(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)第14章第3講《熱力學(xué)定律與能量守恒定律》(含解析)

第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功。(2)傳熱。2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號(hào)法則：物理量意義符號(hào)WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對(duì)外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少【自測(cè)1】一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少1.3×105J，則此過程()A.氣體從外界吸收熱量2.0×105JB.氣體向外界放出熱量2.0×105JC.氣體從外界吸收熱量6.0×104JD.氣體向外界放出熱量6.0×104J答案B二、能量守恒定律1.內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2.條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律?！咀詼y(cè)2】木箱靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個(gè)80N的水平推力推動(dòng)木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動(dòng)能Ek分別是(空氣阻力不計(jì))()A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J答案B解析U＝Ffx＝60×10J＝600JEk＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J。三、熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。2.能量耗散：分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它只不過能使地球大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。【自測(cè)3】(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A.一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體答案CD命題點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析。(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正。(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0。(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。2.三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量?！纠?】(多選)[2020·全國卷Ⅲ，33(1)]如圖1，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦?，F(xiàn)用外力作用在活塞上，使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中()圖1A.氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加B.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量D.外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變E.外界對(duì)氣體做功，氣體吸收熱量答案BCD解析外力使活塞緩慢下降的過程中，由于溫度保持不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，氣體的體積逐漸減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU可知，氣體向外界放出熱量，又由玻意耳定律可知，氣體體積減小，氣體的壓強(qiáng)增大，由以上分析可知B、C、D正確，A、E錯(cuò)誤?！咀兪?】(2019·全國卷Ⅰ，33)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。答案低于大于解析活塞光滑、容器絕熱，容器內(nèi)空氣體積增大，對(duì)外做功，由ΔU＝W＋Q知，氣體內(nèi)能減少，溫度降低。氣體的壓強(qiáng)與氣體溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，由于容器內(nèi)空氣的溫度低于外界溫度，但壓強(qiáng)相同，則容器中空氣的密度大于外界空氣的密度?！纠?】(多選)[2017·全國卷Ⅱ，33(1)]如圖2，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()圖2A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變答案ABD解析因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對(duì)外界做功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B、D正確，E錯(cuò)誤。【變式2】(2020·天津卷，5)水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖3。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()圖3A.壓強(qiáng)變大 B.對(duì)外界做功C.對(duì)外界放熱 D.分子平均動(dòng)能變大答案B解析在水向外不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體體積增大，根據(jù)玻意耳定律可知，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于罐內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。命題點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用【例3】(2020·山東卷，6)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其p－V圖像如圖4所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0，2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0，2p0)。以下判斷正確的是()圖4A.氣體在a→b過程中對(duì)外界做的功小于在b→c過程中對(duì)外界做的功B.氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c過程中從外界吸收的熱量C.在c→a過程中，外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D.氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量大于b→c過程中內(nèi)能的增加量答案C解析氣體在a→b過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，在b→c過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)p－V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功可知，在這兩個(gè)過程中氣體對(duì)外做的功相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氣體在a→b過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功；氣體在b→c過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，c狀態(tài)的溫度高于b狀態(tài)的溫度，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功與內(nèi)能增加量之和，即氣體在a→b過程中吸收的熱量小于氣體在b→c過程中吸收的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體在c→a的過程中，體積減小，溫度降低，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，外界對(duì)氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項(xiàng)C正確；由理想氣體狀態(tài)方程可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相等，所以氣體在c→a的過程中內(nèi)能的減少量等于氣體在b→c過程中內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?】(多選)[2018·全國卷Ⅰ，33(1)]如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說法正確的是()圖5A.過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B.過程②中氣體對(duì)外界做正功C.過程④中氣體從外界吸收了熱量D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E.狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小答案BDE解析由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb＞pa，即過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過程②中氣體體積增大，所以過程②中氣體對(duì)外做正功，選項(xiàng)B正確；過程④中氣體體積不變，氣體對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，過程④中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確；連接題圖Ob、Od，為兩條等壓線，根據(jù)pV＝CT，可得T＝eq\f(p,C)V，由斜率可判斷出狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，選項(xiàng)E正確。命題點(diǎn)三熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用解題步驟【例4】(2020·山東省等級(jí)考試模擬卷)如圖6所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣，b部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動(dòng)一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()圖6A.Va＞Vb，Ta＞Tb B.Va＞Vb，Ta＜TbC.Va＜Vb，Ta＜Tb D.Va＜Vb，Ta＞Tb答案D解析解除鎖定前，兩部分氣體溫度相同，體積相同，物質(zhì)的量大的部分分子密度大，氣體壓強(qiáng)大，即b部分壓強(qiáng)大，故解除鎖定后活塞左移，平衡時(shí)Va＜Vb，pa＝pb，故A、B錯(cuò)誤；活塞左移過程中，a氣體被壓縮內(nèi)能增大，溫度升高，b氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，平衡時(shí)Ta＞Tb，故C錯(cuò)誤，D正確。【變式4】(2020·海南省新高考一模)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)M開始，經(jīng)狀態(tài)N、Q回到原狀態(tài)M，其p－V圖像如圖7所示，其中QM平行于橫軸，NQ平行于縱軸。則()圖7A.M→N過程氣體溫度不變B.N→Q過程氣體對(duì)外做功C.N→Q過程氣體內(nèi)能減小D.Q→M過程氣體放出熱量答案D解析M→N過程氣體的pV乘積先增加后減小，可知溫度先升高后降低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；N→Q過程氣體的體積不變，對(duì)外不做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；N→Q過程氣體壓強(qiáng)增大，體積不變，由eq\f(pV,T)＝C可知，溫度升高，則內(nèi)能增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；Q→M過程氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，即W＞0；由eq\f(pV,T)＝C可知，溫度降低，內(nèi)能減小，即ΔU＜0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＜0，氣體放出熱量，選項(xiàng)D正確?！咀兪?】[2021·1月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇性考試適應(yīng)性測(cè)試，15(2)]如圖8所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。圖8①若再次達(dá)到平衡時(shí)，水溫未發(fā)生變化，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；②若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。答案①eq\f(1,2)p0②0.6p00.2kT0解析①容器內(nèi)的理想氣體從打開C到再次平衡時(shí)，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾耳定律得p0V0＝p·2V0解得此時(shí)氣體壓強(qiáng)p＝eq\f(1,2)p0。②升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)解得壓強(qiáng)為p′＝1.2p＝0.6p0溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界既不對(duì)理想氣體做功，理想氣體也不對(duì)外界做功，所以W＝0；升高溫度，內(nèi)能增量為ΔU＝k(1.2T0－T0)＝0.2kT0根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w吸收的熱量為Q＝ΔU＝0.2kT0。命題點(diǎn)四熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程。2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。3.熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例(1)高溫物體eq\o(,\s\up7(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do5(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體。(2)功eq\o(,\s\up7(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do5(不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為))熱。(3)氣體體積V1eq\o(,\s\up7(能自發(fā)膨脹到),\s\do5(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大)。