2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層精練六十五熱力學(xué)定律與能量守恒習(xí)題VIP

課時(shí)分層精練(六十五)熱力學(xué)定律與能量守恒基礎(chǔ)落實(shí)練1．(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法中正確的是()A．不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化B．沒(méi)有冷凝器，只有單一的熱庫(kù)，能從單一熱庫(kù)吸收熱量全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的C．制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳到外界較高溫度的空氣中而不引起其他變化D．不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化2．[2024·天津模擬預(yù)測(cè)]壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES)是一種利用壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)存能量的新型儲(chǔ)能技術(shù)，絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能方式是壓縮空氣并將產(chǎn)生的熱能儲(chǔ)存在各種介質(zhì)當(dāng)中，比如混凝土、石頭、礦洞礦石中等．需要發(fā)電的時(shí)候讓壓縮空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，這種方式能夠?qū)嚎s空氣儲(chǔ)能的效率提升．對(duì)于上述過(guò)程的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．絕熱壓縮空氣，分子平均動(dòng)能不變B．絕熱壓縮空氣，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C．該方式能夠?qū)嚎s空氣儲(chǔ)能的效率提升到100%D.壓縮空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，是氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增大3．[2024·北京西城模擬]一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)一系列變化過(guò)程，如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A.a→b過(guò)程中，氣體體積變大，放出熱量B．b→c過(guò)程中，氣體溫度不變，氣體對(duì)外界做功C．c→a過(guò)程中，氣體體積變小，放出熱量D．c→a過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體做功4．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體的V-T圖像從1→2→3的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．狀態(tài)1的壓強(qiáng)大于狀態(tài)2的壓強(qiáng)B．1→2過(guò)程中氣體內(nèi)能的減少量大于2→3過(guò)程內(nèi)能的增加量C．1→2過(guò)程外界對(duì)氣體做的功大于氣體放出的熱量D．2→3過(guò)程中氣體分子單位時(shí)間內(nèi)在器壁單位面積上撞擊的次數(shù)減小5．一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，dabc為eq\f(3,4)圓弧，cd為半徑相同的eq\f(1,4)圓?。畾怏w從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b、c、d，最終回到狀態(tài)a，則()A．從狀態(tài)c到狀態(tài)d是等溫膨脹過(guò)程B．從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體吸收熱量，內(nèi)能不變C．處于狀態(tài)c時(shí)氣體分子單位時(shí)間撞擊單位面積的次數(shù)一定比狀態(tài)a少D．從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體吸收熱量6．[2024·武漢武昌區(qū)質(zhì)檢]如圖所示為一款便攜式鼻吸氧氣呼吸器的產(chǎn)品參數(shù)．罐體導(dǎo)熱性能良好，罐體內(nèi)氧氣可視為理想氣體，當(dāng)罐體內(nèi)、外無(wú)氣壓差時(shí)便不能?chē)姵鲅鯕猓鶕?jù)該產(chǎn)品參數(shù)的信息，忽略氣體噴出時(shí)溫度的變化，求該款氧氣呼吸器在大氣壓強(qiáng)為0.1MPa，溫度為33℃的環(huán)境下，以最大流量持續(xù)出氣的使用時(shí)長(zhǎng)是多少秒？產(chǎn)品名稱便攜式鼻吸氧氣呼吸器組成部分產(chǎn)品由呼吸罐體、連接閥、吸入罩、防護(hù)帽和氧氣等部分主要性能氧氣純度≥99.6%氧氣壓力0.8MPa(15℃)型號(hào)SFK－3產(chǎn)品規(guī)格1000mL最大流量50mL/s適用范圍主要適用于缺氧人群吸氧使用7．[2024·湖北荊門(mén)龍泉中學(xué)校考三模]如圖所示，一粗細(xì)均勻的導(dǎo)熱U形管豎直放置，右側(cè)上端封閉，左側(cè)上端與大氣相通，右側(cè)頂端密封空氣柱A的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1＝15.0cm，左側(cè)密封空氣柱B上方水銀柱長(zhǎng)h2＝14.0cm，左右兩側(cè)水銀面高度差h1＝10.0cm，已知大氣壓強(qiáng)p0＝76.0cmHg＝1.0×105pa，大氣溫度t1＝27℃，U形管橫截面積S＝7.6cm2.現(xiàn)用特殊手段只對(duì)空氣柱A加熱，直到空氣柱A、B下方水銀面等高．求：(1)加熱前空氣柱A、B的壓強(qiáng)各為多少；(2)空氣柱A、B下方水銀面等高時(shí)A中氣體的溫度t2；(3)對(duì)空氣柱A加熱的過(guò)程中空氣柱B與外界傳遞的熱量Q.能力提升練8．[2024·湖北天門(mén)考前沖刺]如圖所示為一超重報(bào)警裝置示意圖，高為L(zhǎng)、橫截面積為S、質(zhì)量為m、導(dǎo)熱性能良好的薄壁容器豎直倒置懸掛，容器內(nèi)有一厚度不計(jì)、質(zhì)量為m的活塞，穩(wěn)定時(shí)正好封閉一段長(zhǎng)度為eq\f(L,4)的理想氣柱．活塞可通過(guò)輕繩連接受監(jiān)測(cè)重物，當(dāng)活塞下降至位于離容器底部eq\f(3L,4)位置的預(yù)警傳感器處時(shí)，系統(tǒng)可發(fā)出超重預(yù)警．已知初始時(shí)環(huán)境熱力學(xué)溫度為T(mén)0，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)摩擦阻力．