高考物理第一轮总复习全程训练课练35热力学定律与能量守恒

课时训练34 热力学定律与能量守恒一、选择题1．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )A ．在体积不断缓慢增大的过程中，气体一定对外界做功B ．在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功C ．在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D ．在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变解析 当气体的体积增大时，气体对外界做功，当气体的体积减小时，外界对气体做功，故A 正确；根据pV T＝C ，p 增大时，V 不一定变化，故B 错误；在V 减小的过程中，气体可能向外界放热，根据ΔU ＝W ＋Q 可知，内能不一定增大，故C 错误；Q ＝0时，W 不一定为0，ΔU 也不一定为0，故D 错误．答案 A2．下列四幅图的有关说法中，正确的是( )A ．分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力B ．估测单层的油酸分子直径d 的大小时，可把它简化为球形处理C ．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D ．猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功解析 分子间距离为r0时，分子间引力和斥力大小相等，合力为零，选项A 错误；估算分子直径的大小时，一般把固体、液体分子简化为球形，选项B 正确；食盐是晶体，其中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，选项C 正确；猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功，选项D 错误．答案 BC3．下列说法中正确的有( )A ．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B ．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C ．机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功D ．机械功可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械功解析 根据热传递的规律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸收热量传到高温物体，致冷机(例如冰箱和空调)就是这样的装置．但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A 错误、B 正确．一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过程中机械功全部转化为热量．外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械功，例如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C错误、D正确．答案BD4．对热力学第二定律，下列理解正确的是( )A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的C．热量不可能由低温物体传递到高温物体D．第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成解析由热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，由此说明热量由低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他变化，故选项C错误；第二类永动机并不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，即自然界涉及热现象的宏观过程具有方向性，故选项A、D错误，B正确．答案 B5．下列说法中正确的是( )A．满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的B．熵是物体内分子运动无序程度的量度C．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度不变D．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大解析根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A错误；根据熵的定义，选项B正确；保持温度不变向下缓慢压活塞时，将部分饱和水汽转化为液态水，所以饱和水汽的质量减少，但密度不变，选项C正确；当分子间距离增大时，分子间引力和分子间斥力均减小，选项D错误；当分子力表现为斥力，分子间距离减小时，分子力增大，并且分子力做负功，分子势能增大，选项E正确．答案BCE6．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析M向下滑动，气体体积减小，外界对气体做功；又因与外界没有热交换，由热力学第一定律可知：气体的内能增大，A正确，B、C、D错误．答案 A7.[2013·山东卷]下列关于热现象的描述正确的一项是( )A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，A项错误；做功是内能与其他形式的能发生转化，而热传递是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移，所以B项错误；温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，C项正确；单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律，大量分子的集体行为受到统计规律的支配，D项错误．