(4)不同氣體A和Beq\o(,\s\up7(能自發(fā)混合成),\s\do5(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB。4.兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律【例5】[2020·全國卷Ⅱ，33(1)]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A.汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)答案BC解析汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律；冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低，違背了熱力學(xué)第一定律；熱機(jī)工作時(shí)吸收的熱量不可能全部用來對(duì)外做功，而不產(chǎn)生其他影響，顯然C選項(xiàng)遵循熱力學(xué)第一定律，但違背了熱力學(xué)第二定律；冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)，從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律，綜上所述，第一個(gè)空選B，第二個(gè)空選C?！咀兪?】(多選)[2016·全國卷Ⅰ，33(1)]關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A.氣體吸熱后溫度一定升高B.對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體D.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡答案BCD解析氣體內(nèi)能的改變?chǔ)＝Q＋W，故對(duì)氣體做功可改變氣體內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；氣體吸熱為Q，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度的變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C正確；根據(jù)熱平衡原理，選項(xiàng)D正確。課時(shí)限時(shí)練(限時(shí)：40分鐘)對(duì)點(diǎn)練1熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.(2020·北京市豐臺(tái)區(qū)二模)關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A.物體放出熱量，內(nèi)能一定減少B.物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C.物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變答案D解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，物體內(nèi)能的變化與外界對(duì)物體做功(或物體對(duì)外界做功)、物體從外界吸熱(或向外界放熱)兩種因素有關(guān)。物體放出熱量，但有可能同時(shí)外界對(duì)物體做功，故內(nèi)能有可能不變甚至增加，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若物體放熱同時(shí)對(duì)外做功，物體內(nèi)能一定減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若物體吸收的熱量與對(duì)外做的功相等，則內(nèi)能可能不變，選項(xiàng)D正確。2.(2020·山東濰坊市第二次高考模擬)蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導(dǎo)熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通。已知海水溫度隨深度增加而降低，則深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A.每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小B.氧氣放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量C.氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加D.氧氣分子每次對(duì)缸壁的平均撞擊力增大答案C解析海水溫度隨深度增加而降低，汽缸導(dǎo)熱良好，氧氣分子平均動(dòng)能降低，但不是每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，內(nèi)能的減少量等于氧氣放出的熱量和外界對(duì)氧氣做功之和，故B錯(cuò)誤；根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh，可知隨下潛深度增加，海水壓強(qiáng)增大，由于活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通，氧氣壓強(qiáng)增加，即氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加，故C正確；溫度降低，氧氣分子平均動(dòng)能降低，氧氣分子每次對(duì)缸壁的平均撞擊力減小，故D錯(cuò)誤。3.(2020·山東德州市第一次模擬)如圖1所示，內(nèi)壁光滑的固定汽缸水平放置，其右端由于有擋板，厚度不計(jì)的活塞不能離開汽缸，汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞距汽缸右端的距離為0.2m?，F(xiàn)對(duì)封閉氣體加熱，活塞緩慢移動(dòng)，一段時(shí)間后停止加熱，此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)變?yōu)?×105Pa。已知活塞的橫截面積為0.04m2，外部大氣壓強(qiáng)為1×105Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2000J，則封閉氣體的內(nèi)能變化量為()圖1A.400J B.1200JC.2000J D.2800J答案B解析由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運(yùn)動(dòng)到擋板處再發(fā)生等容變化，等壓變化過程氣體對(duì)外做功，做功為W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由熱力學(xué)第一定律可知，封閉氣體的內(nèi)能變化量為ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。對(duì)點(diǎn)練2熱力學(xué)第一定律和圖像的結(jié)合4.(多選)如圖2所示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ab的延長線過原點(diǎn)，則下列說法正確的是()圖2A.氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積不變B.氣體從狀態(tài)b到c的過程，一定從外界吸收熱量C.氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對(duì)氣體做功D.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小答案ABD解析從狀態(tài)a到b，氣體發(fā)生的是等容變化，氣體的體積不變，故A正確；從狀態(tài)b到c，溫度升高，壓強(qiáng)不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，體積增加，氣體對(duì)外做功，溫度升高說明內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式ΔU＝W＋Q，氣體吸收熱量，故B正確；從狀態(tài)c到d，溫度不變，壓強(qiáng)減少，則體積增大，氣體對(duì)外做功，故C錯(cuò)誤；從狀態(tài)d到a，溫度降低，內(nèi)能減小，故D正確。