高考物理总复习《热力学定律与能量守恒定律》专项检测卷及答案

第第页高考物理总复习《热力学定律与能量守恒定律》专项检测卷及答案学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________A级基础对点练对点练1热力学第一定律与能量守恒定律1.如图1是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200J，同时气体向外界放热100J，缸内气体的()图1A.温度升高，内能增加100JB.温度升高，内能减少200JC.温度降低，内能增加100JD.温度降低，内能减少200J2.一个充气气球用绳子拴着一块石头正在湖水中缓慢下沉，越往下水温越低，气球导热良好，则气球内气体()A.内能增加B.对外界做正功C.减少的内能小于放出的热量D.减少的内能大于放出的热量3.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图2。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体()图2A.压强变大 B.对外界做功C.对外界放热 D.分子平均动能变化对点练2热力学第二定律4.(多选)下面说法中正确的是()A.不可能从单一热源吸热，使之完全变成功，而不产生其他影响B.热量只能由高温物体传递给低温物体C.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的5.(多选)地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量，使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因，下列说法正确的是()A.内能不能转化成机械能B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化对点练3热力学第一定律与气体实验定律的综合6.(2024·广东梅州高三期末)如图3所示，一定质量的理想气体，由A状态经历两个不同的变化过程到C状态(A→C，A→B→C)且A、C处于同一条等温线上，以下说法正确的是()图3A.A→C过程气体吸收的热量大于对外做的功B.A→C的过程中，气体分子的平均动能一直减小C.气体在A状态的内能等于在C状态的内能D.A→C过程气体吸收的热量等于A→B→C过程气体吸收的热量7.一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，V－T图像如图4所示。下列说法正确的是()图4A.气体A状态的压强大于C状态的压强B.状态B到状态C过程中，气体从外界吸热C.状态C到状态D过程中，气体内能增大，其中分子动能减小，分子势能增大D.从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A过程中气体从外界吸热8.(多选)如图5所示，一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离L后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为Q，大气压强为p0，重力加速度为g。则()图5A.初始时，气体压强p1＝p0B.停止加热时，气体的温度T＝2T0C.该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－mgL－p0SLD.该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－p0SLB级综合提升练9.一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p－T图像如图6所示，气体在三个状态的体积分别为Va、Vb、Vc，压强分别为pa、pb、pc。已知pb＝p0，pc＝4p0，则下列说法正确的是()图6A.pa＝3p0B.Vb＝3VcC.从状态a到状态b，气体对外做功D.从状态c到状态a，气体从外界吸热10.(2024·湖南师大附中月考)一只篮球的体积为V0，球内气体的压强为p0，温度为T0。现用打气筒对篮球充入压强为2p0、温度为T0、体积为V1(大小未知)的气体，使球内气体压强变为3p0，同时温度升至1.5T0。已知气体内能U与温度的关系为U＝kT(k为正常数)，充气过程中气体向外放出Q的热量，篮球体积不变。求：(1)充入气体的体积V1的大小；(2)充气过程中打气筒对气体做的功。11.如图7所示，开口向上竖直放置的内壁光滑的绝热汽缸中有加热装置，汽缸壁内有卡槽，卡槽距缸底的高度H＝2m。质量M＝10kg、横截面积S＝5×10－3m2的活塞停在卡槽处，其下方封闭有一定质量压强为p1＝0.8×105Pa、温度为t1＝17℃的理想气体，现通过加热装置对缸内气体缓慢加热。已知外界大气压强p0＝1×105Pa保持不变，热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273K，重力加速度g＝10m/s2。图7(1)求活塞刚要离开卡槽时缸内气体的热力学温度T2；(2)若活塞离开卡槽后继续上升了h＝0.2m，该过程中气体吸收了Q＝370J的热量，求该过程中气体内能的变化量ΔU。