高考物理一轮复习课时考点过关练气体热力学定律

第二课时热力定律气体第一关：基础关展望高考基础知识一、热力第一定律知识讲解(1)内容一个热力系统的内能增量等于外界对它传递的热量与外界对它所做的功的和(2)公式ΔU=Q+W说明①热力第一定律的表达式也适用于物体对外做功\,向外界散热和内能减少的情况[]②对公式ΔU=Q+W符号的规定外界对系统做功,W>0,即W为正值;系统对外界做功,也就是外界对系统做负功,W<0,即W为负值;外界对系统传递热量,也就是系统从外界吸收热量,Q>0,即Q为正值;外界对系统吸收热量,也就是系统向外界放出热量,Q<0,即为负值;系统内能增加,ΔU>0,即ΔU为正值;系统内能减少,ΔU<0,即ΔU为负值活活用1下列叙述正确的是()①想气体膨胀对外做功，物体的内能一定减小②物体吸收热量，同时对外做功，物体的内能可能不变③物体放出热量，同时对外做功，物体的内能可能不变④热量总从内能大的物体传递到内能较小的物体⑤热量自发地从分子平均动能大的物体传递给分子平均动能小的物体A②③④B②⑤②④⑤D①②③答案B2如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中，气体吸收的热量为Q，气体内能增加量为ΔE，则( )AΔE=QBΔE<QΔE>QD无法判定解析开始时A、B气体的合重心在中心线以下，混合均匀后，重心在中心线上，所以系统的重力势能增加，由能量守恒知，气体吸收的一部分热量转为气体的重力势能答案B二、热力第二定律知识讲解热力第二定律一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变另一种表述是：不可能从单一热吸收热量并把它全部用做功，而不引起其他变或：第二类永动机是不可能制成的，即热力过程具有方向性热力过程方向性（过程不可逆性）实例：①高温物体Q Q −−−−−−→←−−−−−−热量能自发传给热量不能自发传给低温物体 ②功−−−−−−−−−→←−−−−−−−−−能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热 ③气体体积V 1−−−−−→←−−−−−能自由膨胀到不能自发收缩到气体体积V 2（较大） ④不同气体A 和B −−−−−→←−−−−−能自发混合成不能自发分离成混合气体AB 活活用3下列说法中正确的是()A 通过摩擦，功转变为热是不可逆过程B 热机的效率最多可以达到100%在火力发电中燃气的内能不可能全转为电能D 自然界中涉及的热现象都是不可逆答案AD 三、能量的转和守恒定律知识讲解(1)定律能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体这就是能量的转和守恒定律(2)解能量守恒定律是自然界中的最基本规律,任何自然现象必须遵守能量转与守恒定律是没有条件的在具体物问题中,对某一种形式的能量或某一系统的能量守恒是有条件的一个物过程,实现了能量的转或能量的转移,与物过程有关的物体或系统的某种形式的能量必定发生变根据能量变的原因可以列出与物过程相关的能量的转与守恒表达式,研究有关物问题活活用4行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流上述不同现象中所包含的相同的物过程是()A物体克服阻力做功B物体的动能转为其他形式的能量物体的势能转为其他形式的能量D物体的机械能转为其他形式的能量解析这四个现象中物体运动过程都受到阻力作用，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力因而物体都克服阻力做功，A 项对四个物体运动过程中，汽车是动能转成了其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转成其他形式的能，总之是机械能转成了其他形式的能，D项对[]答案AD四、描述气体的状态参量知识讲解1温度①两种意义：宏观上表示物体的冷热程度；微观上标志着物体内分子热运动的激烈程度它是物体分子平均动能的标志②两种温标摄氏温标单位℃在1个标准大气压下，水的冰点是0℃，沸点是100℃热力温标T：单位把-273℃作为0绝对零度（0）是低温的极限，只能接近不能达到两种温标的关系：就每1度表示的冷热差别说，两种温度是相同的，只是零值的起点不同，所以二者关系为T=+273(),ΔT=Δ2体积气体分子所占据的空间，也就是气体所充满的容器的容积分子间相互作用力很弱，气体很容易被压缩单位：1 3=103 L(或d3)=106 L(或c3)3压强①产生原因：由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力②决定因素：一定质量气体的压强大小，微观上决定于分子的平均动能和分子密度；宏观上决定于气体的温度T、体积V③单位换算：1 =760 Hg=1013×105 P4气体的状态及变（1）对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，我们就说气体处于一定的状态(2) 一定质量的气体，p与T、V有关三个参量中不可能只有一个参量发生变，至少有两个或三个同时改变第二关：技法关解读高考解题技法一、应用热力第一定律时,必须掌握它的符号法则技法讲解应用热力第一定律时，必须掌握它的符号法则（1）ΔU为内能变量，ΔU=U末-U初，ΔU>0，内能增加；ΔU<0，内能减小（2）外界对物体做正功W为正值，物体对外界做功W为负值（3）物体吸收热量Q为正值，物体放出热量Q为负值（4）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的热力第一定律解题的关键是ΔU、Q与W的符号法则典例剖析例1一定质量的气体从外界吸收了42×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J功问：（1）物体的内能增加还是减少？变量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）气体的温度是升高还是降低？解析：（1）气体从外界吸热，Q=42×105 J气体对外做功，W=-6×105 J 由热力第一定律得：ΔU=W+Q=（-6×105）+（42×105） J=-18×105 JΔU为负，说明气体的内能减少了，减少18×105 J（2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，考虑此时分子间相互作用为引力，分子力做负功，气体分子势能增加了（3）因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了所以气体温度降低二、关于热力第二定律的方向性技法讲解热力第二定律的方向性（1）热传导的方向性：要热量从低温物体传给高温物体，必须有外界的帮助，即外界对其做功(2)机械能转为内能过程的方向性：第二类永动机不可能实现[]典例剖析例2下列说法正确的是（）A热量不能由低温物体传递到高温物体B外界对物体做功，物体的内能必定增加第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律D不可能从单一热吸收热量并把它全部用做功，而不引起其他变解析：考查对热力第一定律和热力第二定律的解根据热力第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定条件下热量可以由低温物体传向高温物体，例如电冰箱工作过程故选项A错根据热力第一定律，物体内能的变取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B错第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力第二定律，选项不正确选项D是热力第二定律的表述形式之一，是正确的答案：D三、关于气体的状态参量技法讲解[]关于气体的状态参量有关气体的问题一般有以下两种题型：（1）对一定质量的气体，只涉及压强和体积或压强和温度的关系，解决问题的关键是：对气体压强的微观解释的解；（2）如果问题涉及压强、温度和体积三者的关系，则必须结合热力第一定律ΔU=W+Q 