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高考物理一轮复习【分层练习】 第23章 热力学定律
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这是一份高考物理一轮复习【分层练习】 第23章 热力学定律，文件包含第二十三章热力学定律教师版docx、第二十三章热力学定律原卷板docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共37页， 欢迎下载使用。
高考物理一轮复习策略
首先，要学会听课：
1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;
2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次，要学会记忆：
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：
一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
第二十三章 热力学定律分层训练
课标解读
1. 知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。
2. 理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。
3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。
基础过关练
考点一：热力学第一定律
1．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法错误的是（ ）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
【答案】A
【解析】根据理想气体状态方程可知，P-T图像中过原点的直线表示等容变化，并且与原点连线斜率越小，体积越大。A．从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错误符合题意；B．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小（降温），就一定要伴随放热的过程，故B正确不符合题意；C．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，故C正确不符合题意；D．气体从状态b到状态a
是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D正确不符合题意。故选A。
2．恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
【答案】D
【解析】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据
可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律
其中
可知
气泡从外界吸热，故D正确，ABC错误。故选D。
3．如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物。则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体（ ）
A．分子平均动能变小
B．每个气体分子速率都增大
C．从外界吸热，气体内能增加
D．分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加
【答案】D
【解析】AC．迅速下压过程中，外界对气体做功，由于气体变化经历时间极短，来不及与外界发生热交换，可近似认为是绝热过程，根据热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，分子平均动能变大，故AC错
误；B．由于温度是大量分子整体表现出来的性质，并不能说明单个分子的状态，所以并不是每个气体分子速率都增大，故B错误；D．气体体积减小，单位体积内分子数增多，且分子平均动能增大，所以分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加，故D正确。故选D。
考点二：热力学第二定律
1．下列说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体吸收热量，分子的平均动能一定增大
C．第二类永动机没有违反能量守恒定律
D．空调既能制热又能制冷，说明自发条件下热传递可以逆向
【答案】C
【解析】A．由热力学第一定律知，物体放出热量的同时如果外界对物体做功，物体内能可能增大或不变，A错误；B．由热力学第一定律知，物体吸热的同时如果在对外做功，内能可能减小，则分子平均动能减小，B错误；C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，C正确；D．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，在有外界做功的条件热传递可以逆向，D错误。故选C。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．两分子靠近的过程中，分子力做正功
B．室内空气越干燥，相对湿度越大
C．热量不能从高温热源传递到低温热源
D．布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中的运动，属于机械运动
【答案】D
【解析】A．如果分子间距离始终大于平衡距离，靠近时，分子力做正功，如果间距始终小于平衡距离，靠近时，分子力做负功，如果间距先大于平衡距离后小于平衡距离，靠近时，先做正功后做负功，故A错误；
B．相对湿度，指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比。也就是指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比，空气越干燥，这个比值越小，相对湿度越小，故B错误；C．根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温热源传递到低温热源，故C错误；D．布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中受到液体分子或气体分子碰撞的不平衡性，而导致的无规则运动，属于机械运动，故D正确；故选D。
3．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能
B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
C．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小
D．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小
【答案】A
【解析】A．根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A正确；B．若分子间距离从平衡距离开始增大，则分子间作用力先增大后减小；若分子间距离始终小于平衡距离，则分子间作用力始终表现为斥力，则当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；C．气体的压强和单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数和气体分子的平均动能有关，所以若单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小，故C错误；D．因为气体分子不是紧密排列的，所以根据阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，只能估算出每个气体分子所占据的平均空间体积，无法估算该种气体分子体积的大小，故D错误。故选A。