(1)求輕繩未連重物時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)求剛好觸發(fā)超重預(yù)警時(shí)所掛重物的質(zhì)量M；(3)在(2)條件下，若外界溫度緩慢降低1%，氣體內(nèi)能減少ΔU0，求氣體向外界放出的熱量Q.課時(shí)分層精練（六十五）熱力學(xué)定律與能量守恒1．解析：熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程的方向性．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須借助外界的幫助，因而會(huì)引起其他變化，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；傳熱過(guò)程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但要從低溫物體傳到高溫物體，必然會(huì)引起其他變化（外界對(duì)系統(tǒng)做功），選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案：AD2．解析：絕熱壓縮空氣前后，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能增大，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；壓縮空氣儲(chǔ)能的過(guò)程涉及熱運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，任何轉(zhuǎn)換過(guò)程效率都不可能達(dá)到100%，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；壓縮空氣膨脹推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，是氣體體積增大對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．故選B.答案：B3．解析：a→b過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，溫度降低，根據(jù)蓋-呂薩克定律eq\f(V,T)＝C得知，體積減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q溫度降低，ΔU＜0，體積減小，W＞0，所以Q＜0，放出熱量，故A錯(cuò)誤；b→c過(guò)程中氣體的溫度保持不變，壓強(qiáng)減小，即氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pV＝C可知體積增大，氣體對(duì)外界做功，故B正確；c→a過(guò)程中，p-T圖像過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，p與T成正比，則氣體發(fā)生等容變化，溫度升高，所以ΔU＞0，體積不變，外界對(duì)氣體做功W＝0，所以Q＞0，吸收熱量，故CD錯(cuò)誤．故選B.答案：B4．解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可得V＝eq\f(C,p)·T由圖像可知eq\f(C,p1)>eq\f(C,p2)，可得狀態(tài)1的壓強(qiáng)與狀態(tài)2的壓強(qiáng)大小關(guān)系為p1<p2故A錯(cuò)誤；由V-T圖像可知，氣體從1→2→3過(guò)程，氣體溫度先降低后升高，氣體內(nèi)能先減小后增大，由于狀態(tài)1的溫度等于狀態(tài)3的溫度，則狀態(tài)1的氣體內(nèi)能等于狀態(tài)3的氣體內(nèi)能，可知1→2過(guò)程中氣體內(nèi)能的減少量等于2→3過(guò)程內(nèi)能的增加量，故B錯(cuò)誤；由V-T圖像可知，1→2過(guò)程氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，氣體溫度降低，氣體內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學(xué)第一定理可知，外界對(duì)氣體做的功小于氣體放出的熱量，故C錯(cuò)誤；由V-T圖像可知，2→3過(guò)程氣體壓強(qiáng)保持不變，氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，根據(jù)壓強(qiáng)微觀意義可知，氣體分子單位時(shí)間內(nèi)在器壁單位面積上撞擊的次數(shù)減小，故D正確．故選D.答案：D5．解析：從狀態(tài)c到狀態(tài)d是體積減?。葴剡^(guò)程為雙曲線，cd為圓弧，從狀態(tài)c到狀態(tài)d不是等溫過(guò)程，故A錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體壓強(qiáng)相等，體積增大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知其溫度必定升高，且對(duì)外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有ΔU＝W＋Q氣體吸收熱量，故B錯(cuò)誤；根據(jù)上一選項(xiàng)分析，在狀態(tài)c，氣體體積較大，分子數(shù)密度較小，氣體溫度升高導(dǎo)致分子平均動(dòng)能增加，在保持壓強(qiáng)不變的情況下，單位時(shí)間撞擊單位面積的次數(shù)一定較少，故C正確；從狀態(tài)a經(jīng)b、c、d回到狀態(tài)a，氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，外界對(duì)氣體做功等于圖形的面積，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有ΔU＝W＋Q氣體放出熱量，故D錯(cuò)誤．故選C.答案：C6．解析：由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得V2＝8.5×103mL噴出的氧氣ΔV＝V2－V1＝7.5×103mL由ΔV＝Qt解得t＝150s答案：150s7．解析：（1）加熱器有pB＝p0＋h2＝90cmHg，pA＝pB－h(huán)1＝80cmHg（2）空氣柱B壓強(qiáng)保持不變，則有pA2＝pB＝90cmHg空氣柱A根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pAL1S,T1)＝eq\f(pA2（L1＋\f(h1,2)）S,T2)解得T2＝450K則t2＝T2－273＝177℃（3）B中溫度不變，所以內(nèi)能不變，即有ΔU＝0B壓強(qiáng)不變，溫度不變，所以體積不變，即有W＝0根據(jù)ΔU＝W＋Q可知Q＝0答案：（1）90cmHg80cmHg（2）177℃（3）08．解析：（1）輕繩未連重物時(shí)對(duì)活塞受力分析得p1S＋mg＝p0S解得p1＝p0－eq\f(mg,S)（2）剛好觸發(fā)超重預(yù)警時(shí)，對(duì)活塞及受監(jiān)測(cè)重物整體受力分析得p2S＋（M＋m）g＝p0S由玻意耳定律得p1eq\f(LS,4)＝p2eq\f(3LS,4)解得M＝eq\f(2p0S,3g)－eq\f(2,3)m（3）由蓋-呂薩克定律得eq\f(V2,T0)＝eq\f(V3,0.99T0)其中V2＝eq\f(3LS,4)解得V3＝0.99