5.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B和C又回到狀態(tài)A。其壓強(qiáng)p隨體積V變化的圖線如圖3所示，其中A到B為絕熱過程，C到A為等溫過程。則下列說法正確的是()圖3A.A狀態(tài)速率大的分子比例較B狀態(tài)的多B.A→B過程，氣體分子平均動(dòng)能增大C.B→C過程，氣體對(duì)外做功D.B→C過程，氣體放熱答案AC解析由圖可知A→B過程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，則A狀態(tài)速率大的分子比例較B狀態(tài)的多，故A正確，B錯(cuò)誤；B→C過程中是等壓變化，體積增大，則氣體對(duì)外做功，故C正確；B→C過程中是等壓變化，體積增大，W<0，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，ΔU>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＞0，即氣體吸熱，故D錯(cuò)誤。6.(多選)(2020·四川成都市第二次診斷)如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③到達(dá)狀態(tài)d。對(duì)此氣體，下列說法正確的是()圖4A.過程①中，氣體體積不斷增大B.過程②中，氣體從外界吸收熱量C.過程②為絕熱過程D.狀態(tài)a的體積大于狀態(tài)d的體積答案AD解析過程①中，氣體溫度不變，壓強(qiáng)減小，則氣體體積不斷增大，選項(xiàng)A正確；過程②中，氣體體積不變，溫度降低，內(nèi)能減小，則氣體向外界放出熱量，此過程不是絕熱過程，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知在a、d兩個(gè)狀態(tài)eq\f(6Va,4)＝eq\f(2Vd,1)，Va＝eq\f(4,3)Vd，狀態(tài)a的體積大于狀態(tài)d的體積，選項(xiàng)D正確。7.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V－t圖像如圖5所示，下列說法正確的有()圖5A.A→B的過程中，氣體對(duì)外做功B.A→B的過程中，氣體放出熱量C.B→C的過程中，氣體壓強(qiáng)變大D.B→C的過程中，氣體內(nèi)能變大答案AC解析如圖所示，A→B的過程中，氣體體積變大，則氣體對(duì)外做功，溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體吸收熱量，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C則V＝eq\f(C,p)T，在B→C的過程中，圖線上的點(diǎn)與橫軸上－273℃點(diǎn)連線的斜率減小，則氣體壓強(qiáng)變大；氣體的溫度降低，內(nèi)能減小，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。8.(2020·山東省等級(jí)考試第二次模擬卷)一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度T1和T2下的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系曲線如圖6所示。氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中，下列說法正確的是()圖6A.溫度降低，吸收熱量 B.溫度降低，放出熱量C.溫度升高，吸收熱量 D.溫度升高，放出熱量答案C解析氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中，壓強(qiáng)增大，由等容變化規(guī)律eq\f(p,T)＝C可知，溫度升高，理想氣體內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，由于氣體發(fā)生等容變化，則氣體不對(duì)外做功，外界也不對(duì)氣體做功，所以氣體吸收熱量，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)練3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用9.(2020·西北狼聯(lián)盟一診聯(lián)考)在圖7甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體，圖乙是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V－T圖像。已知AB的反向延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量為Q＝600J。求：圖7(1)氣體在狀態(tài)B的體積VB;(2)此過程中氣體內(nèi)能的增量ΔU。答案(1)8.0×10－3m3(2)400J解析(1)由題知V－T圖像通過坐標(biāo)原點(diǎn)，則知從A到B理想氣體發(fā)生等壓變化，由蓋－呂薩克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)解得VB＝8×10－3m3。(2)外界對(duì)氣體做的功W＝－peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(VB－VA))＝－200J根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W解得ΔU＝400J。10.(多選)如圖8所示，一定量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C→D→A的循環(huán)，ABCD位于矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上。下列說法正確的是()圖8A.狀態(tài)C的溫度為eq\f(3,2)T0B.從A→B，分子的平均動(dòng)能減少C.從C→D，氣體密度增大D.從D→A，氣體壓強(qiáng)增大、內(nèi)能減小答案AC解析A→B過程為等壓過程，有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，即eq\f(V1,2T0)＝eq\f(V2,3T0)，解得eq\f(V1,V2)＝eq\f(2,3)，C→D過程也為等壓過程，有eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)，即eq\f(V1,T0)＝eq\f(V2,TC)，解得TC＝eq\f(V2,V1)T0＝eq\f(3,2)T0，故A正確；從A→B，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，故B錯(cuò)誤；C→D過程為等壓變化過程，氣體體積減小，氣體質(zhì)量不變，則氣體密度增大，故C正確；從D→A，氣體的體積不變，氣體壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，故D錯(cuò)誤。11.(2020·山東濟(jì)南市5月高考模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－V圖像如圖9所示。已知?dú)怏w在狀態(tài)a的壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0，氣體在狀態(tài)b的溫度Tb＝1.5T0，氣體在狀態(tài)c的溫度Tc＝T0，求圖9(1)氣體在狀態(tài)b時(shí)的體積；(2)分析說明氣體由狀態(tài)c到狀態(tài)a是吸熱還是放熱，并求出吸收或放出的熱量。答案(1)1.5V0(2)放熱eq\f(5,12)p0V0解析(1)a到b是等壓變化，有eq\f(Va,Ta)＝eq\f(Vb,Tb)解得Vb＝1.5V0。(2)由于