4．下面说法正确的是（ ）
A．罗老师新车上的汽油发动机，在一定条件下可以将汽油燃烧释放的热能全部转化为车的动能
B．唐同学用打气筒给篮球打气，充满后难以继续打进是因为篮球内气体分子间的斥力大于唐同学打气的压力
C．刘老师写毛笔字时不小心将一大团墨汁滴落在最后一字上，他拿来粉笔将墨汁吸干，这是利用了毛细现象
D．课间跑步时同学们感觉很热是因为跑起来有速度后，人体内所有分子跟随人一起运动，分子动能增大，体温就会升高
【答案】C
【解析】A．根据热力学第二定律可知，不可能将汽油燃烧释放的热能全部转化为车的动能，A错误；B．唐同学用打气筒给篮球打气，充满后难以继续打进是因为篮球内的气体压强增加了，要将打气筒的气体继续压入篮球内部需要将气筒内的气体压缩到更小的体积，才能产生更大的气压，故很难继续打进，B错误；C．刘老师写毛笔字时不小心将一大团墨汁滴落在最后一字上，他拿来粉笔将墨汁吸干，这是利用了毛细现象，C正确；D．课间跑步时同学们感觉很热是因为人体运动时候肌肉会产生不断收缩和舒张，收缩和舒张都要做功，从而产生热量，使人感觉到热，D错误；故选C。
能力提升练
一、单选题
1．一定质量的理想气体从状态a开始经，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为、、。则下列说法正确的是（ ）
A．状态a与状态b的温度之比为2：1
B．状态c与状态b的温度之比为1：3
C．a→b过程，内能先减小后增大
D．b→c过程，气体吸收热量，对外做功，内能增大
【答案】D
【解析】AB．根据理想气体方程
解得
，
故AB错误；C．作出a、b两点的等温线，温度先增大后减小，所以内能先增大后减小，故C错误；D．b→c过程，温度升高，则内能增大，又由于体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律
可知，气体吸收热量，故D正确。故选D。
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（ ）
A．过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B．过程中气体的压强减小，气体分子的数密度也减小
C．过程中分子的平均动能减小
D．过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功
【答案】D
【解析】A．过程为等压变化，体积增大，温度升高，分子平均动能增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故A错误；B．过程为等容过程，温度降低，则压强减小，体积不变，则气体分子的数密度不变，故B错误；C．过程为等温过程，则分子平均动能不变，故C错误；D．A→B过程中气体体积变化等于C→A过程中气体体积变化，C→A过程中气体平均压强小于A→B过程中的平均压强，根据W=pΔV可知，A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D正确。故选D。
3．2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为，工作人员装入稀释过的药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为，体积为的气体，此时大气压强为，当壶内压强增大到时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（ ）
A．工作人员共打气9次
B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
C．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
D．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量
【答案】B
【解析】A．设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有
解得
故A错误；BC．打开阀门后，根据玻意耳定律有
解得，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误；D．由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律
可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误。故选B。
4．下列说法正确的是（ ）
A．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的
B．一种物质密度为，每个分子的体积为，则单位质量的这种物质具有的分子数为
C．一定质量的气体，在压强不变时，单位时间内分子与容器内壁的碰撞次数随温度降低而减少
D．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时两物体的内能一定相同
【答案】A
【解析】A．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，故A正确；B．如果该物质是气体，因为分子之间有间隙，所以不是每个分子的质量，即单位质量的这种物质具有的分子数不是，故B错误；C．由压强的微观解释，温度降低，分子平均动能减小，单个分子撞击容器壁产生的撞击力减小，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必增加，故C错误；D．物体的内能与物质的量、温度、体积、物态等有关，所以相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时温度一定相同，而内能可能不同，故D错误。故选A。
5．2022年4月16号上午，神舟13号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A．气闸舱B中的气体可能自发的全部回到A中
B．气体对外做功，平衡后气体内能减小
C．气体对外不做功，平衡后气体温度降低
D．气体体积变大，平衡后压强变小
【答案】D
【解析】A．根据熵增加原理可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，所以气闸舱B中的气体不可能自发的全部回到A中，故A错误；BC．该过程为自由扩散，没有对外做功，又因整个系统与外界没有热交换，则根据热力学第一定律
可知，平衡后气体内能不变，温度不变，故BC错误；D．根据理想气体状态方程
可知气体温度不变，体积增大，则压强减小，故D正确。故选D。
6．国家速滑馆（又名“冰丝带”）是北京 2022 年冬奥会冰上运动的主场馆，为确保运动项目的顺利完成，需要对场馆内降温。若将场馆内的空气看做理想气体，已知降温前场馆内、外的温度均为7℃，降温后场馆内温度为－8℃，该过程中场馆内气体压强不变。以下说法正确的是（ ）
A．场馆内空气质量不变
B．场馆内空气的热量是由场馆内自发传递到场馆外的
C．场馆内所有空气分子的分子动能都减小
D．场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多
【答案】D
【解析】A D．从气体压强微观方面解释，温度降低，分子平均动能减小，单位体积内的分子数增大，场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多，从而使压强维持不变。单位体积内的分子数增大，所以场馆内空气质量变大。A错误，D正确。B．由热力学第二定律，场馆内空气的热量是不可能自发由场馆内传递到场馆外。B错误；C．温度降低，分子平均动能减小，并不是场馆内所有空气分子的分子动能都减小。C错误。故选D。
7．下列说法正确是（ ）