才能作出正确判别典例剖析例3将H 2、N 2、O 2三种气体分别放入不同的容器中，使它们的温度、密度相同，则其压强（p ）大小的关系，符合（原子质量H1、N14、O16）（）Ap(H 2)＞p(O 2)＞p(N 2)Bp(O 2)＞p(N 2)＞p(H 2)p(H 2)＞p(N 2)＞p(O 2)Dp(N 2)＞p(O 2)＞p(H 2)解析：考查气体压强的微观意义气体压强是气体分子对器壁频繁碰撞产生的，从微观角度考虑，气体压强的大小由两个因素决定：一是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度（即单位体积内分子的个）将H 2、O 2、N 2三种气体分别放入不同的容器中，由于它们的温度相同，所以它们分子热运动的平均动能相同，那么它们压强大小是由分子的密集程度决定的，分子越密集，气体的压强越大，它们的密度相同，即单位体积内气体的质量相同，由于不同气体的摩尔质量M r 不同，所以单位体积内气体的摩尔也就不相同由=rm M 可知，由于M r (O 2)＞M r (N 2)＞M r (H 2),所以有：(O 2)＜(N 2)＜(H 2),故p(O 2)＜p(N 2)＜p(H 2)选项正确答案：第三关：训练关笑对高考[**]随 堂 训 练1有甲\,乙两种气体,如果甲气体内分子的平均速率大于乙气体内分子的平均速率,则（ ）A甲的温度一定高于乙的温度B甲的温度一定低于乙的温度甲的温度一定等于乙的温度D甲的温度可能低于乙的温度解析：温度是分子平均动能的标志,对气体说,温度相同,气体分子的平均动能相同因为分子的平均动能不仅与平均速率有关,而且还与分子质量有关，所以无法判定甲、乙两种气体的温度关系答案：D2在失重情况下，关于气体对器壁的压强，下列说法正确的是( )A完全失重时，气体对器壁没有压强B不完全失重时，气体对器壁的压强减小不管怎么失重，气体对器壁的压强都不变D完全失重时，气体对器壁的压强增大解析：气体对器壁的压强是由于气体分子的无规则运动产生的，与物体所处的运动状态无关，对答案：3在一定温度下，气体分子运动的速率分布应该是()A每个分子的速率都相等B每个分子的速率不同，速率很大和速率很小的分子目都很少每个分子的速率都不等，但在不同速率范围内，分子的分布是均匀的D每个分子的速率都不等，速率很大和速率很小的分子目很多解析：在一定温度下，气体分子运动速率的分布遵循统计规律，即速率很大和很小的分子目都很少，中等速率的分子目最多，且分子分布也不一定均匀，显然本题的正确选项应为B答案：B41986年8月在东京举行的国际物教研究会（IPE）上一位代表对“微观过程可逆而宏观过程不可逆”的现象作了一个比喻，一条黑狗生满了跳蚤另一条黄狗是干净的，两条狗站在一起，跳蚤可以从黑狗身上跳到黄狗身上，也可以再从黄狗身上跳回黑狗身上，跳蚤跳跳去相当于微观过程是可逆的；但最后无论黄狗还是黑狗都不可能是干净的，即从宏观上看，跳蚤从黄狗身上完全跳回黑狗身上使黄狗重新干净这一宏观的逆过程是不可能发生的通过上述比喻可知下列选项正确的是( )A这一比喻形象生动地说明了热力第二定律的方向性B热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体功能自发地完全转为热，热也能自发地完全转为功D不同气体A和B能自发混合成混合气体AB，但不能自发地分离成不同气体A和B解析：热力第二定律指出了一切变过程的自然发展是不可逆的，除非靠外界影响，即变过程的方向性，A正确热量可以从低温物体传到高温物体，要在有外界影响的条件下，如电冰箱在引起其他变的条件下热量可以从低温物体传到高温物体，B正确热不能自发地完全转为功，错，D正确答案：ABD5对于一定质量的气体，下列说法中正确的是（）A温度升高，压强一定增大[]B温度升高，分子热运动的平均动能一定增大压强增大，体积一定减小D吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大解析：对气体部分知识点的考查多以选择题形式出现，本题是热部分的常规考题，主要考查了气体的内能、热力第一定律和气态方程温度是气体分子热运动平均动能变的标志，故B对；由想气体状态方程PV=RT可确定描述气体状态的三个参量之间的关系，选项A错再由热力第一定律可知，D对答案：BD课时作业三十热力定律气体1对一定量的气体，下列说法正确的是()A气体的体积是所有气体分子的体积之和B气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少解析气体的体积指气体分子能到达的空间，气体的体积远大于气体分子的体积之和，故A错；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子运动越剧烈，分子的无规则运动又叫热运动，故B正确；大量分子对器壁的碰撞是形成气体压强的原因，故正确；气体膨胀时，考虑分子间的作用力是引力且减小，所以分子势能是增大的，而且内能的变还与温度有关，故D错答案B2地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）() A体积减小，温度降低B体积减小，温度不变体积增大，温度降低D体积增大，温度不变解析由于大气压强随高度增加而降低，则该气团上升过程中气体要膨胀对外做功；又因气团与外界没有热交换（属绝热膨胀），所以气团的体积增大，内能减小（不计分子势能）温度降低故正确，A、B、D错误答案3下列说法正确的()A物体吸收热量，其温度一定升高B热量只能从高温物体向低温物体传递遵守热力第一定律的过程一定能实现D做功和热传递是改变物体内能的两种方式解析物体吸收热量，如果对外做功，温度可能降低，故A错；热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变，故B错；根据热力第二定律，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故错；改变内能的方式有做功与热传递，两者效果相同，但本质不同，故D正确答案D4如图所示，一绝热的内壁光滑的厚壁容器内装有一个大气压的空气，它的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根打气针；另一端有一可移动的胶塞（用卡子卡住）用打气筒慢慢向容器内打气，当容器内空气的压强增大到一定程度时停止打气，读出灵敏温度计的示，则下列说法中可能正确的是()A打开卡子，胶塞向右移动，气体压强减小，温度计示不变B打开卡子，胶塞向右移动，气体压强不变，温度计示减小打开卡子，胶塞向右移动，气体压强减小，温度计示减小[++]D打开卡子，胶塞向右移动，气体压强不变，温度计示增大解析打气后，容器内气体压强大于外界大气压强，打开卡子后，胶塞向右移动，移动过程容器内压强减小，直到与外界大气压强相等为止，因为绝热，没有热传递气体对外做功，内能减少，因此温度下降答案5如图所示，一带活塞的汽缸内盛有气体，缸外为恒温环境，汽缸是导热的现将活塞向外移动一段距离，在此过程中气体吸热，对外做功，此功用W1表示然后设法将汽缸及活塞绝热，推动活塞压缩气体，此过程中外界对气体做功用W2表示，则（）A有可能使气体回到原状态，且W1＜W2B有可能使气体回到原状态，且W1=W2[。