参考答案1.A[外界对气体做功W＝200J，气体向外界放热，则Q＝－100J，根据热力学第一定律知，气体内能的增量ΔU＝W＋Q＝200J－100J＝100J，即内能增加100J。对于一定质量的理想气体，内能增加，温度必然升高，故A正确。]2.C[充气气球用绳子拴着一块石头在湖水中缓慢下沉，越往下水温越低，则内能减少，A错误；根据气球内气体压强等于湖水中的压强，可知压强逐渐增大，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C知，气球体积减小，对外界做负功，B错误；气球下降时，气球内气体内能减小，外界对气球做正功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知减少的内能小于放出的热量，C正确，D错误。]3.B[打开阀门，水不断喷出，封闭气体的体积增大，气体对外界做功，B正确；由于罐内气体温度始终保持不变，由玻意耳定律知，气体的压强减小，A错误；温度不变，气体分子的平均动能不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体吸热，C、D错误。]4.AD[根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热，使之完全变成功，而不产生其他影响，故A正确；在外界干预下，热量可以由低温物体传递给高温物体，故B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误；利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确。]5.CD[内能可以转化成机械能，如热机，故A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，也可以说符合能量守恒定律，故B错误；根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，故C、D正确。]6.C[A→C的过程中，由热力学第一定律有ΔUAC＝QAC＋WAC，由于A、C处于同一条等温线上，所以TA＝TC，气体在A状态的内能等于在C状态的内能，即ΔUAC＝0，由气体体积增大知WAC<0，因此可得QAC>0，QAC＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(WAC))，此过程中气体吸收的热量等于对外做的功，故A错误，C正确；根据A→C的过程中等温线的变化可知，气体温度先升高后降低，则气体分子的平均动能先增大后减小，故B错误；A→B→C过程，有ΔUABC＝QABC＋WABC，ΔUABC＝0，QABC＝|WABC|，由p－V图像与横轴所围的面积表示气体对外做的功可知|WABC|>|WAC|，得到QABC>QAC，故D错误。]7.D[根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C，可知V－T图像斜率越大，压强p越小，由图像可知，OA等压线斜率大于OC等压线斜率，所以A状态的压强小于C状态的压强，故A错误；状态B到状态C过程中，温度不变，理想气体内能不变，体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B错误；理想气体不计分子势能，状态C到状态D过程中，温度升高，气体内能增大，分子动能增大，故C错误；将V－T图像转化为p－V图像，如图所示。通过p－V图像可知整个循环过程气体对外做功大于外界对气体做功，初末状态温度相同，内能相同，所以该过程中气体从外界吸热，故D正确。]8.BC[对处于平衡状态的活塞进行受力分析，受到大气压力、重力和气体向上压力，则有mg＋p0S－p1S＝0，解得p1＝eq\f(mg,S)＋p0，故A错误；活塞缓慢上升过程中气体压强不变，根据盖－吕萨克定律有eq\f(LS,T0)＝eq\f(2LS,T)，解得T＝2T0，故B正确；气体对外做功W＝－p1SL＝－mgL－p0SL，根据热力学第一定律ΔU＝Q－mgL－p0SL，故C正确，D错误。]9.D[从状态a到状态b，气体体积不变，由查理定律可得eq\f(pa,Ta)＝eq\f(pb,Tb)，又pb＝p0，得pa＝2p0，A错误；从状态b到状态c，气体温度不变，由玻意耳定律可得pbVb＝pcVc，解得Vb＝4Vc，B错误；从状态a到状态b，气体体积不变，气体对外界不做功，C错误；从状态c到状态a，温度升高，内能增大，体积增大，对外做功，所以吸收热量，D正确。]10.(1)eq\f(V0,2)(2)Q＋eq\f(1,2)kT0解析(1)充入气体的体积为V1，根据理想气体状态方程有eq\f(p0V0,T0)＋eq\f(2p0V1,T0)＝eq\f(3p0V0,1.5T0)解得V1＝eq\f(V0,2)。(2)由于充气过程中气体向外放出Q的热量，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋(－Q)根据气体内能U与温度的关系表达式有ΔU＝k·1.5T0－kT0＝eq\f(1,2)kT0解得W＝Q＋eq\f(1,2)kT0。11.(1)435K(2)250J解析(1)已知p1＝0.8×105Pa，T1＝290K