2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)53熱力學(xué)定律與能量守恒

課時(shí)分層作業(yè)(五十三)熱力學(xué)定律與能量守恒基礎(chǔ)強(qiáng)化練1．(多選)關(guān)于熱力學(xué)第肯定律和熱力學(xué)其次定律，下列說法中正確的是()A．肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)一緩慢的絕熱膨脹過程，氣體的內(nèi)能削減B．氣體向真空的自由膨脹是不行逆的C．熱力學(xué)第肯定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成D．熱力學(xué)其次定律可描述為“不行能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體”2．[2024·沈陽二中模擬](多選)下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律B．能量耗散過程中能量不守恒C．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性D．物體從單一熱源汲取的熱量可全部用于做功3.如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高．一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣．?dāng)D壓礦泉水瓶，小瓶下沉究竟部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體()A．內(nèi)能削減B．對(duì)外界做正功C．增加的內(nèi)能大于汲取的熱量D．增加的內(nèi)能等于汲取的熱量4.[2024·北京卷]如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c.下列說法正確的是()A．從a到b，氣體溫度保持不變B．從a到b，氣體對(duì)外界做功C．從b到c，氣體內(nèi)能減小D．從b到c，氣體從外界吸熱5.[2024·山東煙臺(tái)一模]肯定質(zhì)量的志向氣體，從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)ab、bc、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，其V-T圖像如圖所示，其中圖線ab的反向延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，圖線bc平行于T軸，圖線ca平行于V軸，則()A．a(chǎn)b過程中氣體壓強(qiáng)不變，氣體從外界吸熱B．bc過程中氣體體積不變，氣體不吸熱也不放熱C．ca過程中氣體溫度不變，氣體從外界吸熱D．整個(gè)變更過程中氣體的內(nèi)能先削減后增加6.[2024·湖北卷]肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p-V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對(duì)應(yīng)當(dāng)線段的中點(diǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b是等溫過程B．a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過程中外界對(duì)氣體做正功7.如圖所示，a、b、c、d表示肯定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)變更過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，ab的延長線過原點(diǎn)，以下說法正確的是()A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱B．從狀態(tài)c到b，氣體吸熱C．從狀態(tài)d到a，氣體對(duì)外做功D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱8.(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)a等壓膨脹到狀態(tài)b，再等容增壓到狀態(tài)c，然后等溫膨脹到狀態(tài)d，最終經(jīng)過一個(gè)困難的過程回到狀態(tài)a，其壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系如圖所示．下列說法正確的是()A．從a到b，每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大B．從b到c，氣體溫度上升C．從c到d，氣體內(nèi)能不變D．從d到a，氣體對(duì)外界做正功9.如圖所示，一排球球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0，體積為V0，溫度為T0，用打氣筒對(duì)排球充入壓強(qiáng)為p0，溫度為T0的氣體，使球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?p0，同時(shí)溫度升至2T0，充氣過程中氣體向外放出Q的熱量，假設(shè)排球體積不變，氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT(k為正常數(shù))，求：(1)打氣筒對(duì)排球充入壓強(qiáng)為p0，溫度為T0的氣體的體積；(2)在打氣筒對(duì)排球充氣過程中，打氣筒對(duì)氣體做的功．實(shí)力提升練10．(多選)利用“渦流效應(yīng)”可實(shí)現(xiàn)冷熱氣體的分別．如圖，一冷熱氣體分別裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分別擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成．高壓氮?dú)庥蓢娮烨邢蛄魅霚u流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位．氣流到達(dá)分別擋板處時(shí)，中心部位氣流與分別擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出．下列說法正確的是()A．A端為冷端，B端為熱端B．A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率肯定小于B端流出的C．A端流出的氣體內(nèi)能肯定大于B端流出的D．該裝置氣體進(jìn)出的過程滿意能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)其次定律11.肯定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)變更如圖所示，其中AB段與t軸平行，已知在狀態(tài)A時(shí)氣體的體積為1.0L，下列說法正確的是()A．由A到B的過程，氣體的體積減小B．由B到C的過程，氣體的體積增大C．由A到B的過程，氣體對(duì)外做功200JD．由B到C的過程，外界對(duì)氣體做功300J12.如圖所示，質(zhì)量m＝1kg的導(dǎo)熱汽缸倒扣在水平地面上，A為一T形活塞，汽缸內(nèi)充有志向氣體．汽缸的橫截面積S＝2×10－4m2，高度h＝40cm，當(dāng)外界溫度為300K時(shí)，汽缸對(duì)地面恰好沒有壓力，此時(shí)活塞位于汽缸中心．不計(jì)汽缸壁厚度，內(nèi)壁光滑，活塞始終在地面上靜止不動(dòng)，大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105Pa，g取10m/s2.(1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)環(huán)境溫度上升時(shí)，汽缸緩慢上升，溫度至少上升到多少時(shí)，汽缸不再上升；(3)已知汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能U與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系為U＝0.015T(J)，求汽缸從圖示位置上升到剛好不能再上升的過程中，汽缸內(nèi)氣體從外界汲取的熱量．課時(shí)分層作業(yè)（五十三）1．解析：肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)一緩慢的絕熱膨脹過程，則Q＝0，W<0，依據(jù)ΔU＝W＋Q可知，氣體的內(nèi)能削減，故A正確；熱力學(xué)其次定律表明：自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不行逆的，故氣體向真空的自由膨脹是不行逆的，故B正確；熱力學(xué)第肯定律也可表述為第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成，故C正確；熱力學(xué)其次定律可描述為“不行能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變更”，故D錯(cuò)誤．答案：ABC2．