高考物理第一輪復習：第4講　限時規(guī)范訓練

限時規(guī)范訓練[基礎鞏固]1．(2021·江蘇揚州期末)(多選)下列說法正確的是()A．一鍋水中撒一點花粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的花粉在翻滾，這說明溫度越高布朗運動越激烈B．溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動能一定大C．氣體的體積增大，內(nèi)能有可能保持不變D．空調(diào)機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機的工作不遵守熱力學第二定律解析：BC本題考查內(nèi)能、熱力學第二定律等．布朗運動是液體內(nèi)部分子做無規(guī)則運動時，對懸浮小顆粒碰撞作用的不平衡所引起的，花粉的運動是由于水的對流形成的，不是布朗運動，故A錯誤；溫度高的物體內(nèi)能不一定大，因為內(nèi)能不僅與溫度有關，還與質(zhì)量有關；溫度是分子平均動能的標志，故溫度高的物體，分子平均動能一定大，故B正確；氣體的體積增大，氣體對外做功，但如果此時氣體吸收熱量，內(nèi)能有可能保持不變，故C正確；空調(diào)機作為制冷機使用時，在壓縮機做功的情況下，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，并不違反熱力學第二定律，故D錯誤．2．(2021·山東卷)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、導熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣．擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮．上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體()A．內(nèi)能減少B．對外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量解析：B小瓶內(nèi)的空氣可視為理想氣體，在小瓶緩慢上浮的過程中，瓶內(nèi)空氣的溫度升高，內(nèi)能增加，故A錯誤；同時，瓶內(nèi)空氣的壓強減小，由理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知體積增大，氣體對外界做正功，故B正確；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，由于ΔU>0，W<0，則Q>0，可見氣體吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，故C、D錯誤．3．(2021·山東濰坊模擬)如圖所示，導熱的汽缸開口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個沙桶，沙桶裝滿沙子時，活塞恰好靜止，現(xiàn)將沙桶底部鉆一個小洞，讓沙子慢慢漏出．汽缸外部溫度恒定不變，則()A．缸內(nèi)的氣體壓強減小，內(nèi)能減小B．缸內(nèi)的氣體壓強增大，內(nèi)能減小C．缸內(nèi)的氣體壓強增大，內(nèi)能不變D．外界對氣體做功，缸內(nèi)的氣體內(nèi)能增加解析：C本題考查熱力學第一定律的應用．設活塞以及沙桶(含沙子)的質(zhì)量為m，對活塞以及沙桶(含沙子)整體為研究對象，由平衡條件可得p0S＝pS＋mg，則當m減小時，p增大，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體體積變小，外界對氣體做功，由于氣體的溫度不變，則ΔU＝0，氣體的內(nèi)能不變，選項C正確．4．(2021·福建莆田二模)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過程氣體的壓強p與體積V的關系如圖所示，則從A到B的過程()A．氣體的溫度降低B．氣體的內(nèi)能減小C．外界對氣體做功D．氣體從外界吸收熱量解析：D本題考查熱力學第一定律的應用．由題圖可知，從A到B的過程，氣體的pV乘積變大，則氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，選項A、B錯誤；從A到B的過程，氣體的體積變大，則氣體對外界做功，選項C錯誤；根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體內(nèi)能不變，且氣體對外界做功，則氣體從外界吸收熱量，選項D正確．5．如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B()A．