A．晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能增大，内能增加
B．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现
C．第一类永动机和第二类永动机都因违背了能量守恒定律而不可能实现
D．一杯水里放几粒食盐，过一段时间水都变咸了，是由于食盐分子做布朗运动造成的
【答案】B
【解析】A．晶体熔化时吸收热量，温度不变，所以分子的平均动能也不变，A错误；
B．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现，B正确；C．第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，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，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化，则这两类永动机都不可能制成，C错误；D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸，这是食盐分子的扩散现象，D错误。故选B。
8．水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。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。若储水罐内气体可视为理想气体，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．从外界吸收热量 B．压强变大
C．分子平均动能变大 D．内能变大
【答案】A
【解析】AD．喷水的过程中，气体对外做功，温度保持不变即内能不变，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收热量，A正确，D错误；B．气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知，气体体积膨胀，压强减小，B错误；C．温度是分子平均动能的标志，温度保持不变，因此分子平均动能不变，C错误；故选A。
二、多选题
9．斯特林发动机是独特的热机，它的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。该发动机工作中经过由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环，被称之为斯特林循环。如图所示，一定质量的理想气体，依次经过A→B→C→D→A循环，对此气体下列说法正确的是（ ）
A．A到B过程，气体放出热量
B．B到C过程，气体分子的平均动能不变
C．C到D过程，温度降低，每个气体分子运动速率都变小
D．D到A过程，气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加
E．经过如图所示的一个斯特林循环过程，气体对外界做的总功为正
【答案】BDE
【解析】A．由题图可知A到B过程，气体体积不变，压强增大，由理想气体状态方程可知，气体温度升高。故温度升高，内能增大，体积不变外界对气体不做功，由热力学第一定律可知，，气体吸热，A错误；B．由题意B到C过程是等温变化，故气体分子的平均动能不变，B正确；C．C到D过程，体积不变，压强减小，由理想气体状态方程可知，温度降低，故分子平均速率减小，但是单个气体分子的运动是随机的，速率可能变大也可能变小，C错误；D．D到A过程，温度不变，容器中气体分子的平均速率不变，体积减小，分子数密度增大，故气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，D正确；E．B到C过程，气体体积增大，气体对外做正功，，做功大小为图像与横坐标围成的面积；D到A过程，气体体积减小，气体对外做负功，，做功大小为图像与横坐标围成的面积，由图像可知，故全过程经过如图所示的一个斯特林循环过程，气体对外界做的总功
即总功为正，E正确。故选BDE。
10．某科研小组为研究气体的变化规律，将一定质量的理想氧气装入密闭汽缸中，改变气体的温度，使气体从状态A变化到状态B，画出其图像如图所示。在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体温度升高，内能增大
B．气体温度升高，外界对气体做功
C．气体吸收热量
D．
E．
【答案】ACE
【解析】设图像的斜率为k，则
根据理想气体状态方程有
即
所以
其中
故
状态A变化到状态B，温度升高，内能增大，又有气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律知，气体肯定吸收热量，故ACE正确，BD错误。故选ACE。
11．如图，内壁光滑竖直放置的绝热汽缸内有一横截面积为S、可自由移动的绝热活塞把气体分成两部分。开始时活塞上下两部分气体的体积相等，温度均为，气体的压强为。现把汽缸缓慢倒置，再缓慢加热气体，当气体的温度升高到T时，活塞恰好回到原来的位置，气体b的温度为。重力加速度为g，则（ ）
A．整个过程中气体b的内能始终保持不变
B．活塞的质量为
C．最终气体a的压强为
D．开始时气体b的压强为
【答案】BC
【解析】A．对气体b，汽缸倒置后，活塞回到原来位置的过程中，体积不断减小，外界对气体做功，而汽缸、活塞均绝热，根据
则
即内能增大，故A错误；BCD．设活塞质量m，对气体b，初末状态相同，则气体b初末状态压强相同
最终气体a压强
对气体a
联立解得
故BC正确，D错误。故选BC。
12．有关下列五幅图像所对应的物理规律，说法正确的是（ ）
A．甲图中，碳颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
B．乙图说明单晶体在不同方向上的微粒排列是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性
C．丙图中，当分子间作用力为零时，分子间的引力、斥力都为零，分子势能最小
D．从丁图可知气体的多数分子的速率在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律
E．将戊图中的隔板抽走，A内气体进入B内，对外不做功，内能不变
【答案】BDE
【解析】A．图中的折线是固体小颗粒在不同时刻的位置的连线，即不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，图中的折线没有规则，说明固体小颗粒的运动是无规则的，水分子的运动是无规则的，故A错误；B．单晶体具有各向异性，是因为内部结构，在不同方向上物质微粒的排列情况不同，故B正确；C．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力大小相等方向相反，合力为零，即分子力为零，但不是分子间的引力和斥力都为零；分子间距离从近距离增大时，分子力先为斥力，后为引力；分子力先做正功，后做负功；故分子势能将先减小后增大，当两个分子间的距离为r0时，分子势能最小，故C错误；D．根据分子运动的统计规律可知，不论温度如何变化，气体分子速率分布规律总表现为“中间多两头少”，速率很大和很小的分子总是少数分子，故D正确；E．绝热容器内的气体与外界没有热传递，即
Q=0
A内气体向真空扩散时气体没有做功，即
W=0
根据热力学第一定律，可得
即气体的内能不变，故E正确。故选BDE。
三、填空题
13．一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙，再到状态丙，其图像如图所示。状态甲分子的平均动能____________（填“大于”、“小于”或“等于”）状态丙分子的平均动能；由状态甲变化到状态乙，再到状态丙，理想气体的内能____________（填“先增加再减小”、“先减小再增加”或“不变”）；由乙到丙，____________（填“吸收”或“放出”）的热量____________（填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 等于 先减小再增加 吸收 大于
