江苏版高考物理一轮复习课时分层作业41热力学定律与能量守恒定律含答案

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题组一 热力学第一定律与能量守恒定律
1．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．若气体的温度降低，则每个气体分子的运动速率一定减小
B．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞而产生的
C．体积不变，压强增大的过程，气体一定吸收热量，内能不一定增大
D．若气体内能增加，则一定从外界吸收热量
2．吸盘挂钩的工作原理可以这样简述：使用时如图甲所示，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，吸盘中的空气被挤出一部分。然后如图乙所示，将锁扣扳下，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。吸盘内气体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中吸盘内气体的温度保持不变，则在拉起吸盘后的描述不正确的是( )
甲 乙
A．吸盘内气体的压强比拉起前气体的压强小
B．吸盘内空气的密度不变
C．吸盘内气体的内能不变
D．此过程中吸盘内的气体要吸收热量
3.在某卫星内进行制造泡沫铝的实验。给金属铝加热，使之熔化成液体，在液体中通入氢气，液体内将会产生大量气泡，冷凝液体，将会得到带有微孔的泡沫铝，样品如图所示。下列说法中正确的是( )
泡沫铝放大图
A．液态铝内的气泡呈球状，说明液体表面分子间只存在引力
B．液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀
C．在冷凝过程中，气泡收缩，外界对气体做功，气体内能增大
D．泡沫铝是非晶体
题组二 热力学第二定律的理解及应用
4．根据热学中的有关知识，下列说法正确的是( )
A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律
C．把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动
D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能
5．下列叙述和热力学定律相关，其中不正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．能量耗散过程中能量守恒
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
题组三 热力学第一定律与图像的综合应用
6.(2022·泰州等江苏7市高三第三次调研测试)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C、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。这就是热机的“卡诺循环”则( )
A．A→B过程说明，热机可以从单一热源吸热对外做功而不引起其它变化
B．B→C过程中，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量增大
C．C→D过程中，气体的内能增大
D．整个循环过程中，气体从外界吸收热量
7.(2021·江苏省新高考适应性考试)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
8.(2023·江苏南京高三开学考试)如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形汽缸直立在水平地面上，容积为2V0，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的某理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从汽缸中顶出。现活塞位于汽缸中央，此时该气体温度为T0、密度为ρ，已知摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，大气压强为p0，汽缸密封良好。
(1)求汽缸内气体分子的总个数N；
(2)现利用电阻丝对气体缓慢加热，使活塞缓慢上升，求气体温度升高到3T0时的压强p；
(3)该气体温度升高到3T0过程中，吸收的热量为Q，求此过程中气体内能的变化量ΔU。
9.封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，则下列说法正确的是( )
A．由状态A变到状态B过程中，气体放出热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
10.(2023·江苏海门月考)如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中汽缸内的气体( )
A．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多
B．气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因
C．气体分子的无规则运动加剧
D．气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量
11.一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p-V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是( )
A．a→b是等温过程
B．a→b过程中气体吸热
C．a→c过程中状态b的温度最低
D．a→c过程中外界对气体做正功
12.如图所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，汽缸质量M＝200 kg，活塞横截面积S＝100 cm2，此时缸内气体的温度为27 ℃，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气，忽略汽缸壁和活塞的厚度，大气压恒为p0＝1.0×105 Pa，重力加速度为g＝10 m/s2。求：
(1)汽缸内气体的压强p1；
(2)缸内气体的温度升高到多少摄氏度时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？
13.如图所示，开口处装有固定卡环且导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，横截面积为S。厚度不计的活塞可以在汽缸内自由滑动，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，开始时活塞与汽缸底部之间的距离为L，气体的热力学温度为2T0(T0为环境的热力学温度)，压强为2p0(p0为大气压强)，由于缸内气体缓慢散热，最终气体的温度与环境温度相同。已知活塞的质量m＝eq \f(p0S,2g)(g为重力加速度)。
(1)求活塞与汽缸底部之间的最小距离；
(2)若一定质量的理想气体的内能与温度的关系满足 U＝kT(k为大于零的已知常数)，求活塞下移过程中气体吸热还是放热，吸收或者放出的热量为多少？
14.如图，容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为eq \f(1,8)V0和eq \f(1,4)V0。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。
(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；
(2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。