第65講 熱力學(xué)定律與能量守恒定律（練習(xí)）（解析版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

第65講熱力學(xué)定律與能量守恒定律目錄01模擬基礎(chǔ)練【題型一】熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律 【題型二】熱力學(xué)第二定律【題型三】熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合02重難創(chuàng)新練【題型一】熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律 1.如圖是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮理想氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功200J，同時(shí)氣體向外界放熱100J，缸內(nèi)氣體的()A.溫度升高，內(nèi)能增加100JB.溫度升高，內(nèi)能減少200JC.溫度降低，內(nèi)能增加100JD.溫度降低，內(nèi)能減少200J【答案】A【解析】外界對(duì)氣體做功W＝200J，氣體向外界放熱，則Q＝－100J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能的增量ΔU＝W＋Q＝200J－100J＝100J，即內(nèi)能增加100J。對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增加，溫度必然升高，故A正確。2.一個(gè)充氣氣球用繩子拴著一塊石頭正在湖水中緩慢下沉，越往下水溫越低，氣球?qū)崃己?，則氣球內(nèi)氣體()A.內(nèi)能增加B.對(duì)外界做正功C.減少的內(nèi)能小于放出的熱量D.減少的內(nèi)能大于放出的熱量【答案】C【解析】充氣氣球用繩子拴著一塊石頭在湖水中緩慢下沉，越往下水溫越低，則內(nèi)能減少，A錯(cuò)誤；根據(jù)氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于湖水中的壓強(qiáng)，可知壓強(qiáng)逐漸增大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C知，氣球體積減小，對(duì)外界做負(fù)功，B錯(cuò)誤；氣球下降時(shí)，氣球內(nèi)氣體內(nèi)能減小，外界對(duì)氣球做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知減少的內(nèi)能小于放出的熱量，C正確，D錯(cuò)誤。3.水槍是孩子們喜愛(ài)的玩具，常見(jiàn)的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意圖如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門(mén)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)能變化【答案】B【解析】打開(kāi)閥門(mén)，水不斷噴出，封閉氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做功，B正確；由于罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，由玻意耳定律知，氣體的壓強(qiáng)減小，A錯(cuò)誤；溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知?dú)怏w吸熱，C、D錯(cuò)誤?！绢}型二】熱力學(xué)第二定律4.(多選)下面說(shuō)法中正確的是()A.不可能從單一熱源吸熱，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響B(tài).熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體C.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律D.利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的【答案】AD【解析】根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響，故A正確；在外界干預(yù)下，熱量可以由低溫物體傳遞給高溫物體，故B錯(cuò)誤；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故C錯(cuò)誤；利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的，故D正確。5.(多選)地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023J的熱量。有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量，使它完全變成機(jī)械能來(lái)解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，關(guān)于其原因，下列說(shuō)法正確的是()A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)械不滿足熱力學(xué)第二定律D.機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化【答案】CD【解析】?jī)?nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，故A錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程滿足熱力學(xué)第一定律，也可以說(shuō)符合能量守恒定律，故B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化，故C、D正確?！绢}型三】熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合6.