答案 C8.如图所示是一定质量的理想气体的状态变化图线，下列说法正确的是( )A．由状态A变化到状态B，气体分子的平均动能增大B．由状态B变化到状态C，气体密度增大C．由状态A变化到状态C，气体内能不变D．由A经B到C的过程与由A经D到C的过程，气体对外做功相同E．由A经B到C、由A经D到C、由A直接到C的三个过程中，气体均吸热，但是吸热量不同解析由状态A变化到状态B，温度升高，气体分子的平均动能增大，选项A正确；由状态B变化到状态C，气体的体积和质量都不变，密度不变，选项B错误；由状态A变化到状态C，体积和压强均增大，温度升高，内能增大，选项C错误；p－V图线与坐标轴围成的面积表示做的功，图中两过程线下的面积不同，因而做功不同，选项D错误；选项E中的三个过程内能增量相同，但气体对外做功不同，由热力学第一定律可知，吸收热量不同，选项E 正确．答案AE9．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，内能减小解析开箱时汽缸内气体膨胀，对外做功，气体与外界无热交换即Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q.知ΔU<0，内能减少；因忽略气体分子间相互作用，无分子势能，所以气体温度降低，分子的平均动能减少，故答案为A.答案 A10.如图所示，一绝热容器被隔板K 隔开成a 、b 两部分，已知a 内有一定量的稀薄气体，b 内为真空．抽开隔板K 后，a 内气体进入b ，最终达到平衡状态．在此过程中，( )A ．气体对外界做功，内能减少B ．气体不做功，内能不变C ．气体压强变小，温度降低D ．气体压强变小，温度不变解析 本题考查热力学第一定律，气体的压强的微观解释，气体的内能等知识点．b 室为真空，则a 气体体积膨胀对外不做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，在绝热时，气体的内能不变，A 项错，B 项对．又气体是稀薄气体，则只有动能，因此气体的温度不变，由pV T＝C 知，气体的压强减小，C 项错，D 项对．答案 BD二、非选择题 11.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，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，活塞上升，气体体积加倍，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度为g ，不计活塞与气缸的摩擦．(1)求加热过程中气体的内能增加量；(2)现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度．解析 (1)取活塞为研究对象，由受力平衡得p ＝p0＋mg S气体对外做功W ＝pSh由热力学第一定律得ΔU ＝Q －W解得ΔU ＝Q －(p0S ＋mg)h(2)设温度为T1时的气体状态为初状态，此时体积为V1、压强为p ＝p0＋mg S活塞回到原位置时，气体状态为末状态，则压强为p2＝p0＋＋S体积为V2＝V12、温度为T2 由理想气体状态方程得pV1T1＝p2V2T2解得T2＝12⎣⎢⎡⎦⎥⎤1＋m0g p0S ＋mg T1 答案 见解析 12.如图所示，导热材料制成的截面积相等，长度均为45 cm 的气缸A 、B 通过带有阀门的管道连接．初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C 位于B 内左侧，在A 内充满压强pA ＝2.8×105 Pa 的理想气体，B 内充满压强pB ＝1.4×105 Pa 的理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温不变．现打开阀门，求：(1)平衡后活塞向右移动的距离和B 中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B 内气体是吸热还是放热(简要说明理由)．解析 (1)对于A 中气体，有pALS ＝p(L ＋x)S对于B 中气体，有pBLS ＝p(L －x)S得x ＝15 cmp ＝2.1×105 Pa(2)活塞C 向右移动，对B 中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，故B 中气体放热． 答案 见解析 13.如图所示，一弹簧竖直悬挂着某气缸的活塞，使气缸悬空静止，活塞与气缸间无摩擦且不漏气，缸壁导热性能良好．已知气缸重为G ，活塞截面积为S ，外界大气压强为p0，环境温度为T ，活塞与缸底间的距离为d ，当温度缓慢升高ΔT 时，求：(1)活塞与缸底间的距离变化量；(2)此过程中气体对外做的功．解析 (1)此过程是等压变化：V1T1＝V2T2＝ΔV ΔT ，dS T ＝ΔdS ΔT ，所以Δd ＝d ΔT T(2)气体压强p ＝p0－G S ，所以W ＝pS Δd ＝(p0S －G)d ΔT T14．有一个密闭的气缸内有一定质量的理想气体，如图所示是它从状态A 变化到状态B 的V —T 图象，已知AB 的反向延长线通过坐标原点O ，气体在A 点的压强为p ＝1.0×105 Pa，在从状态A 变化到状态B 的过程中，气体吸收的热量Q ＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量ΔU.解析 由AB 的反向延长线经过坐标原点可以判断，理想气体经历的是等压变化，由盖—吕萨克定律得：VA TA ＝VB TB解得：VB ＝8.0×10－3 m3气体对外界做功，故W ＝－p(VB －VA)＝－1.0×105×(8.0×10－3－6.0×10－3) J ＝－2×102 J根据热力学第一定律：ΔU ＝Q ＋W解得：ΔU ＝7.0×102 J－2.0×102 J＝5.0×102 J。