解析：第一類永動(dòng)機(jī)不消耗能量卻能源源不斷對(duì)外做功，違反了能量守恒定律，所以不行能制成，A正確；能量耗散過程中能量仍守恒，B錯(cuò)誤；能量耗散說明宏觀熱現(xiàn)象的發(fā)生具有方向性，C正確；物體從單一熱源汲取的熱量可以全部用于做功，但肯定引起外界變更，D正確．答案：ACD3．解析：由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度上升，內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度漸漸上升，壓強(qiáng)漸漸減小，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知?dú)怏w體積膨脹，對(duì)外界做正功，B正確；小瓶上升時(shí)，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對(duì)外做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q得，氣體吸熱，且汲取的熱量大于增加的內(nèi)能，C、D錯(cuò)誤．答案：B4．解析：肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生等容變更，壓強(qiáng)減小，依據(jù)查理定律eq\f(p,T)＝C，可知?dú)怏w溫度降低，再依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，由于氣體不做功，內(nèi)能減小，則氣體放熱，A、B錯(cuò)誤；肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過程中氣體發(fā)生等壓變更，體積增大，依據(jù)eq\f(V,T)＝C，可知?dú)怏w溫度上升，內(nèi)能增大，再依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，可知b到c過程吸熱，且汲取的熱量大于做功值，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D5．解析：在V-T圖像上等壓線為過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜的直線，由a到b為等壓變更，溫度上升，氣體內(nèi)能增大，體積增大，對(duì)外做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體從外界吸熱，故選項(xiàng)A正確；bc過程中氣體體積不變，氣體不做功，溫度降低，內(nèi)能減小，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放熱，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；ca過程中氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放熱．故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從a到b溫度上升，內(nèi)能增加，從b到c溫度降低，內(nèi)能減小，從c到a溫度不變，內(nèi)能不變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A6．解析：依據(jù)志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b氣體溫度上升，內(nèi)能增加，且體積增大氣體對(duì)外界做功，則W<0，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，可知a→b過程中氣體吸熱，A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，p-V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，a→c過程的溫度先上升后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯(cuò)誤；a→c過程氣體體積增大，外界對(duì)氣體做負(fù)功，D錯(cuò)誤．答案：B7．解析：從狀態(tài)d到c，溫度不變，壓強(qiáng)減小，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體的體積增大，則氣體對(duì)外界做功，志向氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w汲取熱量，A錯(cuò)誤；從狀態(tài)c到b，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，溫度降低，內(nèi)能削減，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知?dú)怏w放熱，B錯(cuò)誤；從狀態(tài)d到a，氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，C錯(cuò)誤；從狀態(tài)b到a，因ab延長線過原點(diǎn)，所以發(fā)生等容變更，體積不變，氣體不做功，溫度上升，則內(nèi)能增加，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W可知，氣體吸熱，D正確．答案：D8．解析：從a到b，由eq\f(Va,Ta)＝eq\f(Vb,Tb)得，體積增大則溫度上升，氣體分子平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，故A錯(cuò)誤；從b到c，由eq\f(pb,Tb)＝eq\f(pc,Tc)得，壓強(qiáng)增大則溫度上升，故B正確；從c到d等溫變更，故溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，C正確；從d到a，體積變小，所以外界對(duì)氣體做正功，D錯(cuò)誤．答案：BC9．解析：（1）設(shè)打氣筒對(duì)排球充入壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的氣體的體積為V，以排球內(nèi)氣體與充入的氣體整體為探討對(duì)象．氣體的初狀態(tài)參量：p1＝p0，V1＝V0＋V，T1＝T0氣體的末狀態(tài)參量：p2＝3p0，V2＝V0，T2＝2T0依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2).代入解得V＝0.5V0.（2）因?yàn)闅怏w內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT所以打氣過程內(nèi)能變更：ΔU＝k（2T0－T0）＝kT0由熱力學(xué)第肯定律得ΔU＝W＋（－Q）解得打氣筒對(duì)氣體做的功：W＝Q＋kT0.答案：（1）0.5V0（2）Q＋kT010．解析：依題意，中心部位為熱運(yùn)動(dòng)速率較低的氣體，與擋板作用后反彈，從A端流出，而邊緣部分為熱運(yùn)動(dòng)速率較高的氣體，從B端流出；同種氣體分子平均熱運(yùn)動(dòng)速率較大，其對(duì)應(yīng)的溫度也就較高，所以A端為冷端、B端為熱端，故A正確；依題意，A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小，B端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大，所以從A端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率小于從B端流出的，從A端流出的氣體分子平均動(dòng)能小于從B端流出的氣體分子平均動(dòng)能；內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關(guān)，依題意，不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能肯定大于從B端流出的氣體內(nèi)能，故B正確，C錯(cuò)誤；該裝置將冷熱不均的氣體進(jìn)行分別，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實(shí)現(xiàn)的，并非是自發(fā)進(jìn)行的，沒有違反熱力學(xué)其次定律；溫度較低的從A端出、較高的從B端出，也符合能量守恒定律，故D錯(cuò)誤．答案：AB11．解析：由A到B的過程中，壓強(qiáng)不變，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程，則有pV＝nRT，所以溫度上升，體積變大，A錯(cuò)誤．由B到C的過程中，先將橫軸的攝氏溫度換算成熱力學(xué)溫度，則BC直線過原點(diǎn)，所以體積不變，B錯(cuò)誤．由A到B的過程中，壓強(qiáng)不變，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程，則有pV＝nRT，溫度從273K變成546K，變大2倍，所以體積也變大2倍，變成2L，依據(jù)公式W＝pΔV＝200J，C正確．由B到C的過程中，體積不發(fā)生變更，外界對(duì)氣體不做功，D錯(cuò)誤．答案：C12．解析：（1）汽缸對(duì)地面恰好沒有壓力，即處于平衡狀態(tài)，可得p0S＋mg＝pS解得汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p＝1.5×105