【解析】[1]根据理想气体状态方程可知
代入数据可知
因此甲分子的平均动能等于丙分子的平均动能；
[2]从甲到乙的过程中，发生的是等容变化，根据
可知
气体内能减小。
从乙到丙的过程中，发生的是等压变化，根据
可知
该过程中气体的内能增加；
[3] 由乙到丙的过程，气体膨胀，对外做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律
可知吸收热量；
[4]该过程中，对外做的功的值
因此吸收的热量超过1000J。
14．在压强p-T的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收热量为9J。图线AC反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同。则：从状态A到状态C的过程，该气体内能的増量___________；从状态A到状态B的过程，该气体从外界吸收的热量___________。
【答案】 9J 3J
【解析】[1]从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1=0，根据热力学第一定律，有
内能的增量
=9J
[2]从状态A到状态B的过程，气体体积减小，温度升高。该气体内能的增量
=9J
根据热力学第一定律，有
从外界吸收的热量
=3J
15．一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d、e回到状态a。该过程气体变化的p-V图像如图所示。图中ab、de与p轴平行，cd与V轴平行。bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b。气体________（选填“放出"或“吸收"）热量。气体从状态a回到状态a的过程中气体与外界发生热交换的热量为_______J。
【答案】 放出 800
【解析】[1]气体由状态a到状态b，体积不变，不对外界做功，，另外气体压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，因此气体内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放出热量；
[2]气体从状态a回到状态a的过程内能不变，即，由热力学第一定律以及p-V图像的面积可得
16．上海新冠疫情期间，全国各地紧急驰援，某地用卡车装运的物资长途跋涉到达上海。若由于远距离行驶，卡车车胎内的气体（视为理想气体）的温度升高，不考虑车胎体积的变化，则与出发前相比，车胎内的气体的压强___________（填“增大”、“减小”或“不变”）；卡车行驶过程中车胎内的气体___________（填“从外界吸收热量”或“向外界放出热量”）。
【答案】 增大 从外界吸收热量
【解析】[1]卡车车胎内的气体（视为理想气体）的温度升高，不考虑车胎体积的变化，根据理想气体状态方程可知，车胎内的气体的压强增大；
[2]理想气体的温度升高，内能增大，车胎体积不变故气体不做功，根据热力学第一定律可知
车胎内的气体从外界吸收热量。
四、解答题
17．如图所示，P、Q是两个质量和厚度均不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1=30cm2、S2=10cm2，它们之间用一根长为的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度
T1=600K，活塞P下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，己知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。
（1）求活塞静止时汽缸内气体的压强；
（2）若缸内气体的温度逐渐降为T2=300K，已知该过程中缸内气体的内能减小100J，求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q。
【答案】（1）1×105Pa；（2）10cm，120J
【解析】（1）对两个活塞的整体受力分析可得
解得
p=1×105Pa
（2）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则
其中
解得
活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得
其中
解得
Q=-120J
即放出热量为120J。
18．如图所示为一导热性能良好的圆柱形汽缸，用质量为m的活塞封闭一定量的空气，汽缸的横截面积为S，内壁光滑，此时汽缸内封闭空气的高度为h。现将质量M=3m的重物缓慢压在汽缸的活塞上，使活塞再次稳定，此过程汽缸内气体向外界散发的热量为Q。空气可看成理想气体，环境温度保持不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0，求：
（1）此过程活塞对汽缸内气体做的功W；
（2）稳定后活塞下降的距离∆h。
【答案】（1）Q；（2）
【解析】（1）根据热力学第一定律可知，气体温度不变，内能不变，则
W=Q
（2）以封闭气体为研究对象，由玻意耳定律可知
解得
19．如图所示，长方形容器体积为V0＝3L，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左、右两部分，外界温度为27℃时，左、右体积比为1：2。当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0＝1.0×105Pa，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦，求：
（1）活塞刚好移动到容器的正中央时，外界的温度；
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，若左侧容器中气体的内能增加，左边容器内气体吸收的热量。
【答案】（1）450K；（2）60J
【解析】（1）活塞缓慢移动过程中，两侧气体压强相等，因为右侧气体压强始终等于大气压强，故左侧气体经历等压变化，初始状态
末状态
由盖—吕萨克定律可得
解得外界的温度为
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，左边容器中气体对外做功，故右侧气体对活塞做功为
由热力学第一定律可得
20．如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞，汽缸内密封有温度为3T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为外界大气的压强和温度。已知气体的内能与热力学温度的关系为U=kT（k为大于0的已知常量），容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：
（1）缸内气体与大气达到热平衡时的体积V1；
（2）在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。
【答案】（1）V1=0.4V；（2）Q=0.6p0V＋1.5kT0
【解析】（1）在气体由压强p=1.2p0到p0的过程中，V不变，温度由3T0变为T1，由查理定律得
=
解得
T1=2.5T0
在气体温度由T1变为T0的过程中，气体体积由V减小
到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得
解得
V1=0.4V
（2）活塞下降过程中，外界对气体做的功为
W=p0（V-V1）
在这一过程中，气体内能的变化量为
ΔU=k（T0-T1）
由热力学第一定律得
ΔU=W+Q
汽缸内气体放出的热量为
Q=0.6p0V＋1.5kT0.