能力课 气体实验定律的综合应用一、选择题1．对于一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，当它的体积减小时，下列说法正确的是( )①单位体积内分子的个数增加 ②在单位时间、单位面积上气体分子对器壁碰撞的次数增多 ③在单位时间、单位面积上气体分子对器壁的作用力不变 ④气体的压强增大A ．①④B ．①②④C ．①③④D ．①②③④解析：选B 在温度不变的条件下，当它的体积减小时，单位体积内分子的个数增加，气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多，气体压强增大，故B 正确，A 、C 、D 错误．2.(多选)如图所示，一定质量的理想气体，沿状态A 、B 、C 变化，下列说法中正确的是( )A ．沿A →B →C 变化，气体温度不变 B ．A 、B 、C 三状态中，B 状态气体温度最高 C ．A 、B 、C 三状态中，B 状态气体温度最低D ．从A →B ，气体压强减小，温度升高E ．从B →C ，气体密度减小，温度降低解析：选BDE 由理想气体状态方程pVT＝常数可知，B 状态的pV 乘积最大，则B 状态的温度最高，A 到B 的过程是升温过程，B 到C 的过程是降温过程，体积增大，密度减小，选项B 、D 、E 正确，选项A 、C 错误．3.如图所示，U 形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦．初始时，外界大气压强为p 0，活塞紧压小挡板．现缓慢升高汽缸内气体的温度，则选项图中能反映汽缸内气体的压强p 随热力学温度T 变化的图象是( )解析：选B 当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p 与汽缸内气体的热力学温度T 成正比，在p ­T 图象中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p ­T 图象中，图线是平行于T 轴的直线，B 正确．二、非选择题4.(2018届宝鸡一模)如图所示，两端开口的汽缸水平固定，A 、B 是两个厚度不计的活塞，面积分别为S 1＝20 cm 2，S 2＝10 cm 2，它们之间用一根细杆连接，B 通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M 的重物C 连接，静止时汽缸中的空气压强p ＝1.3×105Pa ，温度T ＝540 K ，汽缸两部分的气柱长均为L .已知大气压强p 0＝1×105Pa ，取g ＝10 m/s 2，缸内空气可看作理想气体，不计一切摩擦．求：(1)重物C 的质量M ；(2)逐渐降低汽缸中气体的温度，活塞A 将向右缓慢移动，当活塞A 刚靠近D 处而处于平衡状态时缸内气体的温度．解析：(1)活塞整体受力处于平衡状态，则有pS 1＋p 0S 2＝p 0S 1＋pS 2＋Mg代入数据解得M ＝3 kg.(2)当活塞A 靠近D 处时，活塞整体受力的平衡方程没变，气体压强不变，根据气体的等压变化有S 1＋S 2L T ＝S 2×2LT ′解得T ′＝360 K. 答案：(1)3 kg (2)360 K5.(2018届鹰潭一模)如图所示，是一个连通器装置，连通器的右管半径为左管的两倍，左端封闭，封有长为30 cm 的气柱，左右两管水银面高度差为37.5 cm ，左端封闭端下60 cm 处有一细管用开关D 封闭，细管上端与大气联通，若将开关D 打开(空气能进入但水银不会入细管)，稳定后会在左管内产生一段新的空气柱．已知外界大气压强p 0＝75 cmHg.求：稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少？解析：空气进入后将左端水银柱隔为两段，上段仅30 cm ，初始状态对左端上面空气有p 1＝p 0－h 1＝75 cmHg －37.5 cmHg ＝37.5 cmHg末状态左端上面空气柱压强p 2＝p 0－h 2＝75 cmHg －30 cmHg ＝45 cmHg 由玻意耳定律p 1L 1S ＝p 2L 2S 解得L 2＝p 1L 1p 2＝37.5×3045cm ＝25 cm 上段水银柱上移，形成的空气柱长为5 cm ，下段水银柱下移，与右端水银柱等高 设下移的距离为x ，由于U 形管右管内径为左管内径的2倍，则右管横截面积为左管的4倍， 由等式7.5－x ＝x4，解得x ＝6 cm所以产生的空气柱总长为L ＝(6＋5＋25)cm ＝36 cm. 答案：36 cm6.(2019届河北四市调研)如图，横截面积相等的绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两汽缸内都装有理想气体，初始时体积均为V 0、温度为T 0且压强相等，缓慢加热A 中气体，停止加热达到稳定后，A 中气体压强变为原来的1.5倍，设环境温度始终保持不变，求汽缸A 中气体的体积V A 和温度T A .解析：设初态压强为p 0，对汽缸A 加热后A 、B 压强相等：p B p 0B 中气体始、末状态温度相等，由玻意耳定律得 p 0V 0p 0V B2V 0＝V A ＋V B 解得V A ＝43V 0对A 部分气体，由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝错误! 解得T A ＝2T 0.答案：43V 0 2T 07.(2018年全国卷Ⅲ)在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l 1＝18.0 cm 和l 2＝12.0 cm ，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U 形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．解析：设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p ，此时原左、右两边空气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)①式中ρ为水银密度，g 为重力加速度． 由玻意耳定律有p 1l 1＝pl 1′② p 2l 2＝pl 2′③ l 1′－l 1＝l 2－l 2′④由①②③④式和题给条件得l 1′＝22.5 cm l 2′＝7.5 cm.答案：22.5 cm 7.5 cm8.(2019届福州质检)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑绝热汽缸，汽缸下面有加热装置．开始时整个装置处于平衡状态，缸内理想气体Ⅰ、Ⅱ两部分高度均为L 0，温度均为T 0.已知活塞A 导热、B 绝热，A 、B 质量均为m 、横截面积为S ，外界大气压强为p 0保持不变，环境温度保持不变．现对气体Ⅱ缓慢加热，当A 上升h 时停止加热，求：(1)此时气体Ⅱ的温度；(2)若在活塞A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于m 时，气体Ⅰ的高度． 解析：(1)气体Ⅱ这一过程为等压变化 初状态：温度T 0、体积V 1＝L 0S 末状态：温度T 、体积V 2＝(L 0＋h )S 根据查理定律可得V 1T 0＝V 2T解得T ＝L 0＋hL 0T 0. (2)气体Ⅰ这一过程做等温变化 初状态：压强p 1′＝p 0＋mg S体积V 1′＝L 0S末状态：压强p 2′＝p 0＋2mgS体积V 2′＝L 1′S由玻意耳定律得p 1′L 0S ＝p 2′L 1′S 解得L 1′＝p 0S ＋mgp 0S ＋2mgL 0.答案：(1)L 0＋h L 0T 0 (2)p 0S ＋mgp 0S ＋2mgL 0 |学霸作业|——自选一、选择题1.(多选)(2018届兰州一中月考)如图所示，密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则( )A ．氢分子的平均动能增大B ．氢分子的势能增大C ．氢气的内能增大D ．氢气的内能可能不变E ．氢气的压强增大解析：选ACE 温度是分子的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故A 正确；氢气视为理想气体，气体分子势能忽略不计，故B 错误；密闭容器内气体的内能由分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大，故C 正确，D 错误；根据理想气体的状态方程pV T＝C 可知，氢气的体积不变，温度升高则压强增大，故E 正确．2．(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( ) A ．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈 B ．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈 C ．压强变大时，分子间的平均距离必然变小 D ．压强变小时，分子间的平均距离可能变小解析：选BD 根据理想气体的状态方程pV T＝C 可知，当压强变大时，气体的温度不一定变大，分子热运动也不一定变得剧烈，选项A 错误；当压强不变时，气体的温度可能变大，分子热运动也可能变得剧烈，选项B 正确；当压强变大时，气体的体积不一定变小，分子间的平均距离也不一定变小，选项C 错误；当压强变小时，气体的体积可能变小，分子间的平均距离也可能变小，选项D 正确．