2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)檢測(cè)七十二熱力學(xué)定律含解析新人教版

PAGE3-熱力學(xué)定律1．下列說(shuō)法正確的是()A．晶體均有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)B．反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律是熱力學(xué)其次定律的一種表述C．肯定質(zhì)量的某種志向氣體在等壓膨脹過(guò)程中，內(nèi)能肯定增加D．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能可能增加，也可能削減解析：選ABC單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故A正確；熱力學(xué)其次定律的一種表述：不行能從單一熱庫(kù)汲取熱量，使之完全變勝利，而不產(chǎn)生其他影響；另一種表述是：不行能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他改變。熱力學(xué)其次定律說(shuō)明熱的傳導(dǎo)具有方向性，故B正確；依據(jù)志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，肯定量的某種志向氣體在等壓膨脹過(guò)程中，氣體的溫度上升；又因?yàn)榭隙ㄙ|(zhì)量的志向氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，與氣體的體積無(wú)關(guān)，則內(nèi)能肯定增加，故C正確；在絕熱條件下壓縮氣體時(shí)，外界對(duì)氣體做功，但沒(méi)有熱交換，故氣體的內(nèi)能增加，故D錯(cuò)誤。2．(2024年1月新高考8省聯(lián)考·江蘇卷)某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作。該循環(huán)由兩個(gè)絕熱過(guò)程和兩個(gè)等容過(guò)程組成。如圖所示為肯定質(zhì)量的志向氣體所經(jīng)驗(yàn)的奧托循環(huán)，則該氣體()A．在狀態(tài)a和c時(shí)的內(nèi)能可能相等B．在a→b過(guò)程中，外界對(duì)其做的功全部用于增加內(nèi)能C．b→c過(guò)程中增加的內(nèi)能小于d→a過(guò)程中削減的內(nèi)能D．在一次循環(huán)過(guò)程中汲取的熱量小于放出的熱量解析：選B從c→d為絕熱膨脹，則Q＝0，W<0，則ΔU<0，內(nèi)能減小，溫度降低；從d→a，體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，則狀態(tài)c的溫度高于狀態(tài)a的溫度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a→b為絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功W>0，Q＝0，則ΔU＝W，即外界對(duì)其做的功全部用于增加內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；b→c系統(tǒng)從外界汲取熱量，c→d系統(tǒng)對(duì)外做功，d→a系統(tǒng)放出熱量，a→b外界對(duì)系統(tǒng)做功，依據(jù)p-V圖像與橫軸所圍成的面積即為氣體做功大小，可知圖像中b→c→d→a圍成的圖形的面積為一個(gè)奧托循環(huán)氣體對(duì)外做的功，整個(gè)過(guò)程氣體的內(nèi)能改變量為零，則ΔW＝ΔQ，即Q吸－Q放＝ΔW>0，即在一次循環(huán)過(guò)程中汲取的熱量大于放出的熱量，則b→c過(guò)程中增加的內(nèi)能大于d→a過(guò)程中削減的內(nèi)能，故C、D錯(cuò)誤。3．(2024·天津等級(jí)考)水槍是孩子們寵愛(ài)的玩具，常見(jiàn)的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到肯定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開(kāi)，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過(guò)程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()A．壓強(qiáng)變大 B．對(duì)外界做功C．對(duì)外界放熱 D．分子平均動(dòng)能變大解析：選B在水向外不斷噴出的過(guò)程中，罐內(nèi)氣體體積增大，則氣體對(duì)外做功，依據(jù)玻意耳定律可知，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由于罐內(nèi)氣體溫度不變，故內(nèi)能也不變，即ΔU＝0，由熱力學(xué)第肯定律W＋Q＝ΔU知，W<0，則Q>0，因此氣體吸熱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記可知，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．(2024年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)某學(xué)生在水瓶中裝入半瓶熱水，蓋緊瓶蓋，一段時(shí)間后，該同學(xué)發(fā)覺(jué)瓶蓋變緊。其本質(zhì)緣由是單位時(shí)間內(nèi)瓶蓋受到瓶?jī)?nèi)氣體分子的撞擊次數(shù)________(選填“增加”“削減”或“不變”)，瓶?jī)?nèi)氣體分子平均動(dòng)能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。解析：隨著溫度降低，內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)變小，瓶蓋變緊。由于溫度降低，則瓶?jī)?nèi)氣體分子平均動(dòng)能減小；由于平均動(dòng)能減小，分子平均速率減小，則在其他條件不變的狀況下，單位時(shí)間內(nèi)瓶蓋受到瓶?jī)?nèi)氣體分子的撞擊次數(shù)削減。答案：削減減小5.如圖所示，肯定質(zhì)量志向氣體經(jīng)驗(yàn)A→B的等壓過(guò)程，B→C的絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)，其中B→C過(guò)程中內(nèi)能削減900J。求A→B→C過(guò)程中氣體對(duì)外界做的總功。解析：A→B過(guò)程W1＝－p(VB－VA)B→C過(guò)程，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律W2＝ΔU則對(duì)外界做的總功W＝－(W1＋W2)代入數(shù)據(jù)得W＝1500J。答案：1500J6.如圖所示的p-V圖像記錄了肯定量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)的緩慢改變過(guò)程A→B→C，其中AB段是體積保持不變的過(guò)程，BC段是絕熱過(guò)程。已知該志向氣體內(nèi)能與溫度的關(guān)系為U＝CT，其中C＝10J/K，A點(diǎn)的熱力學(xué)溫度為TA＝450K。求B→C過(guò)程中外界對(duì)氣體所做的功。解析：A→B過(guò)程為等容改變，由查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)得：TB＝189K等容過(guò)程沒(méi)有做功，由熱力學(xué)第肯定律，此過(guò)程放熱Q＝C(TA－TB)＝2610J對(duì)A、C兩狀態(tài)，由志向氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)得：TC＝300KB→C過(guò)程無(wú)熱傳遞，A→B過(guò)程無(wú)做功，對(duì)A→B→C全過(guò)程，由熱力學(xué)第肯定律有C(TC－TA)＝W－Q得：B→C過(guò)程外界對(duì)氣體做功W＝1110J。答案：1110J7.如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸開(kāi)口向上豎直放置，通過(guò)絕熱活塞封閉著肯定質(zhì)量的志向氣體。活塞的質(zhì)量為m、橫截面積為S，與容器底部相距h。現(xiàn)通過(guò)電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)氣體汲取熱量Q時(shí)停止加熱，活塞上升了2h并穩(wěn)定，此時(shí)氣體的熱力學(xué)溫度為T1。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，活塞與汽缸間無(wú)摩擦且不漏氣。求：(1)加熱過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加量；(2)停止對(duì)氣體加熱后，在活塞上緩緩添加砂粒，當(dāng)添加砂粒的質(zhì)量為m0時(shí)，活塞恰好下降了h。求此時(shí)氣體的溫度。解析：(1)等壓過(guò)程氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0＋eq\f(mg,S)，則氣體對(duì)外做功為W＝p1S(2h)＝2(p0S＋mg)h由熱力學(xué)第肯定律得ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－2(p0S＋mg)h；(2)停止對(duì)氣體加熱后，活塞恰好下降了h，氣體的溫度為T2則初態(tài)p1＝p0＋eq\f(mg,S)，V1＝3hS，熱力學(xué)溫度為T1，末態(tài)p2＝p0＋eq\f(m0＋mg,S)，V2＝2hS，熱力學(xué)溫度為T2，由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得T2＝eq\f(2,3)eq