2022届高考物理一轮复习专题92气体状态变化和热力学定律练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题92气体状态变化和热力学定律练习含解析，共9页。
A．布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B．摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同
C．当一个物体加速运动时，其内能不一定增加
D．随着高科技的发展，第二类永动机可能被发明，因为这不违背能的转化及守恒定律
E．当两个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加
2．[2021·唐山模拟](多选)缸内封闭着一定质量的理想气体，以下说法正确的是( )
A．外界向气体发生热传递，气体的内能一定增加
B．不可能把热从低温气体传到高温气体而不产生其他影响
C.如果保持气体温度不变，当压强增大时，气体的密度一定增大
D．若气体体积不变，温度升高，单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多
E．该气缸做加速运动时，气缸内气体温度一定升高
3．[2021·绵阳月考](多选)关于热力学知识，下列说法正确的是( )
A．无论用什么方式都不可能使热量从低温物体向高温物体传递
B．一定质量的理想气体做绝热膨胀，则气体的内能减少
C．温度降低，物体内所有分子运动速率一定减小
D．扩散现象是分子热运动的表现
E．气体对容器的压强是由大量分子对容器不断碰撞而产生的
4．[2021·江西重点中学摸底](多选)下列有关自然现象说法正确的是( )
A．荷叶上的露珠几乎呈球形是由于表面张力的作用
B．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均速率不同
C．空气泡从恒温水中升起，应该放出热量
D．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传向高温物体
E．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
5．[2021·石家庄质检](多选)下列说法正确的是( )
A．第二类永动机违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律
B．被踩扁的乒乓球(表面没有开裂)放在热水里浸泡，恢复原状的过程中，球内气体对外做正功的同时会从外界吸收热量
C．由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
D．两个分子间分子势能减小的过程中，两分子间的相互作用力可能减小
E．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动
6．[2021·深圳市调研](多选)下列说法中正确的是( )
A．液晶具有流动性，其光学性质表现为各向异性
B．太空舱中的液滴呈球状是由于完全失重情况下液体表面张力的作用
C．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
D．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它违反了能量守恒定律
E．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
7．[2021·武汉市调研](多选)关于热现象，下列说法正确的是( )
A．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子的直径(也就是单层油酸分子组成的油膜的厚度)等于一小滴溶液中纯油酸的体积与它在水面上摊开的面积之比
B．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，它们都随距离的增大而减小，当两个分子的距离为r0时，引力与斥力大小相等，分子势能最小
C．物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是从各向异性或各向同性来判断
D．如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功，ΔU表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为Q＝ΔU＋W
E．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，这样的热机的效率可以达到100%
8．[2021·大连测试](多选)下面说法中正确的是( )
A．悬浮在液体中的颗粒越大，受周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显
B．热量、功和内能三者的单位相同，所以它们的物理意义也相同
C．封闭系统中，气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
D．电冰箱工作时既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律
E．水的饱和汽压会随温度的升高而增大
9．[情境创新](多选)如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金从热水中吸收的热量
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
E．叶片在热水中吸收的热量一定大于水和转轮获得的动能
10．(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是( )
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
E．状态d的压强比状态b的压强小
11．[2021·全国甲卷(节选)]如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积－温度(V－t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0＝－273.15℃；a为直线Ⅰ上的一点．由图可知，气体在状态a和b的压强之比eq \f(pa,pb)＝________；气体在状态b和c的压强之比eq \f(pb,pc)＝________．
12．[2021·广东卷(节选)]为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示．某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105Pa.护士把注射器内横截面积为0.3cm2、长度为0.4cm、压强为1.0×105Pa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强．
13.
[2021·甘肃河西五市联考]一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成．活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L＝0.5m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动．A、B的截面积分别为SA＝40cm2，SB＝20cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为p0＝1.0×105Pa的大气．当气缸内气体温度为T1＝525K时两活塞静止于如图所示的位置．
(ⅰ)现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处？
(ⅱ)若在此变化过程中气体共向外放热500J，求气体的内能变化了多少？
14.
[2021·昆明摸底]一定质量的理想气体，状态从A→B→C→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，气体在状态C时温度为TC＝300K，求：
(ⅰ)气体在状态A时的温度TA，并判断A、B状态温度的高低；
(ⅱ)若气体在A→B过程中吸热500J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？
15．[2021·湖南卷(节选)]小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示．导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600g、截面积S＝20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1200g的铁块，并将铁块放置到电子天平上．当电子天平示数为600.0g时，测得环境温度T1＝300K．设外界大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2.