V 与温度T 的关系图象，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的压强分别为p A 、p B 、p C ，则下列关系式中正确的是( )A ．p A <pB ，p B <pC B ．p A >p B ，p B ＝p C C ．p A >p B ，p B <p CD ．p A ＝p B ，p B >p C解析：选A 由pVT＝常量，得A 到B 过程，T 不变，体积减小，则压强增大，所以p A <p B ；B 经等容过程到C ，V 不变，温度升高，则压强增大，即p B <p C ，所以A 正确．二、非选择题4．图甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V ­T 图象．已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A →B 过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中T A 的温度值；(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p ­T 图象，并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．解析：(1)从题图甲可以看出，A 与B 连线的延长线过原点，所以A →B 是一个等压变化，即p A ＝p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A ＝V BT B所以T A ＝V A V BT B ＝,0.6)×300 K＝200 K.(2)由题图甲可知，由B →C 是等容变化，根据查理定律得p B T B ＝p C T C所以p C ＝T C T B p B ＝400300p B ＝43p B ＝43×1.5×105 Pa ＝2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p ­T 图象如图所示． 答案：(1)等压变化 200 K (2)见解析5.(2018届商丘一中押题卷)如图所示，用绝热光滑活塞把汽缸内的理想气体分A 、B 两部分，初态时已知A 、B 两部分气体的热力学温度分别为330 K 和220 K ，它们的体积之比为2∶1，末态时把A 气体的温度升高70 ℃，把B 气体温度降低20 ℃，活塞可以再次达到平衡．求气体A 初态的压强p 0与末态的压强p 的比值．解析：设活塞原来处于平衡状态时A 、B 的压强相等为p 0，后来仍处于平衡状态压强相等为p .根据理想气体状态方程，对于A 有p 0V A T A ＝pV A ′T A ′① 对于B 有 p 0V B T B ＝pV B ′T B ′② 化简得V A ′V B ′＝83③ 由题意设V A ＝2V 0，V B ＝V 0④ 汽缸的总体积为V ＝3V 0⑤ 所以可得V A ′＝811V ＝2411V 0⑥将④⑥代入①式得p 0p ＝910. 答案：9106.(2018年全国卷Ⅱ)如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b ，a 、b间距为h ，a 距缸底的高度为H ；活塞只能在a 、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m ，面积为S ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p 0，温度均为T 0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g .解析：开始时活塞位于a 处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动，设此时汽缸中气体的温度为T 1，压强为p 1，根据查理定律有p 0T 0＝p 1T 1① 根据力的平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg ②联立①②式可得T 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0③ 此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b 处，设此时汽缸中气体的温度为T 2；活塞位于a 处和b 处时气体的体积分别为V 1和V 2.根据盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2④ 式中V 1＝SH ⑤ V 2＝S (H ＋h )⑥联立③④⑤⑥式解得T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0⑦ 从开始加热到活塞到达b 处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W ＝(p 0S ＋mg )h .答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋h H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋mg p 0S T 0 (p 0S ＋mg )h 7.(2016年全国卷Ⅲ)一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变．解析：设初始时，右管中空气柱的压强为p 1，长度为l 1；左管中空气柱的压强为p 2＝p 0，长度为l 2.活塞被下推h 后，右管中空气柱的压强为p 1′，长度为l 1′；左管中空气柱的压强为p 2′，长度为l 2′.以cmHg 为压强单位．由题给条件得p 1＝p 0＋(20.0－5.00)cmHg ① l 1′＝,2)))cm ②由玻意耳定律得p 1l 1＝p 1′l 1′③ 联立①②③式和题给条件得p 1′＝144 cmHg ④依题意p 2′＝p 1′⑤l 2′＝4.00 cm ＋,2) cm －h ⑥由玻意耳定律得p 2l 2＝p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h ＝9.42 cm. 答案：144 cmHg 9.42 cm8.(2019届沈阳模拟)如图所示，内壁光滑的圆柱形导热汽缸固定在水平面上，汽缸内被活塞封有一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ，质量和厚度都不计，活塞通过弹簧与汽缸底部连接在一起，弹簧处于原长，已知周围环境温度为T 0，大气压强恒为p 0，弹簧的劲度系数k ＝p 0Sl 0(S 为活塞横截面积)，原长为l 0，一段时间后，环境温度降低，在活塞上施加一水平向右的压力，使活塞缓慢向右移动，当压力增大到某一值时保持恒定，此时活塞向右移动了l 0p 0.(1)求此时缸内气体的温度T 1；(2)对汽缸加热，使气体温度缓慢升高，当活塞移动到距汽缸底部l 0时，求此时缸内气体的温度T 2.解析：(1)汽缸内的气体，初态时：压强为p 0，体积为V 0＝Sl 0，温度为T 0末态时：压强为p 1p 0，体积为V 1＝S (l 0l 0) 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1解得T 1T 0.(2)当活塞移动到距汽缸底部l 0时，体积为V 2Sl 0，设气体压强为p 2 由理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p 2V 2T 2此时活塞受力平衡方程为p 0S ＋F －p 2S ＋k (l 0－l 0)＝0l 0后压力F 保持恒定，活塞受力平衡 p 0S ＋Fp 0S －k (l 0)＝0解得T 2T 0. 答案：T 0 T 09．(2017年全国卷Ⅱ)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压，温度T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .(1)求该热气球所受浮力的大小； (2)求该热气球内空气所受的重力；(3)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．解析：(1)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝mV 0① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρ(T )＝m V T② 由盖—吕萨克定律得V 0T 0＝V TT③ 联立①②③式得ρ(T )＝ρ0T 0T④气球所受到的浮力为f ＝ρ(T b )gV ⑤联立④⑤式得f ＝Vgρ0T 0T b.⑥(2)气球内热空气所受的重力为G ＝ρ(T a )Vg ⑦联立④⑦式得G ＝Vg ρ0T 0T a.⑧ (3)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得mg ＝f －G －m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨式得m ＝Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0. 答案：(1)Vgρ0T 0T b (2)Vgρ0T 0T a(3)Vρ0T 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0。

