2024届高考物理一轮复习专题十三热学第3讲热力学定律、能量守恒练习含答案

第3讲　热力学定律、能量守恒

知识巩固练

1.(2022年郑州模拟)(多选)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，一个物体的内能增加，必定有其他物体对它做功或向它传递热量

B.根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体

C.一定质量的理想气体压强不变，温度升高，单位时间气体分子对容器壁碰撞次数一定增大

D.一定质量的理想气体压强不变，体积增大，气体一定放出热量

【答案】AB　

【解析】根据热力学第一定律，一个物体的内能增加，必定有其他物体对它做功或向它传递热量，A正确；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，B正确；一定质量的理想气体压强不变，温度升高，气体分子的平均动能增大，单位时间气体分子对容器壁碰撞次数一定减少，C错误；一定质量的理想气体，保持压强不变，当体积增大时，根据理想气体状态方程＝C可知，温度升高，则气体的内能增加，气体对外界做功，根据热力学第一定律得知气体吸热，D错误.

2.(2022年淄博模拟)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成.开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示.在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体(　　)

A.对外做正功，分子的平均动能减小

B.对外做正功，内能增大

C.对外做负功，分子的平均动能增大

D.对外做负功，内能减小

【答案】A

3.一定质量的页岩气(可看作理想气体)状态发生了一次循环变化，其压强 p随热力学温度T变化的关系如图所示，O、a、b在同一直线上，bc与横轴平行.则(　　)

A.a到b过程，气体的体积减小

B.a到b过程，气体的体积增大

C.b到c过程，气体从外界吸收热量

D.b到c过程，气体向外界放出热量

【答案】C　

【解析】ab是过原点的倾斜的直线，表示气体发生等容变化，即气体的体积不变，故A、B错误；b到c过程，气体发生等压变化，温度升高，内能增大，根据理想气态方程＝C可知气体的体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W 可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误.

综合提升练

4.(2022年辽宁卷)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(　　)

A.对外界做正功  B.压强保持不变

C.向外界放热   D.内能减少

【答案】A　

【解析】理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；由题图V－T图像可知V＝V0＋kT，根据理想气体的状态方程有＝C，联立有p＝，可看出T增大，p增大，B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；理想气体从状态a变化到状态b，A、D可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C错误.

5.(2022年河北卷)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球.容器内温度处处相同.气球内部压强大于外部压强.气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将________(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将________(填“升高”“降低”或“不变”). 

【答案】增大　升高　

【解析】假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，容器中气球外部气体的压强将增大.当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外部气体绝热压缩，与外界无热交换，即Q＝0，外界对气体做功，即W＞0，根据绝热情况下的热力学第一定律ΔU＝W，可知气体内能增加，温度T升高.

6.(2022年山东模拟)如图所示是某种家庭便携式喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为2 L，工作人员装入稀释过的1.2 L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1 atm，体积为0.1 L的气体，此时大气压强为1 atm，当壶内压强增大到2 atm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0.4 L

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0.1 L

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】设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有1 atm×(2 L－1.2 L)＋n·1 atm×0.1 L＝2 atm×(2 L－1.2 L)，解得n＝8，故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有2 atm×(2 L－1.2 L)＝1 atm×V气，解得V气＝1.6 L，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6 L，则壶内剩余消毒液的体积为0.4 L，B正确，C错误；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ΔU＝Q＋W，可知气体对外做的功等于从外界吸收的热量，D错误.