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由A狀態(tài)經(jīng)歷兩個(gè)不同的變化過(guò)程到C狀態(tài)(A→C，A→B→C)且A、C處于同一條等溫線上，以下說(shuō)法正確的是()A.A→C過(guò)程氣體吸收的熱量大于對(duì)外做的功B.A→C的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能一直減小C.氣體在A狀態(tài)的內(nèi)能等于在C狀態(tài)的內(nèi)能D.A→C過(guò)程氣體吸收的熱量等于A→B→C過(guò)程氣體吸收的熱量【答案】C【解析】A→C的過(guò)程中，由熱力學(xué)第一定律有ΔUAC＝QAC＋WAC，由于A、C處于同一條等溫線上，所以TA＝TC，氣體在A狀態(tài)的內(nèi)能等于在C狀態(tài)的內(nèi)能，即ΔUAC＝0，由氣體體積增大知WAC<0，因此可得QAC>0，QAC＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(WAC))，此過(guò)程中氣體吸收的熱量等于對(duì)外做的功，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)A→C的過(guò)程中等溫線的變化可知，氣體溫度先升高后降低，則氣體分子的平均動(dòng)能先增大后減小，故B錯(cuò)誤；A→B→C過(guò)程，有ΔUABC＝QABC＋WABC，ΔUABC＝0，QABC＝|WABC|，由p－V圖像與橫軸所圍的面積表示氣體對(duì)外做的功可知|WABC|>|WAC|，得到QABC>QAC，故D錯(cuò)誤。7.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，氣體在三個(gè)狀態(tài)的體積分別為Va、Vb、Vc，壓強(qiáng)分別為pa、pb、pc。已知pb＝p0，pc＝4p0，則下列說(shuō)法正確的是()A.pa＝3p0B.Vb＝3VcC.從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體對(duì)外做功D.從狀態(tài)c到狀態(tài)a，氣體從外界吸熱【答案】D【解析】從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體體積不變，由查理定律可得eq\f(pa,Ta)＝eq\f(pb,Tb)，又pb＝p0，得pa＝2p0，A錯(cuò)誤；從狀態(tài)b到狀態(tài)c，氣體溫度不變，由玻意耳定律可得pbVb＝pcVc，解得Vb＝4Vc，B錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體體積不變，氣體對(duì)外界不做功，C錯(cuò)誤；從狀態(tài)c到狀態(tài)a，溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，對(duì)外做功，所以吸收熱量，D正確。8.(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉在豎直放置的絕熱汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，溫度為T(mén)0?，F(xiàn)接通電熱絲給氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動(dòng)距離L后停止加熱，整個(gè)過(guò)程中，氣體吸收的熱量為Q，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。則()A.初始時(shí)，氣體壓強(qiáng)p1＝p0B.停止加熱時(shí)，氣體的溫度T＝2T0C.該過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加量ΔU＝Q－mgL－p0SLD.該過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加量ΔU＝Q－p0SL【答案】BC【解析】對(duì)處于平衡狀態(tài)的活塞進(jìn)行受力分析，受到大氣壓力、重力和氣體向上壓力，則有mg＋p0S－p1S＝0，解得p1＝eq\f(mg,S)＋p0，故A錯(cuò)誤；活塞緩慢上升過(guò)程中氣體壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(LS,T0)＝eq\f(2LS,T)，解得T＝2T0，故B正確；氣體對(duì)外做功W＝－p1SL＝－mgL－p0SL，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－mgL－p0SL，故C正確，D錯(cuò)誤。9.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)B、C變化到狀態(tài)D變化過(guò)程的p－V圖像如圖所示，AB與橫軸平行，BC與縱軸平行，ODC在同一直線上，已知A狀態(tài)溫度為400K，從A狀態(tài)至B狀態(tài)氣體吸收了320J的熱量，下列說(shuō)法正確的是()A.A狀態(tài)的內(nèi)能大于C狀態(tài)的內(nèi)能B.從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過(guò)程中，器壁單位面積在單位時(shí)間內(nèi)受到撞擊的分子數(shù)增加C.