态a经过热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a.下列说法正确的是（ ）
A．ab过程中，气体的体积不变
B．ab过程中，外界对气体做正功
C．bc过程中，气体始终吸热
D．ca过程中，c状态的体积Vc与a状态的体积Va的关系式为 eq \f(Vc,Va) ＝4.7315
12.[2023·北京东城区三模]如图所示，质量为m的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸之间无摩擦．将气缸放在冰水混合物中，气体达到平衡状态（图中a状态）后，在活塞上加一质量为m的砝码，经过过程Ⅰ气体达到新的平衡状态（图中b状态），再将气缸从容器中移出放到室温（27 ℃）中，经过过程Ⅱ在达到c平衡状态．已知大气压强保持不变．下列说法中正确的是（ ）
A．过程Ⅰ中理想气体从外界吸收热量
B．过程Ⅱ中理想气体从外界吸收热量
C．c状态与a状态相比，c状态的气体分子对活塞的作用力较小
D．理想气体在b状态的内能大于在a状态的内能
13.[2022·北京卷]如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c.下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变
B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小
D．从b到c，气体从外界吸热
14.[2022·湖北卷]一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p ­ V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点．下列说法正确的是（ ）
A．a→b是等温过程
B．a→b过程中气体吸热
C．a→c过程中状态b的温度最低
D．a→c过程中外界对气体做正功
15.
[2022·全国乙卷，改编]（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如T­V图上的两条线段所示．则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
16.[2023·江苏扬州中学最后一模]一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化，其中AB延长线过原点，BC平行于T轴，A、B、C状态下的温度已在图中标示（为已知），其中C状态下气体体积为20 L，求：
（1）A、B状态下的体积；
（2）若整个过程做功为60 J，求A状态下的气体压强．
考点86 热力学定律与能量守恒定律——提能力
1．答案：AC
解析：热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，A正确；任何热机效率都不可能达到100%，B错误；泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化，C正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，D错误．
2．答案：C
解析：由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据 eq \f(pV,T)＝C可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU＝W＋Q可知气体放出热量，C正确．
3．答案：AB
解析：A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，B正确；A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，C错误；该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，A正确，D错误．
4．答案：D
解析：温度随高度增加而降低，在上升过程，温度降低，一定质量的理想气体的内能取决于温度，故内能减小，故A错误；根据理想气体状态方程 eq \f(pV,T)＝C，上升过程体积增大，但是压强同时也减小，无法从体积变化去说明温度变化，故B错误；温度降低说明分子平均动能减小，但不是所有分子的动能都减小，故C错误；上升过程体积增大，说明外界对气体做负功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知，减小的内能等于放出的热量与气体对外界做功大小之和，故减小的内能大于放出的热量，故D正确．
5．答案：C
解析：初始时气体的压强p1＝p0＋ eq \f(mg,S)，体积为V1，温度为T1；将气缸缓慢转过90°后，气体的压强为p2＝p0，体积为V2，温度为T2.易知V2>V1，故气体对外界做功，因气缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU<0，由于理想气体内能只与气体温度有关，所以T1>T2，A、D错误．内能减小，不是所有气体分子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分子数的比例减小，B错误，C正确．
6．答案：A
解析：吸盘内气体体积增大，气体对外做功，W<0，由于气体温度不变，气体内能不变，ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W>0，吸盘内气体要吸收热量，A正确，C错误；吸盘内气体分子数不变，而气体体积变大，则吸盘内气体分子的密度减小，B错误；吸盘内气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律PV＝C可知，吸盘内气体压强减小，D错误．
7．答案：C
解析：由于a→b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，A错误；由于状态b和状态c体积相同，且pb8．答案：B
解析：设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有
1 atm×(2 L－1.2 L)＋n·1 atm×0.1 L＝2 atm×(2 L－1.2 L)
解得n＝8，故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有2 atm×0.8 L＝1 atm×V气
解得，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6 L，则壶内剩余消毒液的体积为0.4 L，故B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误．
9．答案：A
解析：理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；由图可知V＝V0＋kT，根据理想气体的状态方程有 eq \f(pV,T)＝C，联立有p＝ eq \f(C,k＋\f(V0,T))，可看出T增大，p增大，B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误．
10．答案：BC
解析：因从a到b的p ­ T图像过原点，由 eq \f(pV,T)＝C可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，A错误；因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，B正确；因W＝0，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，C正确，D错误．
11．答案：BC
解析：ab过程，b与绝对零度连线的斜率大于a与绝对零度连线的斜率，则b状态气体的体积小于a状态气体的体积，则ab过程中体积减小，气体对外做功，故A错误，B正确；bc过程中，气体温度不变，压强变小，体积变大，故气体内能不变，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体始终吸热，故C正确；ca过程中，气体压强不变，等压变化，得 eq \f(Vc,Tc)＝ eq \f(Va,Ta)，c状态的体积Vc与a状态的体积Va的关系式为 eq \f(Vc,Va)＝ eq \f(Tc,Ta)＝ eq \f(473.15＋273.15,100＋273.15)≠4.731 5，故D错误．
12．答案：B
解析：过程Ⅰ中理想气体体积减小，外界对气体做功，温度不变，内能不变，则气体向外界放热，A错误；过程Ⅱ中理想气体体积变大，气体对外做功，温度升高，内能增加，则气体从外界吸收热量，B正确；c状态与a状态相比，c状态的温度较高，分子平均速率较大，则气体分子对活塞的作用力较大，C错误；理想气体在b状态的温度等于在a状态的温度，则两态的内能相等，D错误．
13．答案：D
解析：一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律 eq \f(P,T)＝C，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，A、B错误；一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据 eq \f(V,T)＝C，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确．
14．答案：B
解析：根据理想气体的状态方程 eq \f(pV,T)＝C，可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W< 0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知a→b过程中气体吸热，A错误、B正确；根据理想气体的状态方程 eq \f(pV,T)＝C可知，p ­ V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误．
15．答案：ABD
解析：根据理想气体状态方程可知T＝ eq \f(p,nR)·V，即T ­ V图像的斜率为 eq \f(p,nR)，所以pa＝pb>pc，A正确，C错误；理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，B正确；理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，而ΔU>0，W<0，则有ΔU＝Q－|W|，可得Q>0，Q>ΔU，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，D正确．
16．答案：(1)15 L (2)4×103Pa
解析：(1)对BC过程由等压变化(盖—吕萨克定律)有 eq \f(VB,TB)＝ eq \f(VC,TC)
所以VB＝ eq \f(TB,TC)VC
由于TB＝150 K，TC＝200 K；VC＝20 L
解得VB＝15 L
由图AB延长线过原点，知A到B为等容变化，所以VA＝VB＝15 L
(2)由于A到B等容变化，不做功，所以WBC＝WABC＝60 J
又WBC＝PB·(VC－VB)
联立得PB＝1.2×104Pa
从A到B等容变化，由查理定律得 eq \f(PA,TA)＝ eq \f(PB,TB)
解得PA＝ eq \f(TA,TB)PB＝ eq \f(1,3)PB
将B状态压强PB＝1.2×104Pa代入得PA＝4×103Pa