高考物理一轮复习课时检测七十二热力学定律含解析新人教版

热力学定律

1．下列说法正确的是(　　)

A．晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

B．反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学第二定律的一种表述

C．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

D．在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能减少

解析：选ABC　单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A正确；热力学第二定律的一种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响；另一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。热力学第二定律说明热的传导具有方向性，故B正确；根据理想气体的状态方程＝C可知，一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体的温度升高；又因为一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，与气体的体积无关，则内能一定增加，故C正确；在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换，故气体的内能增加，故D错误。

2．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体(　　)

A．在状态a和c时的内能可能相等

B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能

C．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能

D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量

解析：选B　从c→d为绝热膨胀，则Q＝0，W<0，则ΔU<0，内能减小，温度降低；从d→a，体积不变，压强减小，则温度降低，则状态c的温度高于状态a的温度，选项A错误；a→b为绝热压缩，外界对气体做功W>0，Q＝0，则ΔU＝W，即外界对其做的功全部用于增加内能，选项B正确；b→c系统从外界吸收热量，c→d系统对外做功，d→a系统放出热量，a→b外界对系统做功，根据p­V图像与横轴所围成的面积即为气体做功大小，可知图像中b→c→d→a围成的图形的面积为一个奥托循环气体对外做的功，整个过程气体的内能变化量为零，则ΔW＝ΔQ，即Q吸－Q放＝ΔW>0，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，故C、D错误。

3．(2020·天津等级考)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。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(　　)

A．压强变大　　　　　 B．对外界做功

C．对外界放热  D．分子平均动能变大

解析：选B　在水向外不断喷出的过程中，罐内气体体积增大，则气体对外做功，根据玻意耳定律可知，罐内气体的压强减小， 选项A错误，B正确；由于罐内气体温度不变，故内能也不变，即ΔU＝0，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU知，W<0，则Q>0，因此气体吸热，选项C错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，温度不变，分子平均动能不变，选项D错误。

4．(2021年1月新高考8省联考·广东卷)某学生在水瓶中装入半瓶热水，盖紧瓶盖，一段时间后，该同学发现瓶盖变紧。其本质原因是单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数________(选填“增加”“减少”或“不变”)，瓶内气体分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

解析：随着温度降低，内部气体的压强变小，瓶盖变紧。由于温度降低，则瓶内气体分子平均动能减小；由于平均动能减小，分子平均速率减小，则在其他条件不变的情况下，单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数减少。

答案：减少　减小

5.如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。

解析：A→B过程W1＝－p(VB－VA)

B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU

则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)

代入数据得W＝1 500 J。

答案：1 500 J

6.如图所示的p ­V图像记录了一定量的理想气体经历的缓慢变化过程A→B→C，其中AB段是体积保持不变的过程，BC段是绝热过程。已知该理想气体内能与温度的关系为U＝CT，其中C＝10 J/K，A点的热力学温度为TA＝450 K。求B→C过程中外界对气体所做的功。

解析：A→B过程为等容变化，由查理定律有＝

得：TB＝189 K

等容过程没有做功，由热力学第一定律，此过程放热

Q＝C(TA－TB)＝2 610 J

对A、C两状态，由理想气体状态方程有＝

得：TC＝ 300 K

B→C过程无热传递，A→B过程无做功，对A→B→C全过程，由热力学第一定律有C(TC－TA) ＝W－Q

得：B→C过程外界对气体做功W＝1 110 J。

答案：1 110 J

7.如图所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m、横截面积为S，与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时停止加热，活塞上升了2h并稳定，此时气体的热力学温度为T1。已知大气压强为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸间无摩擦且不漏气。求：

(1)加热过程中气体的内能增加量；

(2)停止对气体加热后，在活塞上缓缓添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好下降了h。求此时气体的温度。

解析：(1)等压过程气体的压强为p1＝p0＋，

则气体对外做功为W＝p1S(2h)＝2(p0S＋mg)h

由热力学第一定律得ΔU＝Q－W，

解得ΔU＝Q－2(p0S＋mg)h；

(2)停止对气体加热后，活塞恰好下降了h，气体的温度为T2

则初态p1＝p0＋，V1＝3hS，热力学温度为T1，

末态p2＝p0＋，V2＝2hS，热力学温度为T2，

由理想气体状态方程＝，

解得T2＝T1。

答案：(1)Q－2(p0S＋mg)h 　(2)T1