從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加了240JD.D狀態(tài)的溫度為225K【答案】CD【解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，由于A、C兩狀態(tài)的pV乘積相等，則兩狀態(tài)的溫度相同，所以A狀態(tài)的內(nèi)能等于C狀態(tài)的內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；由圖可知，從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過(guò)程中，氣體的體積不變，壓強(qiáng)減小，根據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋可知，器壁單位面積在單位時(shí)間內(nèi)受到撞擊的分子數(shù)減少，故B錯(cuò)誤；從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，氣體吸收了320J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做功，因p－V圖像的面積表示功，可得WAB＝－0.4×105×2×10－3J＝－80J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝Q＋WAB＝320J－80J＝240J，故C正確；由圖可知D狀態(tài)的壓強(qiáng)為pD＝3×eq\f(0.2×105,4)Pa，根據(jù)eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pDVD,TD)，可得TD＝eq\f(pDVD,pAVA)TA＝225K，故D正確。10.一只籃球的體積為V0，球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0，溫度為T(mén)0。現(xiàn)用打氣筒對(duì)籃球充入壓強(qiáng)為2p0、溫度為T(mén)0、體積為V1(大小未知)的氣體，使球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?p0，同時(shí)溫度升至1.5T0。已知?dú)怏w內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT(k為正常數(shù))，充氣過(guò)程中氣體向外放出Q的熱量，籃球體積不變。求：(1)充入氣體的體積V1的大??；(2)充氣過(guò)程中打氣筒對(duì)氣體做的功。【答案】(1)eq\f(V0,2)(2)Q＋eq\f(1,2)kT0【解析】(1)充入氣體的體積為V1，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(p0V0,T0)＋eq\f(2p0V1,T0)＝eq\f(3p0V0,1.5T0)解得V1＝eq\f(V0,2)。(2)由于充氣過(guò)程中氣體向外放出Q的熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋(－Q)根據(jù)氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系表達(dá)式有ΔU＝k·1.5T0－kT0＝eq\f(1,2)kT0解得W＝Q＋eq\f(1,2)kT0。11.如圖所示，開(kāi)口向上豎直放置的內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸中有加熱裝置，汽缸壁內(nèi)有卡槽，卡槽距缸底的高度H＝2m。質(zhì)量M＝10kg、橫截面積S＝5×10－3m2的活塞停在卡槽處，其下方封閉有一定質(zhì)量壓強(qiáng)為p1＝0.8×105Pa、溫度為t1＝17℃的理想氣體，現(xiàn)通過(guò)加熱裝置對(duì)缸內(nèi)氣體緩慢加熱。已知外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa保持不變，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系T＝t＋273K，重力加速度g＝10m/s2。(1)求活塞剛要離開(kāi)卡槽時(shí)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T2；(2)若活塞離開(kāi)卡槽后繼續(xù)上升了h＝0.2m，該過(guò)程中氣體吸收了Q＝370J的熱量，求該過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量ΔU?！敬鸢浮?1)435K(2)250J【解析】(1)已知p1＝0.8×105Pa，T1＝290K當(dāng)活塞剛要離開(kāi)卡槽時(shí)，根據(jù)受力分析則有p2S＝p0S＋Mg解得p2＝1.2×105Pa氣體加熱至活塞剛要離開(kāi)卡槽，氣體經(jīng)歷等容變化，根據(jù)查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2),\s\do5(T2))聯(lián)立解得活塞剛要離開(kāi)卡槽時(shí)，氣體的熱力學(xué)溫度T2＝435K。(2)活塞離開(kāi)卡槽上升過(guò)程中，是等壓變化，故氣體對(duì)外做功，則有W＝－p2Sh＝－120J由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q代入數(shù)據(jù)解得此過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量ΔU＝250J。1．某同學(xué)從重慶去西藏旅游，路途中溫度逐漸降低，為了補(bǔ)充能量拿出自己所帶的堅(jiān)果，發(fā)現(xiàn)包裝堅(jiān)果的密封袋明顯膨脹。下列關(guān)于袋內(nèi)氣體(可視為質(zhì)量不變的理想氣體)說(shuō)法正確的是()A．壓強(qiáng)增大 B．分子平均動(dòng)能不變C．一定從外界吸收熱量 D．對(duì)外做功，內(nèi)能減小【答案】D【解析】：根據(jù)題意，氣體溫度降低，體積增大，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得，氣體壓強(qiáng)減小，故A錯(cuò)誤；氣體溫度降低，所以分子平均動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，即W為負(fù)值，溫度降低，內(nèi)能減小，即ΔU為負(fù)值，但Q可能為正，也可能為負(fù)，即氣體可能從外界吸收熱量，也可能放熱，故C錯(cuò)誤，D正確。2．壓縮空氣儲(chǔ)能是一種利用壓縮空氣來(lái)儲(chǔ)存能量的新型儲(chǔ)能技術(shù)，絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能方式是壓縮空氣并將產(chǎn)生的熱能儲(chǔ)存在各種介質(zhì)當(dāng)中，比如混凝土、石頭、礦洞礦石中等。