(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！) 1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程()A．气体从外界吸收热量2.0×105 JB．气体向外界放出热量2.0×105 JC．气体从外界吸收热量6.0×104 JD．气体向外界放出热量6.0×104 J【解析】根据热力学第一定律，W＋Q＝ΔU，所以Q＝ΔU－W＝－1.3×105 J－7.0×104 J＝－2.0×105 J，即气体向外界放出热量2.0×105 J.【答案】 B2．(2009年高考全国卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大【解析】气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．其大小跟气体的分子数、体积和温度都有关系，由此可知A选项正确．【答案】 A3．(2009年高考四川理综)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．在一定条件下物体的温度可以降到0 KB．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C．吸收了热量的物体，其内能一定增加D．压缩气体总能使气体的温度升高【解析】由热力学第二定律可得B选项正确．【答案】 B4．(2009年高考全国卷Ⅱ)如右图所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量【解析】首先是右边气体由于电热丝加热而内能增加温度升高，从而压强变大，进而推动活塞向左运动．活塞向左运动过程上，右边气体对左边气体做功，左边气体内能增加温度升高，压强也变大，而右边气体的压强、温度又会降低，当再达到平衡时两边气体压强又＝常量知温度比初始状态高，则内能比初相等，但比初始状态的压强大，对右边气体由pVT始状态大．由能量守恒知，两边气体内能的总增加量应等于电热丝放出的热量，B、C正确．【答案】BC5．下列说法正确的是()A．一个盛有一定质量气体的密闭容器，当容器做自由落体运动处于完全失重状态时，气体对容器底部的压力为零B．对于一定种类的大量气体分子，在一定温度下，处于一定速率范围内的分子数所占的百分比是确定的C．能量的耗散从能量的转化角度反映出了自然界中的宏观过程具有方向性D．只要有足够高的技术条件，绝对零度是可以达到的【解析】根据气体压强的微观解释，气体对器壁的压强是由于大量分子频繁撞击产生的，因此在失重状态下，气体对容器壁仍有压强，A项错；对于大量气体分子，在一定温度时，分子速率是呈正态分布的，故B项正确；由热力学第二定律可知，能量的转化具有方向性，C项正确；根据热力学第三定律可知，热力学零度只能无限接近，但不能达到，D项错．【答案】BC6．(2010年黄冈中学)如右图所示，一个与外界绝热的气缸有一个绝热的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态，现通过电热丝对A气体加热一段时间，后来活塞达到新的静止平衡状态，不计气体分子热能，不计活塞与气缸的摩擦，大气压强保持不变，则()A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体A分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数增多D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数不变【答案】AC7．(2010年湖北孝感)实际气体的内能是所有分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的() A．温度和体积B．体积和压强C．温度和压强D．压强和温度【答案】 A8．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化可能是()A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J【解析】研究对象为气体．依符号规则，对外做功，W＝－100 J，吸收热量，Q＝120 J．由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 JΔU>0，说明气体的内能增大．【答案】 B9．下列说法中正确的是()A．制冷机的作用是把热量从低温空间转移到高温空间B．制冷机的作用是把热量从高温空间转移到低温空间C．制冷机在高温空间放出的热量等于吸收的热量再加上制冷机所做的功D．输入功一定的条件下，工质带走的热量越多，制冷的效果就越好【解析】制冷机的作用和热机的作用正好相反，制冷机是把热量从低温空间转移到高温空间，选项A正确；选项B错误；据能的转化和守恒定律得制冷机在高温空间放出的热量等于吸收的热量再加上制冷机所做的功，选项C正确；在输入功一定的条件下，工质带走的热量越多，制冷的效果就越好，选项D正确．【答案】ACD10.汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功．已知在某次对外做功的冲程中汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为2.5×102 J，则该内燃机对外所做的功为____________J，该内燃机的效率为____________．随着科技的进步，不断设法减小热量损失，则内燃机的效率不断提高，效率____________(填“有可能”或“仍不可能”)达到100%.【答案】(1)7.5×10275%仍不可能11．(2009年高考浙江自选)“物理3－3”模块一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒把4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球上方放置一轻质塑料板，如下图所示．(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是()A．大于大气压强B．是由于气体重力而产生的C．是由于气体分子之间的斥力而产生的D．是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变，下列说法正确的是()A．球内气体体积变大B．球内气体体积变小C．球内气体内能变大D．球内气体内能不变(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸．表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图所示．若表演时大气压强为1.013×105 Pa，取g＝10 m/s2，则气球内气体的压强为____________Pa(取4位有效数字)气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？【解析】 (1)由于气球被充气，所以，气球内空气的密度比大气的密度大，内部压强也高于一个大气压，因此A 正确．根据气体压强的微观解释，气体对器壁产生的压强是由大量气体分子频繁碰撞而产生的，D 正确．(2)一定质量的理想气体，内能只与温度有关，温度不变，理想气体的内能就不变，所以D 正确；根据pV T＝常数，当压强p 增大时，若保持温度T 不变，体积V 必减小，B 正确． (3)以球壁为研究对象，内部气体的压强等于大气压与塑料板产生的压强之和，即P 内＝P 0＋F s.从图中数据得4个“印迹”共376格，即s ＝376×4×10－4m 2＝0.150 4 m 2代入上式，可得P 内＝1.053×105 Pa ，以整个气球为研究对象，下层木板对气体的支持力应该等于上层塑料板对气球的压力，由于气球内部压强处处相等，所以上下两个面上的“印迹”面积是相等的．【答案】 (1)AD (2)BD (3)1.053×105 Pa 面积相同指柴油机正常工作时，每输出1 kW·h 的能量所消耗柴油的质量，已知柴油的热值为3.3×107 J/kg ，水中的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．(1)若柴油机的水箱中贮有10 kg 的冷却水，水的温度由20℃上升到40 ℃时，这些水所吸收的热量是多少？(2)已知柴油机的效率η＝W Q×100%(式中W 为柴油机的某段时间内对外所做的功，Q 为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量)，则该柴油机正常工作时的效率为多少？【解析】 (1)Q ＝c 水m Δt ＝4.2×103×10×(40－20)J ＝8.4×105 J(2)一个小时内柴油机对外界所做的功为：W ＝8.8×103×3 600＝3.168×107 J一个小时内柴油完全燃烧产生的热量为：Q ＝8.8×1×3.3×107×0.27＝7.841×107 J所以η＝W Q×100%＝40% 【答案】 (1)8.4×105 J (2)40%。