(ⅰ)当电子天平示数为400.0g时，环境温度T2为多少？
(ⅱ)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？
专题92 气体状态变化和热力学定律
1．BCE 布朗运动指悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动，A错误；第二类永动机违反热力学第二定律，故第二类永动机不能制成，D错误；故选BCE.
2．BCD 由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，A错误；由热力学第二定律可知，不可能把热从低温气体传到高温气体而不产生其他影响，B正确；由理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C可知，当气体保持温度不变时，增大压强时，气体体积减小，则气体密度一定增大，C正确；气体体积不变，单位体积内分子数不变，当温度升高时，分子平均动能增大，因此单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子数增多，D正确；气缸做加速运动时，如果同时发生热传递，气缸内气体温度不一定升高，E错误．
3．BDE 4.ABE 5.ABD 6.ABE 7.ABD
8．CDE 悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动越不明显，A错误；热量、功和内能三者的单位虽然相同，但它们的物理意义不相同，B错误；由热力学第二定律知封闭系统中，气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，C正确；电冰箱工作时既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律，D正确；水的饱和汽压会随温度的升高而增大，E正确．
9．BDE 转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误；要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，是从热水中吸收的热量，故B正确；转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，也一定大于水和转轮获得的动能，故DE正确．
10．BDE 过程①是等容升温过程，由eq \f(pa,Ta)＝eq \f(pb,Tb)，可知压强逐渐增大，A错误；过程②中气体膨胀，故气体对外界做功，B正确；过程④为等容降温过程，气体向外放出热量，C项错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以状态c、d的内能相等，D正确；由理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C得p＝Ceq \f(T,V)，由题图可知eq \f(Tb,Vb)>eq \f(Td,Vd)，则pb>pd，E正确．
11．1 eq \f(V2,V1)
解析：由图像可得eq \f(Va,（273.15＋ta）K)＝eq \f(Vb,（273.15＋t1）K)，图中两直线Ⅰ和Ⅱ表明气体发生等压变化，即状态a和状态b压强相等，即eq \f(pa,pb)＝1；由玻意耳定律可知，在纵轴与两直线交点所对应状态下(温度相同)，有pbV1＝pcV2，即eq \f(pb,pc)＝eq \f(V2,V1).
12．1.3×105Pa
解析：未向药瓶内注入气体前，药瓶内气体的压强p1＝1.0×105Pa，
体积V1＝0.4mL，
注射器内气体的压强p0＝1.0×105Pa，体积V0＝0.3×0.4mL＝0.12mL，
将注射器内气体注入药瓶后，药瓶内气体的体积V2＝V1＝0.4mL，设压强为p2，
根据玻意耳定律有p1V1＋p0V0＝p2V2，解得p2＝1.3×105Pa.
13．(ⅰ)300K (ⅱ)减少200J
解析：(ⅰ)活塞向右缓慢移动过程中，气体发生等压变化
由盖—吕萨克定律有eq \f(3LSA＋LSB,T1)＝eq \f(4LSB,T2)
代入数值得T2＝300K时活塞A恰好移到两筒连接处
(ⅱ)活塞向右移动过程中，外界对气体做功
W＝p0·3L(SA－SB)＝1×105×3×0.5×(4×10－3－2×10－3)J＝300J
由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝300J－500J＝－200J
即气体的内能减少200J
14．(ⅰ)TB＞TA (ⅱ)增加 ΔU＝200J
解析：(ⅰ)从A到C，根据理想气体的状态方程可知eq \f(pCVC,TC)＝eq \f(pAVA,TA)
解得TA＝300K
eq \f(pCVC,TC)＝eq \f(pBVB,TB)
解得TB＝600K
TB>TA
(ⅱ)气体从A到B过程压强不变
W＝－pΔV
由热力学第一定律得
ΔU＝Q＋W
解得ΔU＝200J
15．(ⅰ)297K (ⅱ)309K
解析：(ⅰ)整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0g时，细绳对铁块的拉力大小F1＝m2g－6N，根据牛顿第三定律可知右端细绳对轻杆的拉力大小为F1，对轻杆根据平衡条件可得左端细绳对轻杆的拉力大小也为F1，根据牛顿第三定律可知左端细绳对活塞向上的拉力大小为F1，
对活塞根据平衡条件有F1＋p1S＝p0S＋m1g，解得p1＝p0，
当电子天平的示数为400.0g时，右端细绳对铁块的拉力大小F2＝m2g－4N，
同理，对活塞有F2＋p2S＝p0S＋m1g，解得p2＝0.99×105Pa，
由查理定律得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)，解得T2＝297K.
(ⅱ)分析可知，气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有p3S＝p0S＋m1g，解得p3＝1.03×105Pa，
由查理定律得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p3,Tmax)，解得最高温度Tmax＝309K．