适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习第14章热学课时规范练41热力学定律与能量守恒定律

课时规范练41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）关于热力学定律,下列说法正确的是（）

A.依据热力学第肯定律可知,肯定质量的志向气体等压膨胀对外做功，内能肯定削减

B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第肯定律

C.热力学其次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,热力学其次定律是一个统计规律

2.（热力学第肯定律与气体状态方程的综合）如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面

上,用活塞将肯定质量的志向气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。现缓慢取

走铁砂，忽视活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体（）

A.对外做功，其内能削减

B.温度不变，与外界无热量交换

C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小

D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数削减

3.（多选）（热力学定律与图像）肯定质量的志向气体从状态a起先,经验三个过程a》、be、旗回到

原状态，其片7图像如图所示，四、外、以分别表示a、b、。的压强，下列推断正确的是（）

A.状态a、b、c的压强满意p»/,=3p,

B.过程a到人中气体内能增大

C.过程。到。中气体汲取热量

D.过程c到a中气体汲取的热量等于对外做的功

4.（热力学定律与图像）右图为肯定质量的志向气体状态的两段变更过程,一个从。到b,另一个是从

a到“其中c与a的温度相瓦比较两段变更过程,则（）

p

—二y

ii一

o\To__2To3ToT

A.c到力过程气体放出热量较多

B.a到人过程气体放出热量较多

C.c到人过程内能削减较多

D.a到6过程内能削减较多

5.（多选）（热力学定律与图像综合）如图，肯定量的志向气体经验了4一4一。一八力的循环,.4、B、

a〃分别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5%

B.力一片过程,分子的平均动能削减

C.A力过程，气体压强增大、内能减小

D.经验一个循环,气体汲取的热量大于释放的热量

6.（热力学其次定律）（2024山东枣庄期末）“天宫”空间站是“天和核心舱”“问天试验舱”和

“梦天试验舱”的三舱组合体，三舱皆有“气闸舱”；航天员出站时，要途经“气闸舱”“减压”后

才能出站;从太空返回空间站时要途经“气闸舱"''升压"后才能进站。“气闸舱”的原理如图所

示,相通的两容器A、B之间装有阀门K,A内充溢气体,B内为真空;打开阀门K后,A内的气体进入B

中，达到平衡后，再关闭阀门K;B即为“气闸舱”。若整个系统跟外界没有热交换，气体为忐向气体,

则（）

A.容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀,对外做了功

B.容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀,温度降低

C.容器A内的气体进入容器B的过程中,气体分子势能削减

I）.即使阀门K始终处于打开状态，容器B中气体也不行能自发地全部退I口I到容器A中

7.(热力学第肯定律与气体状态方程的综合)如图所示，一篮球内气体的压强为小温度为R体积为

心用打气筒对篮球充入压强为网温度为A的气体，己知打气筒每次充入气体的体积为1%,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4。。充气过程中气体向外放出的热量为

己知气体的内能与温度的关系为〃47a为常数)。

(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？

8.(热力学定律与气体试验定律的综合)如图所示，导热性能良好的汽缸高为£巧0cm,开口向上置于

水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10cm：质量为/片2kg的光滑活塞，起先时活塞正好位于汽

缸顶部，将肯定质量的志向气体封闭在汽缸内。外界温度为左=27°C、大气压为R=1X1()3Pa,汽缸

和活塞的厚度均可忽视不计,g取10m/s2o将汽缸固定在地面上，假如气体温度保持不变，在活塞上

4

轻轻放一个物体,活塞下降并稳定停在距离底部也处。

(1)求所放物体的质量；

(2)稳定后，外界温度缓慢.上升，使活塞重新上升4cm,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5J,则该过程中气体汲取热量多少？

素养综合练

9.肯定质量的志向气体，分别在压强。和R下的体积1/与温度7的关系图线如图所示，气体由状态

力等容变更到状态8的过程中，卜•列说法正确的是()

T

A.压强增大，汲取热量

B.压强增大，放出热量

C.压强减小，放出热量

1).压强减小,汲取热量

10.(2024江苏南通期中)肯定质量的志向气体从状态a起先,经验等温或等压过程a。、be、cd、da

回到原状态，其，T图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点以下列推断正确的是()

A.气体在状态a时的体积大于它在状态c时的体积

B.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功

C.在过程da中气体从外界汲取的热量小于气体对外界做的功

I).在过程心中气体对外界做的功等于过程be外界对气体做的功

1L如图所示,密闭导热容器A、B的体积均为几A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后,A中压强为