21．一定质量的理想气体p-V图像如图所示，在A、B、C处的温度分别为、、，已知理想气体温度和分子平均动能的关系为，其中a为比例系数。求：
（1）气体从A到B过程与从C到D过程对外做功大小的比值；
（2）气体从B到C过程与从D到A过程与外界交换的热量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由图可知气体从B到C过程为等容变化，因此
压强之比为
根据体p-V图像的面积表示气体做的功可知，气体从A到B过程与从C到D过程对外做功大小之比为
（2）由图可知气体从D到A过程为等容变化，则
因此
两过程温度差之比为
因气体从B到C过程与从D到A过程为等容变化，气体均不做功，根据热力学第一定律可得气体与外界交换的热量等于内能的变化量，由于气体体积不变，分子势能不变化，因此气体内能的变化量等于气体平均动能的变化量，又因
可得
22．如图所示，质量为m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。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。
（1） 若该气体摩尔质量为M，气体在A状态时的体积为V0，在B状态时压强为A状态时的，求气体在B状态时单位体积内的分子数。（已知阿伏加德罗常数NA）
（2） 若A→B过程中吸收的热量为Q1，C→D过程中放出的热量为Q2，求卡诺热机的效率。（热机效率为气体对外做的净功与从高温热源吸收热量的比值）
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1） 分子总数
A→B等温变化
pAV0＝pBVB
得
（2） 设整个循环过程中对外做功为W，由整个过程
ΔU＝0
热力学第一定律
ΔU＝Q1－Q2－W
得
W＝Q1－Q2
所以效率
高考物理一轮复习策略
首先，要学会听课：
1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;
2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次，要学会记忆：
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：
一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
第二十三章 热力学定律分层训练
课标解读
1. 知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。
2. 理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。
3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。
基础过关练
考点一：热力学第一定律
1．如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法错误的是（ ）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
【答案】A
【解析】根据理想气体状态方程可知，P-T图像中过原点的直线表示等容变化，并且与原点连线斜率越小，体积越大。A．从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错误符合题意；B．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小（降温），就一定要伴随放热的过程，故B正确不符合题意；C．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，故C正确不符合题意；D．气体从状态b到状态a
是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D正确不符合题意。故选A。
2．恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中（ ）
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
【答案】D
【解析】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据
可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律
其中
可知
气泡从外界吸热，故D正确，ABC错误。故选D。
3．如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物。则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体（ ）
A．分子平均动能变小
B．每个气体分子速率都增大
C．从外界吸热，气体内能增加
D．分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加
【答案】D
【解析】AC．迅速下压过程中，外界对气体做功，由于气体变化经历时间极短，来不及与外界发生热交换，可近似认为是绝热过程，根据热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，分子平均动能变大，故AC错
误；B．由于温度是大量分子整体表现出来的性质，并不能说明单个分子的状态，所以并不是每个气体分子速率都增大，故B错误；D．气体体积减小，单位体积内分子数增多，且分子平均动能增大，所以分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加，故D正确。故选D。
考点二：热力学第二定律
1．下列说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体吸收热量，分子的平均动能一定增大
C．第二类永动机没有违反能量守恒定律
D．空调既能制热又能制冷，说明自发条件下热传递可以逆向
【答案】C
【解析】A．由热力学第一定律知，物体放出热量的同时如果外界对物体做功，物体内能可能增大或不变，A错误；B．由热力学第一定律知，物体吸热的同时如果在对外做功，内能可能减小，则分子平均动能减小，B错误；C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，C正确；D．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，在有外界做功的条件热传递可以逆向，D错误。故选C。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．两分子靠近的过程中，分子力做正功
B．室内空气越干燥，相对湿度越大
C．热量不能从高温热源传递到低温热源
D．布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中的运动，属于机械运动
【答案】D
【解析】A．如果分子间距离始终大于平衡距离，靠近时，分子力做正功，如果间距始终小于平衡距离，靠近时，分子力做负功，如果间距先大于平衡距离后小于平衡距离，靠近时，先做正功后做负功，故A错误；
B．相对湿度，指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比。也就是指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比，空气越干燥，这个比值越小，相对湿度越小，故B错误；C．根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温热源传递到低温热源，故C错误；D．布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中受到液体分子或气体分子碰撞的不平衡性，而导致的无规则运动，属于机械运动，故D正确；故选D。
3．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能
B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
C．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小
D．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小
【答案】A