需要發(fā)電的時(shí)候讓壓縮空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，這種方式能夠?qū)嚎s空氣儲(chǔ)能的效率提升。對(duì)于上述過(guò)程的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．絕熱壓縮空氣，分子平均動(dòng)能不變B．絕熱壓縮空氣，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C．該方式能夠?qū)嚎s空氣儲(chǔ)能的效率提升到100%D．壓縮空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增大【答案】B【解析】：絕熱壓縮空氣，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能增大，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；壓縮空氣儲(chǔ)能的過(guò)程涉及熱運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，任何熱運(yùn)動(dòng)的能量做功轉(zhuǎn)換過(guò)程效率都不可能達(dá)到100%，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；壓縮空氣膨脹推動(dòng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，氣體體積增大對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷兩個(gè)不同的過(guò)程，分別由體積—溫度(V-t)圖像上的兩條直線Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0是兩直線的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0＝－273.15℃；a、b為直線Ⅰ上的兩點(diǎn)，c為直線Ⅱ上的一點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．理想氣體沿直線Ⅰ從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，壓強(qiáng)變大B．理想氣體在狀態(tài)b比在狀態(tài)c的壓強(qiáng)大C．理想氣體沿直線Ⅰ從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，氣體吸熱D．理想氣體在a、b、c狀態(tài)的內(nèi)能關(guān)系為Ub>Uc>Ua【答案】C【解析】：由體積—溫度(V-t)圖像和理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，直線Ⅰ、Ⅱ均為等壓線，則氣體在a、b兩狀態(tài)壓強(qiáng)相等，A錯(cuò)誤；從狀態(tài)b到狀態(tài)c是等溫變化，Vb>Vc，根據(jù)玻意耳定律可知pb<pc，B錯(cuò)誤；理想氣體沿直線Ⅰ從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，氣體體積變大，氣體對(duì)外界做功，W<0，而溫度升高，ΔU>0，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，所以Q>0，氣體吸熱，C正確；氣體在b、c兩狀態(tài)的溫度相同，則Ub＝Uc，理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b溫度升高，則Ua<Ub，故Ua<Ub＝Uc，D錯(cuò)誤。4．(多選)如圖所示，帶有活塞的汽缸中封閉一定質(zhì)量的氣體(不考慮分子勢(shì)能)，將一個(gè)熱敏電阻(電阻值隨溫度升高而減小)置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的歐姆表連接，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能。下列說(shuō)法正確的是()A．若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能一定減小B．若推動(dòng)活塞使汽缸內(nèi)氣體體積減小，則汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能減小C．若推動(dòng)活塞使汽缸內(nèi)氣體體積減小，則汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小D．若推動(dòng)活塞使汽缸內(nèi)氣體體積減小，則歐姆表讀數(shù)將變小【答案】AD【解析】：若發(fā)現(xiàn)歐姆表讀數(shù)變大時(shí)，熱敏電阻阻值變大，說(shuō)明熱敏電阻的溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，故A正確；若推動(dòng)活塞使汽缸內(nèi)氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，汽缸和活塞均具有良好的絕熱性能，由熱力學(xué)第一定律知，氣體的內(nèi)能增大，故B錯(cuò)誤；汽缸內(nèi)氣體體積減小，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，故C錯(cuò)誤；汽缸內(nèi)氣體體積減小時(shí)，氣體的溫度升高，則知熱敏電阻阻值變小，即歐姆表讀數(shù)將變小，故D正確。5．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了a→b→c→a的過(guò)程，其狀態(tài)變化的p-V圖像如圖所示，各個(gè)狀態(tài)參量已在圖中標(biāo)出，已知c點(diǎn)的溫度為T(mén)0。求：(1)一次循環(huán)過(guò)程中氣體放出的熱量；(2)整個(gè)循環(huán)過(guò)程中的最高溫度?！