课时规范练41热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)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可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律D.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。

现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体()A.对外做功,其内能减少B.温度不变,与外界无热量交换C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少3.(多选)(热力学定律与图像)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其V-T图像如图所示,p a、p b、p c分别表示a、b、c的压强,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足p c=p b=3p aB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功4.(热力学定律与图像)右图为一定质量的理想气体状态的两段变化过程,一个从c到b,另一个是从a到b,其中c与a的温度相同,比较两段变化过程,则()A.c到b过程气体放出热量较多B.a到b过程气体放出热量较多C.c到b过程内能减少较多D.a到b过程内能减少较多5.(多选)(热力学定律与图像综合)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,A、B、C、D分别位于矩形的四个顶点上。

下列说法正确的是()T0A.状态C的温度为32B.A→B过程,分子的平均动能减少C.D→A过程,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量6.(热力学第二定律)(2022山东枣庄期末)“天宫”空间站是“天和核心舱”“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体,三舱皆有“气闸舱”;航天员出站时,要途经“气闸舱”“减压”后才能出站;从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。

取夺市安慰阳光实验学校第2课时能量守恒定律热力学第二定律气体1．能源是当今社会快速发展所面临的一大难题，由此，人们想到了永动机．关于第二类永动机，甲、乙、丙、丁4名同学争论不休．甲：第二类永动机不违反能量守恒定律，应该可以制造成功．乙：虽然内能不可能全部转化为机械能，但在转化过程中可以不引起其他变化．丙：摩擦、漏气等因素导致能量损失，第二类永动机才因此不能制成．丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因．你认为下列说法正确的是( )A．甲B．乙C．丙D．丁解析：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因．答案：D2．(2009·洛阳六校联考)一定质量的理想气体，处于平衡状态1，现设法使其温度降低，同时压强增大，到达平衡状态2，则在从1到2的变化过程中，下列说法正确的是( )A．气体分子平均动能增大 B．气体分子之间的距离减小C．气体的内能减小 D．气体吸热解析：对一定质量的理想气体，温度降低，气体分子平均动能一定减小，A 错误；由气体压强、温度、体积的关系可知，温度降低的同时压强增大，体积一定减小，气体分子之间的距离减小，B正确；理想气体的内能只与温度有关，温度降低，气体的内能减小，C正确；气体体积减小，外界一定对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放热，D错误．答案：BC图8－2－53．如图8－2－5为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂气化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：由热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体而不发生其他变化；故选项A错误、B正确；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知，选项C正确、D错误．答案：BC4.图8－2－6如图8－2－6所示，电路与一绝热密闭气缸相连，R a为电热丝．气缸内有一定质量的理想气体，闭合电键后，气缸里的气体( )A．内能增大B．平均动能减小C．无规则热运动增强D．单位时间内对单位面积器壁的撞击次数减少解析：本题考查热力学第一定律、分子动理论以及气体压强的微观分析．由热力学第一定律：W＋Q＝ΔU知Q＞0，W＝0，则内能增大，故A选项正确；温度升高，无规则热运动增强、分子平均动能增大，故C选项正确、B选项错误；体积不变，气体密度不变，温度升高会使单位时间内对器壁单位面积的撞击次数增加，故D选项错误．答案：AC图8－2－75．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．第一种表述方式可以用右边的示意图8－2－7来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是( )答案：B6．一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少？解析：ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300 J)＝120 J，Q2＝(－ΔU)－W2＝(－120) J－200 J＝－320 J所以应放出320 J的热量答案：放出320 J1．容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体，当温度升高时( ) A．每个分子的速率都增大B．单位时间内气体分子撞击器壁的次数增多C．气体分子密度增大D．气体分子在单位时间内，作用于单位面积器壁的总冲击力增加解析：温度升高时气体分子的平均动能增大，但分子频繁地碰撞中每个分子的速率都在不断变化，可能变大也可能变小，A错；因容积不变，所以分子的密度不变，C错；温度升高，体积不变，气体的压强增大，分子的平均速率增大，单位时间内气体分子撞击器壁的次数增多，单位时间内作用于单位面积器壁的总冲击力增加．答案：BD2．对一定量的气体，下列说法正确的是( )A．在体积缓慢地不断增大的过程中，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：气体体积增大，一定对外界做功，A对．压强不断增大，体积不一定减小，故B错．在气体不断被压缩过程中外界对气体做功，但还伴有热传递，故内能不一定增加，C错．没有热交换Q＝0，但做功情况未知，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知内能可能变化，故D错．答案：A3．据某报报道：天津一小男孩睡觉时，臀部将压在下面的打火机爆炸，丁烷气体外泄，致使屁股局部速冻成伤．请你运用所学过的热学知识判断下列说法正确的是( )A．爆炸是因为打火机内丁烷液体变热汽化，体积增加，压强增大而爆炸B．爆炸的过程符合热力学第一定律C．市报关于局部速冻成伤的报道不符合科学道理D．爆炸后，丁烷外泄并迅速汽化吸热，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤答案：ABD 4．(2010·洛阳六校联考)下列说法中正确的是( )A．温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体，每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大B．布朗运动就是液体分子的无规则热运动，温度越高，布朗运动越剧烈C．外界对气体做正功，气体的内能一定增加D．