【解析】A．根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A正确；B．若分子间距离从平衡距离开始增大，则分子间作用力先增大后减小；若分子间距离始终小于平衡距离，则分子间作用力始终表现为斥力，则当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；C．气体的压强和单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数和气体分子的平均动能有关，所以若单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小，故C错误；D．因为气体分子不是紧密排列的，所以根据阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，只能估算出每个气体分子所占据的平均空间体积，无法估算该种气体分子体积的大小，故D错误。故选A。
4．下面说法正确的是（ ）
A．罗老师新车上的汽油发动机，在一定条件下可以将汽油燃烧释放的热能全部转化为车的动能
B．唐同学用打气筒给篮球打气，充满后难以继续打进是因为篮球内气体分子间的斥力大于唐同学打气的压力
C．刘老师写毛笔字时不小心将一大团墨汁滴落在最后一字上，他拿来粉笔将墨汁吸干，这是利用了毛细现象
D．课间跑步时同学们感觉很热是因为跑起来有速度后，人体内所有分子跟随人一起运动，分子动能增大，体温就会升高
【答案】C
【解析】A．根据热力学第二定律可知，不可能将汽油燃烧释放的热能全部转化为车的动能，A错误；B．唐同学用打气筒给篮球打气，充满后难以继续打进是因为篮球内的气体压强增加了，要将打气筒的气体继续压入篮球内部需要将气筒内的气体压缩到更小的体积，才能产生更大的气压，故很难继续打进，B错误；C．刘老师写毛笔字时不小心将一大团墨汁滴落在最后一字上，他拿来粉笔将墨汁吸干，这是利用了毛细现象，C正确；D．课间跑步时同学们感觉很热是因为人体运动时候肌肉会产生不断收缩和舒张，收缩和舒张都要做功，从而产生热量，使人感觉到热，D错误；故选C。
能力提升练
一、单选题
1．一定质量的理想气体从状态a开始经，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为、、。则下列说法正确的是（ ）
A．状态a与状态b的温度之比为2：1
B．状态c与状态b的温度之比为1：3
C．a→b过程，内能先减小后增大
D．b→c过程，气体吸收热量，对外做功，内能增大
【答案】D
【解析】AB．根据理想气体方程
解得
，
故AB错误；C．作出a、b两点的等温线，温度先增大后减小，所以内能先增大后减小，故C错误；D．b→c过程，温度升高，则内能增大，又由于体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律
可知，气体吸收热量，故D正确。故选D。
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（ ）
A．过程中气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B．过程中气体的压强减小，气体分子的数密度也减小
C．过程中分子的平均动能减小
D．过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功
【答案】D
【解析】A．过程为等压变化，体积增大，温度升高，分子平均动能增大，则气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故A错误；B．过程为等容过程，温度降低，则压强减小，体积不变，则气体分子的数密度不变，故B错误；C．过程为等温过程，则分子平均动能不变，故C错误；D．A→B过程中气体体积变化等于C→A过程中气体体积变化，C→A过程中气体平均压强小于A→B过程中的平均压强，根据W=pΔV可知，A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D正确。故选D。
3．2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为，工作人员装入稀释过的药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为，体积为的气体，此时大气压强为，当壶内压强增大到时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（ ）
A．工作人员共打气9次
B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
C．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
D．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量
【答案】B
【解析】A．设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有
解得
故A错误；BC．打开阀门后，根据玻意耳定律有
解得，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误；D．由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律
可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误。故选B。
4．下列说法正确的是（ ）
A．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的
B．一种物质密度为，每个分子的体积为，则单位质量的这种物质具有的分子数为
C．一定质量的气体，在压强不变时，单位时间内分子与容器内壁的碰撞次数随温度降低而减少
D．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时两物体的内能一定相同
【答案】A
【解析】A．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，故A正确；B．如果该物质是气体，因为分子之间有间隙，所以不是每个分子的质量，即单位质量的这种物质具有的分子数不是，故B错误；C．由压强的微观解释，温度降低，分子平均动能减小，单个分子撞击容器壁产生的撞击力减小，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必增加，故C错误；D．物体的内能与物质的量、温度、体积、物态等有关，所以相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时温度一定相同，而内能可能不同，故D错误。故选A。
5．2022年4月16号上午，神舟13号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A．气闸舱B中的气体可能自发的全部回到A中
B．气体对外做功，平衡后气体内能减小
C．气体对外不做功，平衡后气体温度降低
D．气体体积变大，平衡后压强变小
【答案】D
【解析】A．根据熵增加原理可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，所以气闸舱B中的气体不可能自发的全部回到A中，故A错误；BC．该过程为自由扩散，没有对外做功，又因整个系统与外界没有热交换，则根据热力学第一定律
可知，平衡后气体内能不变，温度不变，故BC错误；D．根据理想气体状态方程
可知气体温度不变，体积增大，则压强减小，故D正确。故选D。
6．国家速滑馆（又名“冰丝带”）是北京 2022 年冬奥会冰上运动的主场馆，为确保运动项目的顺利完成，需要对场馆内降温。若将场馆内的空气看做理想气体，已知降温前场馆内、外的温度均为7℃，降温后场馆内温度为－8℃，该过程中场馆内气体压强不变。以下说法正确的是（ ）
A．场馆内空气质量不变
B．场馆内空气的热量是由场馆内自发传递到场馆外的
C．场馆内所有空气分子的分子动能都减小
D．场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多
【答案】D
【解析】A D．从气体压强微观方面解释，温度降低，分子平均动能减小，单位体积内的分子数增大，场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多，从而使压强维持不变。单位体积内的分子数增大，所以场馆内空气质量变大。A错误，D正确。B．由热力学第二定律，场馆内空气的热量是不可能自发由场馆内传递到场馆外。B错误；C．温度降低，分子平均动能减小，并不是场馆内所有空气分子的分子动能都减小。C错误。故选D。
7．下列说法正确是（ ）
A．晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能增大，内能增加