高考物理复习第3课时热力学定律与能量守恒定律基本技能练1．(多选)如图1所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。

两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a 和b。

气体分子之间相互作用势能可忽略。

现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡()图1A．a的体积增大了，压强变小了B．b的温度升高了C．加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈D．a增加的内能大于b增加的内能解析a气体吸收热量，体积增大，使隔板K压缩b气体，由热力学第一定律可知，b气体内能增加，即温度升高，B正确；对a、b两部分气体来说，加热前p、V、T皆相等，加热后，p a＝p b，V a>V b，由pVT＝常数可知，T a>T b，所以C、D正确。

答案BCD2．(多选)图2为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有()图2A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析由pV＝nRT知，当V、T不变时，n增加，p增大，故A对；物体的温度不变，分子的平均动能就不变，故B错；通过公式p1V1＋p2V2＝pV1计算出，密封气体压强变为1.2 atm，大于外界压强，故打开阀门后气体就会压水把水喷出，显然气体对外界做正功，体积变大，压强变小，当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候，就不再喷水了，故C对，D错。

答案AC3.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的关系如图3所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为N A。

图3(1)(多选)由状态A变到状态D过程中() A．气体从外界吸收热量，内能增加B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D．气体的密度不变(2)在上述过程中，气体对外做功为5 J，内能增加9 J，则气体________(填“吸收”或“放出”)热量________ J。

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练热力学定律与能量守恒定律一、选择题1、一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图象如图所示。

下列说法正确的是( )A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能不变解析：选BD 从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确；从B到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，内能不变，故C错误，D正确。

2、(多选)下列说法中正确的是( )A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。

其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的解析：选BCD 相互间达到热平衡的两物体的温度相同，内能不一定相等，故A错误；火罐内气体压强小于大气压强，所以火罐能“吸”在皮肤上，故B正确；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下热传递可以逆向，故C正确；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。

3、(多选)下列叙述中，正确的是( )A．同一温度下，气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映C．第二类永动机是不可能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律D．物体熔化时吸热，分子平均动能不一定增加解析：选ACD 同一温度下，气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律，选项A正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，选项B错误；第二类永动机是不可能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，选项C正确；物体熔化时吸热，如果温度不变，物体内分子平均动能不变，比如晶体的熔化过程，选项D正确。

用效率。
智能化技术应用
随着技术的发展，热工测量与控 制技术正逐步实现智能化，提高
生产过程的自动化水平。
热处理工艺与材料性能改善
热处理工艺
通过对材料进行加热、保 温和冷却等处理，改变其 内部组织结构和性能，以 满足不同使用要求。
材料性能改善
热处理能够显著提高材料 的力学性能、耐磨性、耐 腐蚀性等，延长材料使用 寿命。
高考物理热力学考点梳理及备考策略
高考物理热力学考点总结
01
02
03
04
热力学第一定律
掌握热量、内能、做功等概念 及其关系，理解热力学第一定 律的表达式和物理意义。
热力学第二定律
理解热力学第二定律的两种表 述方式，掌握可逆过程与不可 逆过程的概念，了解熵增加原 理。
理想气体状态方程
掌握理想气体状态方程及其适 用条件，理解温度、压强、体 积等物理量的关系。
发可再生能源、减少环境污染等方面做出努力。
03
能源利用与可持续发展的关系
能源利用是可持续发展的重要组成部分。实现可持续发展需要人类在能
源利用方面采取更加环保、高效、可持续的方式，推动能源结构的优化
和转型升级。
03
热力学在日常生活中的应用
空调与冰箱工作原理
80%
制冷循环
空调和冰箱利用制冷剂的循环来 实现冷却效果，涉及蒸发、压缩 、冷凝和膨胀等过程。
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仪器误差
由于仪器精度、灵敏度等因素引起的误差，可通 过校准仪器、选用高精度仪器等方法减小。
操作误差
由于实验操作不规范、不熟练等因素引起的误差 ，可通过加强实验技能训练、规范实验操作等方 法减小。
环境误差
由于环境温度、压力等外部因素引起的误差，可 通过控制实验环境条件、进行多次实验取平均值 等方法减小。