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性解析：温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体，其分子平均动能较大，但并非每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大，A错误；布朗运动是液体分子的无规则热运动的反映，在显微镜下观察到的布朗运动的微粒的运动不是液体分子的无规则热运动，B错误；由热力学第一定律可知，外界对气体做正功，若同时放热，则气体的内能不一定增加，C错误；由热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，D正确．答案：D5．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．布朗运动就是液体分子的热运动B．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，而空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 JC．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律D．一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大解析：布朗运动是布朗微粒在液体分子碰撞作用下的运动，不是液体分子的运动，A错；由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q，B项正确；第二类永动机并不违反热力学第一定律，它不能制成是因为它违反了热力学第二定律，C 错；由气体的等温变化可知D正确．考查布朗运动、热力学定律及气体的状态变化等热学知识点，本题较易．答案：BD6．下列说法中正确的是( )A．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行B．知道阿伏加德罗常数、该气体摩尔质量和质量，就可以估算气体中分子间的平均距离C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能也越来越大D．气体分子的速率分布规律遵从统计规律，在一定温度下，某种气体的分子速率分布是确定的解析：一个自发的热力学过程是有方向的，A错；B中没办法算出气体的摩尔体积，因此没办法估算分子间的平均距离，B错；机械运动和分子热运动没有关系，C错D正确．答案：D图8－2－87．如图8－2－8所示，一个内壁光滑与外界不发生热传递的汽缸固定在地面上，缸内活塞下方封闭着空气(活塞与外界也不发生热传递)，若用竖直向上的力F将活塞向上拉一些，达到稳定后缸内封闭着的气体( )A．若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能的改变量B．分子平均动能不变C．单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少D．每个分子对缸壁的冲力都会减小解析：活塞向上运动气体体积增大，气体对外做功，又没有发生热传递，故气体的温度降低，压强一定减小，故分子平均动能减小．气体对外做的功等于气体内能的减少量．答案：C图8－2－98. 如图8－2－9所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体)．初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡．下列说法中正确的是( )A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小解析：温度是气体分子热运动的平均动能的标志，初始时两部分气体温度相同，故平均动能相同，A错．因为隔板导热，系统重新平衡时，两部分气体温度必相等．对两部分气体构成的系统，由ΔU＝W＋Q，可知当Q＝0，W＝0时，ΔU＝0，即系统内能不变，故重新平衡后温度与松开固定栓前相同，故B错误．对氢气，ΔU＝0，因其体积增大，W<0，必有Q>0，即氢气从氧气吸热，C对．松开固定栓后，氢气快速压缩氧气，氧气内能增加，温度升高，随着热量逐渐传递给氢气，氧气内能再逐渐减小，D对．答案：CD9．一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′，如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功的大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则( )A．W1>W2，Q1<Q2，ΔU1>ΔU2B．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2C．W1<W2，Q1＝Q2，ΔU1>ΔU2D．W1＝W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2解析：由热力学第一定律：ΔU1＝W1＋Q1，ΔU2＝W2＋Q2，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由pVT＝恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，ΔU1>0，W1<0，Q1>0，且|Q1|>|W1|；若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，ΔU2＝0，W2<0，Q2>0，且|Q2|＝|W2|；则ΔU1>ΔU2；由于气体对外做功的过程中，通过温度不变的方式，体积膨胀，由pVT＝恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的方式要小，故W1>W2，Q1>Q2.答案：B图8－2－1010．实验室内，某同学用导热性能良好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)，待活塞静止后，再用一个装有与室温温度相同的水的小滴管贴近活塞，将滴管内的水缓慢滴注在活塞上方，如图8－2－10所示．在此过程中，若大气压强与室内的温度均保持不变，则下列说法正确的是( )A．单位时间内，缸内气体分子对活塞撞击的次数保持不变B．单位时间内，缸内气体分子对活塞的冲量保持不变C．外界对缸内气体做的功等于缸内气体向外释放的热量D．外界对缸内气体做的功等于缸内气体增加的内能解析：由平衡条件可知，气体压强应增大，由理想气体的p、V、T三者之间的关系可知，温度不变时，体积减小，理想气体的内能不变，故外界对气体做功与气体放出热量相等，C对，D错；当气体压强增大，温度不变时，汽缸内气体分子单位时间对活塞单位器壁的撞击次数一定减小，A错；压强是大量气体分子单位时间对单位器壁的平均冲量产生的，压强增大时，单位时间内汽缸内气体分子对活塞的冲量也一定增大，B错．答案：C11.图8－2－11某压力锅的结构如图8－2－11所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为N A，写出锅内气体分子数的估算表达式；(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？解析：(1)设锅内气体分子为n，n＝VV0N A①(2)根据热力学第一定律ΔE＝W＋Q＝－3 J②锅内气体内能减少，减少了3 J.答案：(1)VV0N A(2)内能减少，减少了3 J图8－2－1212．如图8－2－12所示，一定质量的理想气体用不导热的活塞封闭在内壁光滑的绝热气缸内，气缸竖直放置，缸内安装一电热丝，活塞质量为m，横截面积为S，外界大气压强为p0，重力加速度为g.开始时活塞处于静止状态，将电热丝通电给气体缓慢加热，测得电热丝两端电压为U，通过的电流为I.经过时间t，活塞缓慢向上移动距离L0.求：(1)气体对外所做的功；(2)气体内能的增量．解析：(1)气体对外所做功W＝(p0S＋mg)L0(2)由热力学第一定律可知，气体内能增加量ΔE＝Q－W则ΔE＝UIt－(p0S＋mg)L0答案：(1)(p0S＋mg)L0(2)UIt－(p0S＋mg)L0。