B．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现
C．第一类永动机和第二类永动机都因违背了能量守恒定律而不可能实现
D．一杯水里放几粒食盐，过一段时间水都变咸了，是由于食盐分子做布朗运动造成的
【答案】B
【解析】A．晶体熔化时吸收热量，温度不变，所以分子的平均动能也不变，A错误；
B．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现，B正确；C．第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，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，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化，则这两类永动机都不可能制成，C错误；D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸，这是食盐分子的扩散现象，D错误。故选B。
8．水枪是同学们喜爱的玩具，某种气压式水枪储水罐如图所示。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。若储水罐内气体可视为理想气体，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．从外界吸收热量 B．压强变大
C．分子平均动能变大 D．内能变大
【答案】A
【解析】AD．喷水的过程中，气体对外做功，温度保持不变即内能不变，根据热力学第一定律
可知气体从外界吸收热量，A正确，D错误；B．气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知，气体体积膨胀，压强减小，B错误；C．温度是分子平均动能的标志，温度保持不变，因此分子平均动能不变，C错误；故选A。
二、多选题
9．斯特林发动机是独特的热机，它的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。该发动机工作中经过由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环，被称之为斯特林循环。如图所示，一定质量的理想气体，依次经过A→B→C→D→A循环，对此气体下列说法正确的是（ ）
A．A到B过程，气体放出热量
B．B到C过程，气体分子的平均动能不变
C．C到D过程，温度降低，每个气体分子运动速率都变小
D．D到A过程，气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加
E．经过如图所示的一个斯特林循环过程，气体对外界做的总功为正
【答案】BDE
【解析】A．由题图可知A到B过程，气体体积不变，压强增大，由理想气体状态方程可知，气体温度升高。故温度升高，内能增大，体积不变外界对气体不做功，由热力学第一定律可知，，气体吸热，A错误；B．由题意B到C过程是等温变化，故气体分子的平均动能不变，B正确；C．C到D过程，体积不变，压强减小，由理想气体状态方程可知，温度降低，故分子平均速率减小，但是单个气体分子的运动是随机的，速率可能变大也可能变小，C错误；D．D到A过程，温度不变，容器中气体分子的平均速率不变，体积减小，分子数密度增大，故气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，D正确；E．B到C过程，气体体积增大，气体对外做正功，，做功大小为图像与横坐标围成的面积；D到A过程，气体体积减小，气体对外做负功，，做功大小为图像与横坐标围成的面积，由图像可知，故全过程经过如图所示的一个斯特林循环过程，气体对外界做的总功
即总功为正，E正确。故选BDE。
10．某科研小组为研究气体的变化规律，将一定质量的理想氧气装入密闭汽缸中，改变气体的温度，使气体从状态A变化到状态B，画出其图像如图所示。在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气体温度升高，内能增大
B．气体温度升高，外界对气体做功
C．气体吸收热量
D．
E．
【答案】ACE
【解析】设图像的斜率为k，则
根据理想气体状态方程有
即
所以
其中
故
状态A变化到状态B，温度升高，内能增大，又有气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律知，气体肯定吸收热量，故ACE正确，BD错误。故选ACE。
11．如图，内壁光滑竖直放置的绝热汽缸内有一横截面积为S、可自由移动的绝热活塞把气体分成两部分。开始时活塞上下两部分气体的体积相等，温度均为，气体的压强为。现把汽缸缓慢倒置，再缓慢加热气体，当气体的温度升高到T时，活塞恰好回到原来的位置，气体b的温度为。重力加速度为g，则（ ）
A．整个过程中气体b的内能始终保持不变
B．活塞的质量为
C．最终气体a的压强为
D．开始时气体b的压强为
【答案】BC
【解析】A．对气体b，汽缸倒置后，活塞回到原来位置的过程中，体积不断减小，外界对气体做功，而汽缸、活塞均绝热，根据
则
即内能增大，故A错误；BCD．设活塞质量m，对气体b，初末状态相同，则气体b初末状态压强相同
最终气体a压强
对气体a
联立解得
故BC正确，D错误。故选BC。
12．有关下列五幅图像所对应的物理规律，说法正确的是（ ）
A．甲图中，碳颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
B．乙图说明单晶体在不同方向上的微粒排列是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性
C．丙图中，当分子间作用力为零时，分子间的引力、斥力都为零，分子势能最小
D．从丁图可知气体的多数分子的速率在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律
E．将戊图中的隔板抽走，A内气体进入B内，对外不做功，内能不变
【答案】BDE
【解析】A．图中的折线是固体小颗粒在不同时刻的位置的连线，即不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，图中的折线没有规则，说明固体小颗粒的运动是无规则的，水分子的运动是无规则的，故A错误；B．单晶体具有各向异性，是因为内部结构，在不同方向上物质微粒的排列情况不同，故B正确；C．当分子间距等于r0时，分子间的引力和斥力大小相等方向相反，合力为零，即分子力为零，但不是分子间的引力和斥力都为零；分子间距离从近距离增大时，分子力先为斥力，后为引力；分子力先做正功，后做负功；故分子势能将先减小后增大，当两个分子间的距离为r0时，分子势能最小，故C错误；D．根据分子运动的统计规律可知，不论温度如何变化，气体分子速率分布规律总表现为“中间多两头少”，速率很大和很小的分子总是少数分子，故D正确；E．绝热容器内的气体与外界没有热传递，即
Q=0
A内气体向真空扩散时气体没有做功，即
W=0
根据热力学第一定律，可得
即气体的内能不变，故E正确。故选BDE。
三、填空题
13．一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙，再到状态丙，其图像如图所示。状态甲分子的平均动能____________（填“大于”、“小于”或“等于”）状态丙分子的平均动能；由状态甲变化到状态乙，再到状态丙，理想气体的内能____________（填“先增加再减小”、“先减小再增加”或“不变”）；由乙到丙，____________（填“吸收”或“放出”）的热量____________（填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 等于 先减小再增加 吸收 大于
【解析】[1]根据理想气体状态方程可知
代入数据可知
因此甲分子的平均动能等于丙分子的平均动能；
[2]从甲到乙的过程中，发生的是等容变化，根据
可知
气体内能减小。
从乙到丙的过程中，发生的是等压变化，根据
可知
该过程中气体的内能增加；
[3] 由乙到丙的过程，气体膨胀，对外做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律
可知吸收热量；
[4]该过程中，对外做的功的值
因此吸收的热量超过1000J。
14．在压强p-T的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收热量为9J。图线AC反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同。则：从状态A到状态C的过程，该气体内能的増量___________；从状态A到状态B的过程，该气体从外界吸收的热量___________。