可通過等容變化實現(xiàn)B．不可能經(jīng)過體積減小的過程C．氣體一定從外界吸熱D．外界一定對氣體做正功解析：C根據(jù)eq\f(pV,T)＝C(常數(shù))，可得p＝eq\f(C,V)T，由此可知A、B與O點的連線表示等容變化，直線AO斜率大，則A狀態(tài)下氣體體積小，即A狀態(tài)體積小于B狀態(tài)的體積，所以氣體自狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，體積必然變大，A錯誤；由于具體氣體變化的過程未知，故可能經(jīng)過體積減小的過程，B錯誤；整個過程，氣體體積增大，氣體對外界做功，W為負值，從圖中看出氣體溫度升高，所以Q必須為正數(shù)，即氣體必須從外界吸熱，C正確、D錯誤．6．(2021·河北邯鄲市高三三模)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C后再回到狀態(tài)A.A狀態(tài)的體積是2L，溫度是300K，B狀態(tài)的體積為4L，C狀態(tài)的體積是3L，壓強為2×105Pa.(1)在該循環(huán)過程中B狀態(tài)的溫度TB和A狀態(tài)的壓強pA是多少？(2)A→B過程如果內(nèi)能變化了200J，該理想氣體是吸熱還是放熱，熱量Q是多少焦耳？解析：(1)A→B過程由題圖可知是等壓變化，由蓋-呂薩克定律eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)TB＝600KB→C過程由題圖可知是等溫變化，所以TC＝TB＝600KC→A過程根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pCVC,TC)＝eq\f(pAVA,TA)pA＝1.5×105Pa(2)A→B過程理想氣體溫度升高，內(nèi)能增加ΔU＝200J體積膨脹，氣體對外界做功W＝－pA·ΔV＝－300J根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋QQ＝500J即該理想氣體吸熱，吸收熱量Q為500J答案：(1)600K，1.5×105Pa(2)吸收熱量，500J[能力提升]7．(2021·全國高三專題練習)(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了a→b、b→c、c→d三個狀態(tài)變化過程，其中縱坐標表示理想氣體壓強p、橫坐標表示理想氣體的熱力學溫度T.則下列結(jié)論正確的是()A．a(chǎn)→b過程，理想氣體對外界做正功B．b→c過程，理想氣體向外界放出熱量C．c→d過程，理想氣體內(nèi)能不變D．三個狀態(tài)變化過程對比，c→d過程是理想氣體對外界做正功最多的過程解析：ABDa→b過程為等溫變化，且壓強減小，由公式pV＝C知，體積增大，氣體對外界做正功，故A正確，b→c過程為等容變化，且溫度降低，理想氣體內(nèi)能減小，氣體做功為零，由熱力學第一定律可知，氣體應放熱，故B正確；c→d過程為等壓變化，溫度升高，理想氣體內(nèi)能增大，故C錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可得V＝eq\f(C,p)T，設b處的體積為Vb，則a處的體積為eq\f(Vb,2)，c處的體積為Vb，d處的體積為6Vb，根據(jù)W＝p·ΔV可知三個狀態(tài)變化過程對比，c→d過程是理想氣體對外界做正功最多的過程，故D正確．8.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化的p-V圖像如圖所示，圖線1、2是兩條等溫線，A、B是等溫線1上的兩點，C、D是等溫線2上的兩點，圖線AD、BC均與V軸平行，則下列說法正確的是()A．等溫線1對應的氣體溫度比等溫線2對應的氣體溫度高B．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體一定吸收熱量C．從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體吸收的熱量比氣體對外界做功多D．從狀態(tài)C變化到狀態(tài)D，單位體積的氣體分子數(shù)增大，但氣體分子的平均動能不變解析：BCD從C→B為等壓變化，由公式eq\f(V,T)＝C可知，等溫線1對應的氣體溫度比等溫線2對應的氣體溫度低，故A錯誤；從狀態(tài)A到狀態(tài)B為等溫變化，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律得ΔU＝Q＋W，所以氣體一定吸收熱量，故B正確；從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律得ΔU＝Q＋W，所以氣體吸收的熱量比氣體對外界做功多，故C正確；從狀態(tài)C到狀態(tài)D為等溫變化，所以分子的平均動能不變，體積減小，單位體積的氣體分子數(shù)增大，故D正確．