气体实验定律和热力学定律的综合应用（核心考点精讲精练）1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题气体实验定律、热力学第一定律2024年重庆卷计算题气体实验定律、热力学第一定律2024年贵州卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对气体实验定律和热力学第一定律的综合应用的考查较为频繁，大多以计算题中出现，题目难度要求也较高。

【备考策略】1.能够熟练借助动力学和气体实验定律，处理有关气体的综合问题。

2.能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。

【命题预测】重点观点气体实验定律的综合应用，特别变质量的问题处理方法。

一、理想气体实验定律1．三大实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2或p1p2＝T1T2V1T1＝V2T2或V1V2＝T1T2图像2．理想气体的状态方程(1)表达式：p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C。

(2)适用条件：一定质量的理想气体。

二、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。

2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU＝Q＋W。

(3)符号法则物理量W QΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少三、热力学第二定律及能量守恒定律1．热力学第二定律(1)两种表述：①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

②开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

或表述为“第二类永动机是不可能制成的。

”(2)用熵的概念表述在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”)。

(3)微观意义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。

2．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2024年高考物理第一轮复习讲义（有解析）：第十四章第3讲热力学定律与能量守恒定律【A级——夯实基础】1．关于热力学定律，下列说法正确的是()A．气体吸热后温度一定升高B．对气体做功可以改变其内能C．理想气体等压膨胀过程一定放热D．热量可能自发地从低温物体传到高温物体解析：根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，A错误；改变物体内能的方式有做功和传热，对气体做功可以改变其内能，B正确；理想气体等压膨胀对外做功，根据＝恒量知，膨胀过程温度升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定吸热，C错误；根据热力学第二定律知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，D错误。

答案：B2．(2022·重庆八中模拟)下列说法错误的是()A．液体分子的无规则热运动就是布朗运动B．晶体不一定有各向异性C．晶体有确定的熔点D．一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故A错误；单晶体有各向异性，多晶体有各向同性，故B正确；晶体一定有固定的熔点，故C正确；根据热力学第一定律可知，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，即ΔU＝W＋Q，故D正确。

答案：A3．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。

现通过电热丝对气体A加热一段时间后活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是()A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体B分子的平均动能减小D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大解析：气体A等容变化W＝0，温度升高，内能增加，根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸热，故A正确；气体B做等压变化，温度升高，则体积增大，气体对外做功，W0，因此气体吸热，C错误；温度不变，分子平均动能不变，D错误。

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十九章热学专题113 气体第一部分知识点精讲1．气体压强(1)产生的原因由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。

(2)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和体积。

②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。

2.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。

2.典例分析汽缸开口向上对活塞，p汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p汽缸开口水平对活塞，受力平衡：活塞上放置物以活塞为研究对象，受力如图乙所示。

由平衡条件(M+m)g开口向对水银柱，mgmg开上压强：向对水银柱，又由：开下压强：放对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：柱气同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。

如图所示，处压强相等。

管沿斜面方向：p2．理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。

(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，所以理想气体无分子势能。

[注4][注4] 理想气体是理想化的物理模型，一定质量的理想气体，其内能只与气体温度有关，与气体体积无关。

3．气体实验定律4．理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程：p 1V 1T 1 ＝p 2V 2T 2 或pVT ＝C 。

5．气体的分子动理论(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。

(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。

一、气体的宏观量与微观量的关系1.温度与分子的平均动能：温度是分子的平均动能的标志。

温度越高，分子的平均动能越 （大、小）。

2.体积与单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数：一定量的气体，体积越小，单位体积内的分子数越 （多、少），单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数越 （多、少）。

3.压强的微观解释：（1）气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越 （大、小），气体的压强就越 （大、小）（2）气体分子越密集，单位时间内对器壁单位面积碰撞的分子越 （多、少），气体的压强就越 （大、小）。

二、气体实验定律的微观解释1．对玻意耳定律（等温变化）的微观解释温度不变，分子的平均动能不变。

体积越小，分子的数密度越 （大、小），单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就越 （多、少），气体的压强就 （增大、减小）。

2．对查理定律（等容变化）的微观解释体积不变，则分子数密度不变。

温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变 （大、小），所以气体的压强 （增大、减小）。

3．对盖－吕萨克定律（等压变化）的微观解释温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变 （大、小），而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度 （增大、减小），所以气体的体积 （增大、减小）。

23---24学年高三一轮复习 物理学案 热学5 总第（ ）期 学生姓名 班级 学号 课题：气体实验定律的微观解释 热力学第一定律 组编人： 校对人： 使用日期：【练习1】（多选）两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是()A．压强小的容器中气体的温度比较高B．压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少C．压强小的容器中气体分子的平均动能比较小D．压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大【练习2】（多选）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变*【拓展训练】（多选）对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是()A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小三、改变物体内能的两种方式做功和热传递．四、热力学第一定律1.内容：一个热力学系统内能的变化量ΔU等于外界对它所做的功W与外界向它传递的热量Q之和。