【答案】 9J 3J
【解析】[1]从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1=0，根据热力学第一定律，有
内能的增量
=9J
[2]从状态A到状态B的过程，气体体积减小，温度升高。该气体内能的增量
=9J
根据热力学第一定律，有
从外界吸收的热量
=3J
15．一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d、e回到状态a。该过程气体变化的p-V图像如图所示。图中ab、de与p轴平行，cd与V轴平行。bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b。气体________（选填“放出"或“吸收"）热量。气体从状态a回到状态a的过程中气体与外界发生热交换的热量为_______J。
【答案】 放出 800
【解析】[1]气体由状态a到状态b，体积不变，不对外界做功，，另外气体压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，因此气体内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放出热量；
[2]气体从状态a回到状态a的过程内能不变，即，由热力学第一定律以及p-V图像的面积可得
16．上海新冠疫情期间，全国各地紧急驰援，某地用卡车装运的物资长途跋涉到达上海。若由于远距离行驶，卡车车胎内的气体（视为理想气体）的温度升高，不考虑车胎体积的变化，则与出发前相比，车胎内的气体的压强___________（填“增大”、“减小”或“不变”）；卡车行驶过程中车胎内的气体___________（填“从外界吸收热量”或“向外界放出热量”）。
【答案】 增大 从外界吸收热量
【解析】[1]卡车车胎内的气体（视为理想气体）的温度升高，不考虑车胎体积的变化，根据理想气体状态方程可知，车胎内的气体的压强增大；
[2]理想气体的温度升高，内能增大，车胎体积不变故气体不做功，根据热力学第一定律可知
车胎内的气体从外界吸收热量。
四、解答题
17．如图所示，P、Q是两个质量和厚度均不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1=30cm2、S2=10cm2，它们之间用一根长为的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度
T1=600K，活塞P下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，己知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。
（1）求活塞静止时汽缸内气体的压强；
（2）若缸内气体的温度逐渐降为T2=300K，已知该过程中缸内气体的内能减小100J，求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q。
【答案】（1）1×105Pa；（2）10cm，120J
【解析】（1）对两个活塞的整体受力分析可得
解得
p=1×105Pa
（2）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则
其中
解得
活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得
其中
解得
Q=-120J
即放出热量为120J。
18．如图所示为一导热性能良好的圆柱形汽缸，用质量为m的活塞封闭一定量的空气，汽缸的横截面积为S，内壁光滑，此时汽缸内封闭空气的高度为h。现将质量M=3m的重物缓慢压在汽缸的活塞上，使活塞再次稳定，此过程汽缸内气体向外界散发的热量为Q。空气可看成理想气体，环境温度保持不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0，求：
（1）此过程活塞对汽缸内气体做的功W；
（2）稳定后活塞下降的距离∆h。
【答案】（1）Q；（2）
【解析】（1）根据热力学第一定律可知，气体温度不变，内能不变，则
W=Q
（2）以封闭气体为研究对象，由玻意耳定律可知
解得
19．如图所示，长方形容器体积为V0＝3L，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左、右两部分，外界温度为27℃时，左、右体积比为1：2。当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0＝1.0×105Pa，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦，求：
（1）活塞刚好移动到容器的正中央时，外界的温度；
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，若左侧容器中气体的内能增加，左边容器内气体吸收的热量。
【答案】（1）450K；（2）60J
【解析】（1）活塞缓慢移动过程中，两侧气体压强相等，因为右侧气体压强始终等于大气压强，故左侧气体经历等压变化，初始状态
末状态
由盖—吕萨克定律可得
解得外界的温度为
（2）活塞移动到容器正中央的过程中，左边容器中气体对外做功，故右侧气体对活塞做功为
由热力学第一定律可得
20．如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞，汽缸内密封有温度为3T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为外界大气的压强和温度。已知气体的内能与热力学温度的关系为U=kT（k为大于0的已知常量），容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：
（1）缸内气体与大气达到热平衡时的体积V1；
（2）在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。
【答案】（1）V1=0.4V；（2）Q=0.6p0V＋1.5kT0
【解析】（1）在气体由压强p=1.2p0到p0的过程中，V不变，温度由3T0变为T1，由查理定律得
=
解得
T1=2.5T0
在气体温度由T1变为T0的过程中，气体体积由V减小
到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得
解得
V1=0.4V
（2）活塞下降过程中，外界对气体做的功为
W=p0（V-V1）
在这一过程中，气体内能的变化量为
ΔU=k（T0-T1）
由热力学第一定律得
ΔU=W+Q
汽缸内气体放出的热量为
Q=0.6p0V＋1.5kT0.
21．一定质量的理想气体p-V图像如图所示，在A、B、C处的温度分别为、、，已知理想气体温度和分子平均动能的关系为，其中a为比例系数。求：
（1）气体从A到B过程与从C到D过程对外做功大小的比值；
（2）气体从B到C过程与从D到A过程与外界交换的热量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由图可知气体从B到C过程为等容变化，因此
压强之比为
根据体p-V图像的面积表示气体做的功可知，气体从A到B过程与从C到D过程对外做功大小之比为
（2）由图可知气体从D到A过程为等容变化，则
因此
两过程温度差之比为
因气体从B到C过程与从D到A过程为等容变化，气体均不做功，根据热力学第一定律可得气体与外界交换的热量等于内能的变化量，由于气体体积不变，分子势能不变化，因此气体内能的变化量等于气体平均动能的变化量，又因
可得
22．如图所示，质量为m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。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。
（1） 若该气体摩尔质量为M，气体在A状态时的体积为V0，在B状态时压强为A状态时的，求气体在B状态时单位体积内的分子数。（已知阿伏加德罗常数NA）
（2） 若A→B过程中吸收的热量为Q1，C→D过程中放出的热量为Q2，求卡诺热机的效率。（热机效率为气体对外做的净功与从高温热源吸收热量的比值）
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1） 分子总数
A→B等温变化
pAV0＝pBVB
得
（2） 设整个循环过程中对外做功为W，由整个过程
ΔU＝0
热力学第一定律
ΔU＝Q1－Q2－W
得
W＝Q1－Q2
所以效率
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