R,温度为公B内为真空，将A中的气体视为志向气体。打开阀门C,A中部分气体进入B。

(1)若再次达到平衡时.，水温未发生变更，求此时气体的压强。

(2)若密闭气体的内能的变更量与温度的关系为△-九(★为大于。的已知常量，小我分别为

气体始、末状态的温度)，在⑴所述状态的基础上，将水温升至1.2几重新达到平衡时，求气体的压

强及所汲取的热展。

12.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，汽缸内有一导热怛能良好

的活塞,活塞面积为S活塞底面与汽缸底面平行,肯定质量的志向气体密封在汽缸内。当平台倾角

为37°时,汽缸内气体体枳为匕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0.9匕

该过程中环境温度始终为"，外界大气压强为外。已知sin37。4).6,cos37。X).8,重力加速度为

g。

^<0=31°

⑴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0.9△（大气压强R保持不变），该过程中汽

缸内气体内能的削减量为0.14AK求该过程中汽缸内气体放出的热量

答案：

课时规范练41热力学定律与能最守恒定律

1.BD解析：肯定质量的志向气体等压膨胀，温度上升，分子平均动能增大，分子势能增大，为能增加,

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肯定律,选项B正确;热力学其次定律

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闽述能量守恒定律，选项C错误;从微观

意义上讲,热力学其次定律是一个统计规律,选项D正确。

2.D解析:缓慢取走铁砂的过程中，因为活塞对封闭气体的压力减小,所以活塞会缓慢上升:是气体

膨胀的过程,缸内气体对外做功,但是汽缸导热良好,所以缸内志向气体温度保持不变,则内能不变，

故选项A错误;依据热力学第肯定律AUWQ,因为气体膨胀对外做功,所以以0,汽缸导热良好,缸

内气体温度保持不变，即AQJ,所以A00,即气体要从外界汲取热量,故选项B错误；由上面的分

析可知缸内气体温度不变，即气体分子的平均动能不变,所以分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变，

故选项C错误;依据志向气体状态方程岸寸可知，7不变，产增大,则夕减小,所以缸内气体压强减小，

分子的平均动能不变,因为缸内气体体积/增大,所以分子数密度减小，则在单位时间内气体分子对

活塞的碰撞次数要削减,故选项D正确。

PaPb

3.ABD解析:设a状态的压强为自,则由志向气体的状态方程可知元=近，所以科=3外,同理

A•3lb=Pc・几得所以Pe=Pb=Q>p：,i故A正确;过程a到b中温度上升，内能增大,故B正确;过

程〃到。温度降低，内能减小,即△〃。体积减小,外界对气体做功，修0,则由热力学第肯定律可

知，即气体应当放出热量,故C错误；由图可知过程ca中气体等温膨胀，内能不变,对外做功，依

据热力学第肯定律可知,气体汲取的热量等于对外做的功，故D正确。

4.B解析:a和。状态温度相同，内能相同，降到6状态，内能的变更量相同；从a到b,气体做等压

变更,温度降低，体积减小,外界对气体做功，Q0,从。到b,气体做等容变更，体积不变,外界对气体

不做功，则已故a到过程气体放出热量较多，故选项A、C、I）错误,B正确。

VA6匕V2匕2

5.AD解析:/!一«过程为等压过程,则有3=人，即有沅=近，解得司=3,。一〃过程也为等压过程,则

有元=行即元=To,解得”旃。而加故A正确。力氏温度上升,分子平均动能增大,故B错误。

AA,气体压强增大，温度上升,气体内能增大,故C错误。经验AH-XA一个循环,气体内能

不变;在右1/图像中，图像与坐标轴围成面积表示功,所以用Q/%/,即整个过程,气体对外界做功，所

以气体汲取的热量大于释放的热量,故D止确。

6.1）解析：当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空,所以气体膨胀,对外不做功，

故A错误；系统对外不做功，同时与外界无热交换，依据热力学第肯定律A知气体内能不变，

气体膨胀，温度不变,故B错误;气体为志向气体,没有分子势能,故C错误；由热力学其次定律知,真

空中气体膨胀具有方向性,在无外界作用时,B中气体不能自发地全部退回到A中，故D正确。

7.答案：（1）与

5

⑵0/%

解析：⑴第一次打入气体后,篮球内气体压强变为0,依据玻意耳定律有小%/%）印/

16

解得。妆。

（2）设篮球内气体最终温度为T,依据志向气体状态方程知为依+2。X[％）_Wo

To-T

解得泻6

5

篮球内气体内能的增量为△庐T二2

5

依据热力学第肯定律可得打气过程中，对气体所做的功为杵Q巧kT。。

8.答案:（1）3kg

（2）57℃11J

mg

解析:（1）起先时压强为R为々-=1.2X105Pa

4L4L

活塞卜移到后处时，％.S,设此时气体的压强为以对■所封闭的气体，活塞向下移动时,气体发生等温

变更，依据玻意耳定律有0H改已

解得R=L5XIOTa

设所放物体的质量为加，此时对活塞有.S=0S+mg+m、g

解得/zb=3kgo

4L4L

⑵对所封闭的气体,起先时，3Ts2到）OK,温度上升后，心（三小£）区设此时的温度为热此过程

为等压过程，依据已得

解得E=330K,即f-57℃

该过程中气体对外界做功,得a-回L

由热力学第肯定律可得卜U=W+Q

解得0刁小

9.C解析：由题图可知,气体由状态力等容变更到状态8的过程中体积不变,温度减小，依据唱=某

可知压强减小；依据热力学第肯定律A分%Q,体积不变，温度减小，即%0,A故。＜0,放出热量，

故A、D错误,C正确。

10.D解析：由题图可知,对角线ac的延长线过原点0,由志向气体状态方程可知,气体体积不变,即

a、c两状态体积相等,故A错误；由题图可知，从c到d过程气体的温度不变而压强增大，由志向气

体状态方程可知,气体的体积减小,外界对气体做功，//%,气体温度不变，内能不变，△小0,由热力学

第肯定律△火琳+Q可知，。=A气体向外界放出热量，且放出的热量等于外界对气体做的功,

故B错误；由题图可知,从d到a过程气体的压强不变而温度上升，由志向气体状态方程可知,气体

的体积增大，气体对外界做功,秋＜0,气体温度上升，内能增大，△少0,由热力学第肯定律A的即。可

知，Q=\小心0,气体从外界汲取热氧且汲取的热量大于气体对外界做的功,故C错误;A过程中，等

压变更,温度降低，内能减小，AZM）,温度降低，体积减小,外界对气体做功,依据3W可知，岸,则

CAT

A片丁,A过程中外界对气体做功，侬MAh=Ck2;而过程中，气体对