9．(2021·湖南卷改編)(多選)如圖，兩端開口、下端連通的導熱汽缸，用兩個輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．在左端活塞上緩慢加細沙，活塞從A下降h高度到B位置時，活塞上細沙的總質(zhì)量為m.在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變．整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．整個過程，外力F做功大于0，小于mghB．整個過程，理想氣體的分子平均動能保持不變C．整個過程，理想氣體的內(nèi)能增大D．整個過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)解析：BD本題考查理想氣體分子平均動能、內(nèi)能、熱力學第一定律和平衡條件．整個過程，右端活塞位置始終不變，所以外力F不做功，故A錯誤；由于汽缸導熱，整個過程環(huán)境溫度保持不變，所以汽缸內(nèi)氣體溫度不變，理想氣體的分子平均動能保持不變，由于汽缸內(nèi)氣體是理想氣體，不考慮分子勢能，所以整個過程，理想氣體的內(nèi)能不變，故B正確，C錯誤；整個過程，大氣壓力做功為W1＝p0S1h，活塞上的細沙質(zhì)量不斷增加，活塞上細沙的重力做功小于W2＝mgh，根據(jù)能量守恒和熱力學第一定律可得理想氣體向外界放出的熱量小于(p0S1h＋mgh)，故D正確．10．如圖甲所示，一圓柱形絕熱汽缸開口向上豎直放置，通過絕熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)，活塞質(zhì)量m＝1kg、橫截面積S＝5×10－4m2，原來活塞處于A位置．現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，直到活塞緩慢到達新的位置B，在此過程中，缸內(nèi)氣體的V-T圖像如圖乙所示，已知大氣壓強p0＝1.0×105Pa，忽略活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度g＝10m/s2.(1)求缸內(nèi)氣體的壓強和活塞到達位置B時缸內(nèi)氣體體積；(2)若缸內(nèi)氣體原來的內(nèi)能U0＝72J，且氣體內(nèi)能與熱力學溫度成正比，求缸內(nèi)氣體變化過程中從電熱絲吸收的總熱量．解析：(1)活塞從A位置緩慢到達B位置，活塞受力平衡，氣體經(jīng)歷等壓變化過程，以活塞為研究對象，有pS＝p0S＋mg解得p＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa由蓋-呂薩克定律，有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)解得VB＝eq\f(VATB,TA)＝6×10－4m3.(2)由氣體的內(nèi)能與熱力學溫度成正比，有eq\f(UB,U0)＝eq\f(TB,TA)解得UB＝108J外界對氣體做功W＝－p(VB－VA)＝－24J由熱力學第一定律得ΔU＝UB－U0＝Q＋W解得氣體變化過程中從電熱絲吸收的總熱量Q＝60J.答案：(1)1.2×105Pa6×10－4m3(2)60J11．(2021·遼寧適應考)某民航客機在距地面一萬米左右高空飛行時，需利用空氣壓縮機來保持機艙內(nèi)外氣體壓強之比為4∶1.機艙內(nèi)有一導熱汽缸，活塞質(zhì)量m＝2kg、橫截面積S＝10cm2，活塞與汽缸壁之間密封良好且無摩擦．客機在地面靜止時，汽缸如圖a所示豎直放置，平衡時活塞與缸底相距l(xiāng)1＝8cm；客機在距地面高度h處勻速飛行時，汽缸如圖b所示水平放置，平衡時活塞與缸底相距l(xiāng)2＝10cm，汽缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，機艙內(nèi)溫度可認為不變．已知大氣壓強隨距地面高度的變化規(guī)律如圖c所示，地面大氣壓強p0＝1.0×105Pa，地面重力加速度g＝10m/s2.(1)判斷汽缸內(nèi)氣體由圖a狀態(tài)到圖b狀態(tài)的過程是吸熱還是放熱，并說明原因；(2)求高度h處的大氣壓強，并根據(jù)圖c估測出此時客機的飛行高度．解析：本題通過空氣壓縮機考查熱力學第一定律、玻意耳定律．(1)根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q從圖a到圖b氣