2022高考物理一轮复习课时练40热力学定律与能量守恒定律含解析

1、课时规范练40热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)(2020福建福州二检)关于热力学定律,下列说法正确的是()a.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少b.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律c.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律d.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学定律与图像综合)(2020河南郑州二测)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其v-t图像如图所示,pa、pb、pc分别表示a、b、c的压强,下列判断正确的是()a.状态a、b、c的压强满足

2、pc=pb=3pab.过程a到b中气体内能增大c.过程b到c中气体吸收热量d.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功3.(热力学定律的应用)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的,且车胎体积增大。若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体,那么()a.外界对胎内气体做功,气体内能减小b.外界对胎内气体做功,气体内能增大c.胎内气体对外界做功,内能减小d.胎内气体对外界做功,内能增大4.(热力学定律与图像综合)(多选)(2020山西太原模拟)如图,一定量的理想气体经历了abcda的循环,abcd位于矩形的四个顶点上。下列说法正确的是()a.状态c的温度为32t0b.从ab,分子的平均动能减

3、少c.从da,气体压强增大、内能减小d.经历abcda一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量5.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020山东潍坊模拟)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也是在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减小为原来的一半,温度逐渐降低。此过程中()a.封闭的二氧化碳气体对外界做正功b.封闭的二氧化碳气体压强可能增大c.封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大d.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量

4、6.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)(2020陕西高三三模)如图所示,一篮球内气体的压强为p0,温度为t0,体积为v0。用打气筒对篮球充入压强为p0,温度为t0的气体,已知打气筒每次压缩气体的体积为115v0,一共打气20次,假设篮球体积不变,最终使篮球内气体的压强为4p0。充气过程中气体向外放出的热量为q,已知气体的内能与温度的关系为u=kt(k为常数)。求:(1)第一次打入气体后,篮球的压强变为多少?(可认为篮球内气体温度不变)(2)打气筒在篮球充气过程中对气体做的功是多少?7.(热力学定律与气体实验定律的综合)(2020贵州贵阳五联)如图所示,导热性能良好的汽缸高为l=50 cm,

5、开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为s=10 cm2、质量为m=2 kg的光滑活塞,开始时活塞正好位于汽缸顶部将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。外界温度为t0=27 、大气压为p0=1105 pa,汽缸和活塞的厚度均可忽略不计,g取10 m/s2。(1)将汽缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,在活塞上轻轻放一个物体,活塞下降并稳定停在距离底部45l处,求所放物体的质量;(2)放上物体并稳定后,外界温度缓慢升高,使活塞重新上升4 cm,则此时外界温度t为多少摄氏度?若该过程中气体内能增加5 j,则该过程中气体吸收热量多少?素养综合练8.(2020山东济南二模)一定质量的理想气体,分别在压

6、强p1和p2下的体积v与温度t的关系图线如图所示,气体由状态a等容变化到状态b的过程中,下列说法正确的是()a.压强增大,吸收热量b.压强增大,放出热量c.压强减小,放出热量d.压强减小,吸收热量9.(多选)(2020山东烟台二模)如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态b和c。已知从状态a变化到状态b的过程中,气体吸收了100 j的热量,则下列说法中正确的是()a.气体在状态b时的温度大于在状态a时的温度b.从状态b变化到状态c的过程中气体分子的平均动能增大c.气体从状态a变化到状态b的过程中内能增加了40 jd.气体从状态b变化到状态c的过程中放出了40

7、 j的热量10.(2020宁夏高三二模)如图所示,可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸,汽缸内有一导热性能良好的活塞,活塞面积为s,活塞底面与汽缸底面平行,一定质量的理想气体密封在汽缸内。当平台倾角为37时,汽缸内气体体积为v,将平台顺时针缓慢转动直至水平,稳定时汽缸内气体的体积为0.9v,该过程中环境温度始终为t0,外界大气压强为p0。已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度为g。(1)求活塞的质量;(2)若平台转至水平后,经过一段时间,环境温度缓慢降至0.9t0(大气压强p0保持不变),该过程中汽缸内气体内能的减少量为0.14p0v,求该过程中汽缸内气体放出

8、的热量q。参考答案课时规范练40热力学定律与能量守恒定律1.bd一定质量的理想气体等压膨胀,温度升高,内能增加,选项a错误;第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律,选项b正确;热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律,并不是从另一个侧面阐述能量守恒定律,选项c错误;从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律,选项d正确。2.abd设a状态的压强为pa,则由理想气体的状态方程可知pat0=pb3t0,所以pb=3pa,同理pa3v0=pcv0,得pc=3pa,所以pc=pb=3pa,故a正确;过程a到b中温度升高,内能增大,故b正确;过程b到c温度降低,内能减小,即u0,则由热

9、力学第一定律可知,qwdc,即整个过程,气体对外界做功,所以气体吸收的热量大于释放的热量,故d正确。5.b气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,a错误;根据pvt=c可知,气体体积减小到原来的一半,但是气体的温度不一定减小到原来的一半,则气体的压强可能增加,b正确;温度降低,所以气体的分子的平均动能减小,c错误;温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律u=w+q,封闭气体向外界放出热量,故d错误。6.答案(1)1615p0(2)q+57kt0解析(1)第一次打入气体后,篮球内气体压强变为p1,根据玻意耳定律有p0v0+115v0=p1v0解得p1=1615p0(2)设篮球内

10、气体最终温度为t,根据理相气体状态方程知p0(v0+20115v0)t0=4p0v0t解得t=127t0篮球内气体内能的增量为u=kt=57kt0根据热力学第一定律可得打气过程中,对气体所做的功为w=q+u=q+57kt07.答案(1)3 kg(2)11 j解析(1)开始时,v1=l1s,压强为p1=p0+mgs=1.2105pa活塞下移到4l5时,v2=4l5s,设此时气体的压强为p2,对所封闭的气体,活塞向下移动时,气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p1v1=p2v2解得p2=1.5105pa设所放物体的质量为m,此时对活塞有p2s=p0s+mg+mg解得m=3kg(2)对所封闭的气体,开

11、始时,v2=4l5s=40s,t1=300k,温度升高后,v2=(40+4)s,设此时的温度为t2,此过程为等压过程,根据v1t1=v2t2解得t2=330k=57该过程中气体对活塞做功,得w=-p2sl由热力学第一定律可得u=w+q解得q=11j8.c由题图可知,气体由状态a等容变化到状态b的过程中体积不变,温度减小,根据pvt=p1vt1可知压强减小。根据热力学第一定律u=w+q,体积不变,温度减小,即w=0,u0,故q0,放出热量,故a、b、d错误,c正确。9.acd气体从状态b到状态a为等压变化,由vt=c可知,由于从a到b体积变大,则温度升高,即气体在状态b时的温度大于在状态a时的温

12、度,故a正确;从状态b变化到状态c的过程为等容变化,由等容变化有pt=c可知,压强减小,则温度降低,所以气体分子的平均动能减小,故b错误;气体从状态a变化到状态b的过程中对外做功为w=-0.6105110-3j=-60j,由热力学第一定律得u=q+w=(100-60)j=40j,故c正确;由理想气体状态方程可知,状态a与状态c的温度相同即内能相同,由于b到c为等容变化,则气体不对外做功,外界也不对气体做功,则放出了40j的热量,故d正确。10.答案(1)p0sg(2)0.32p0v解析(1)设活塞质量为m,当平台倾角为37时汽缸内气体的压强为:p1=p0+mgcos37s气体的体积为:v1=v平台水平时,汽缸内气体