敬鸢浮浚?1)eq\f(1,2)p0V0(2)1.125T0【解析】：(1)a→b→c→a一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，三角形abc的面積等于放出的熱量Q＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2p0－p0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2V0－V0)),2)＝eq\f(1,2)p0V0。(2)由題圖可知a→b溫度降低，b→c溫度升高，a→b→c的過(guò)程中b點(diǎn)溫度最低；c→a的過(guò)程中，溫度先升高后降低，故溫度最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)在直線ca上，由圖像知p＝－eq\f(p0,V0)V＋3p0又eq\f(pV,T)＝eq\f(p0·2V0,T0)將p代入求極值得Tmax＝1.125T0。6．肺活量是常用來(lái)衡量人體心肺功能的重要指標(biāo)。肺活量是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0＝1atm下人一次盡力吸氣后，再盡力呼出的氣體體積總量。某同學(xué)在學(xué)習(xí)氣體實(shí)驗(yàn)定律后，設(shè)計(jì)了一個(gè)吹氣球?qū)嶒?yàn)來(lái)粗測(cè)自己肺活量。首先他測(cè)量了自己的體溫為37℃，環(huán)境溫度為27℃，然后該同學(xué)盡最大努力吸氣，通過(guò)氣球口盡力向氣球內(nèi)吹氣，吹氣后的氣球可近似看成球形，過(guò)一段時(shí)間穩(wěn)定后測(cè)得氣球的直徑d＝20cm，氣球穩(wěn)定的過(guò)程中，氣球向外界散失了2.8J的熱量。已知?dú)馇蛳鹉z薄膜產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)Δp＝eq\f(2σ,R)，其中σ為薄膜的等效表面張力系數(shù)，R為氣球充氣后的半徑。如圖為該氣球的等效表面張力系數(shù)σ隨氣球半徑R的變化曲線。吹氣前氣球內(nèi)部的空氣可忽略不計(jì)，空氣可看作理想氣體，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，1cmH2O＝100Pa。求：(1)該同學(xué)通過(guò)查閱資料得知理想氣體內(nèi)能大致可以用公式U＝0.5T來(lái)計(jì)算，氣球穩(wěn)定的過(guò)程中外界對(duì)氣球做了多少功？(2)該同學(xué)的肺活量為多少毫升(保留到整數(shù)位)?【答案】：(1)－2.2J(2)4500mL【解析】：(1)由ΔU＝0.5ΔT＝－5JΔU＝W＋Q得W＝－2.2J。(2)由圖像可知?dú)馇虬霃絉＝10cm時(shí)，氣球橡膠薄膜的等效表面張力系數(shù)σ＝200cm·cmH2O＝2×104cm·Pa吹氣后穩(wěn)定時(shí)氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋eq\f(2σ,R)解得p＝1.04p0設(shè)該同學(xué)的肺活量為V1，氣球體積為V2，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p0V1,T1)＝eq\f(pV2,T2)V2＝eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))3解得V1≈4500mL。7．(2023·浙江6月選考)如圖所示，導(dǎo)熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S＝100cm2、質(zhì)量m＝1kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)。圓筒與溫度300K的熱源接觸，平衡時(shí)圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A，其體積VA＝600cm3。緩慢推動(dòng)活塞使氣體達(dá)到狀態(tài)B，此時(shí)體積VB＝500cm3。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達(dá)到狀態(tài)C，此時(shí)壓強(qiáng)pC＝1.4×105Pa。已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C，氣體從外界吸收熱量Q＝14J；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體內(nèi)能增加ΔU＝25J；大氣壓p0＝1.01×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，其分子平均動(dòng)能________(選填“增大”“減小”或“不變”)，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力________(選填“增大”“減小”或“不變”)；(2)求氣體在狀態(tài)C的溫度TC；(3)求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)做的功W?！敬鸢浮浚?1)不變?cè)龃?2)350K(3)11J【解析】：(1)圓筒導(dǎo)熱良好，則緩慢推動(dòng)活塞使氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度不變，則氣體分子平均動(dòng)能不變；氣體體積減小，則壓強(qiáng)變大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大。(2)狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)pA＝p0－eq\f(mg,S)＝1.0×105Pa，溫度TA＝300K，體積VA＝600cm3，狀態(tài)C時(shí)的壓強(qiáng)pC＝1.4×105Pa，體積VC＝500cm3，根據(jù)eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)，解得TC＝350K。(3)從B到C氣體進(jìn)行等容變化，則WBC＝0，從B到C氣體內(nèi)能增加25J可知，氣體從外界吸熱25J，而氣體從A到C，從外界吸熱14J，可知從A