熱力學定律與能量守恒定律1.(多選)(熱力學定律的理解)(2020福建福州二檢)關于熱力學定律,下列說法正確的是(　　)A.根據(jù)熱力學第一定律可知,一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹對外做功,內(nèi)能一定減少B.第一類永動機制不成,是因為它違反了熱力學第一定律C.熱力學第二定律是從另一個側面闡述能量守恒定律D.從微觀意義上講,熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律2.(熱力學定律與圖像綜合)(2020河南鄭州二測)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其V-T圖像如圖所示,pa、pb、pc分別表示a、b、c的壓強,下列判斷正確的是(　　)A.狀態(tài)a、b、c的壓強滿足pc=pb=3paB.過程a到b中氣體內(nèi)能增大C.過程b到c中氣體吸收熱量D.過程c到a中氣體吸收的熱量等于對外做的功3.(熱力學定律的應用)某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的,且車胎體積增大。若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,那么(　　)A.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能減小B.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增大C.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能減小D.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能增大4.(熱力學定律與圖像綜合)(多選)(2020山西太原模擬)如圖,一定量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C→D→A的循環(huán),ABCD位于矩形的四個頂點上。下列說法正確的是(　　)A.狀態(tài)C的溫度為T0B.從A→B,分子的平均動能減少C.從D→A,氣體壓強增大、內(nèi)能減小D.經(jīng)歷A→B→C→D→A一個循環(huán),氣體吸收的熱量大于釋放的熱量5.(熱力學定律與氣體實驗定律的綜合)(2020山東濰坊模擬)二氧化碳是導致“溫室效應”的主要原因之一,人類在采取節(jié)能減排措施的同時,也是在研究控制溫室氣體的新方法,目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術。在某次實驗中,將一定質(zhì)量的二氧化碳氣體封閉在一個可以自由壓縮的導熱容器中,將容器緩慢移到海水某深處,氣體體積減小為原來的一半,溫度逐漸降低。此過程中(　　)A.封閉的二氧化碳氣體對外界做正功B.封閉的二氧化碳氣體壓強可能增大C.封閉的二氧化碳氣體分子的平均動能增大D.封閉的二氧化碳氣體一定從外界吸收熱量6.(熱力學第一定律與氣體狀態(tài)方程的綜合)(2020陜西高三三模)如圖所示,一籃球內(nèi)氣體的壓強為p0,溫度為T0,體積為V0。用打氣筒對籃球充入壓強為p0,溫度為T0的氣體,已知打氣筒每次壓縮氣體的體積為V0,一共打氣20次,假設籃球體積不變,最終使籃球內(nèi)氣體的壓強為4p0。充氣過程中氣體向外放出的熱量為Q,已知氣體的內(nèi)能與溫度的關系為U=kT(k為常數(shù))。求:(1)第一次打入氣體后,籃球的壓強變?yōu)槎嗌?/span>?(可認為籃球內(nèi)氣體溫度不變)(2)打氣筒在籃球充氣過程中對氣體做的功是多少?         7.(熱力學定律與氣體實驗定律的綜合)(2020貴州貴陽五聯(lián))如圖所示,導熱性能良好的汽缸高為L=50 cm,開口向上置于水平地面上。汽缸中有橫截面積為S=10 cm2、質(zhì)量為m=2 kg的光滑活塞,開始時活塞正好位于汽缸頂部將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)。外界溫度為t0=27 ℃、大氣壓為p0=1×105 Pa,汽缸和活塞的厚度均可忽略不計,g取10 m/s2。(1)將汽缸固定在地面上,如果氣體溫度保持不變,在活塞上輕輕放一個物體,活塞下降并穩(wěn)定停在距離底部L處,求所放物體的質(zhì)量;(2)放上物體并穩(wěn)定后,外界溫度緩慢升高,使活塞重新上升4 cm,則此時外界溫度t為多少攝氏度?若該過程中氣體內(nèi)能增加5 J,則該過程中氣體吸收熱量多少?          素養(yǎng)綜合練8.(2020山東濟南二模)一定質(zhì)量的理想氣體,分別在壓強p1和p2下的體積V與溫度T的關系圖線如圖所示,氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中,下列說法正確的是(　　)A.壓強增大,吸收熱量B.壓強增大,放出熱量C.壓強減小,放出熱量D.壓強減小,吸收熱量9.(多選)(2020山東煙臺二模)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷兩個狀態(tài)變化過程,先后到達狀態(tài)B和C。已知從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,氣體吸收了100 J的熱量,則下列說法中正確的是(　　)A.氣體在狀態(tài)B時的溫度大于在狀態(tài)A時的溫度B.從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中氣體分子的平均動能增大C.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中內(nèi)能增加了40 JD.氣體從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中放出了40 J的熱量10.(2020寧夏高三二模)如圖所示,可在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的平臺上固定著一個內(nèi)壁光滑的汽缸,汽缸內(nèi)有一導熱性能良好的活塞,活塞面積為S,活塞底面與汽缸底面平行,一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)。當平臺傾角為37°時,汽缸內(nèi)氣體體積為V,將平臺順時針緩慢轉(zhuǎn)動直至水平,穩(wěn)定時汽缸內(nèi)氣體的體積為0.9V,該過程中環(huán)境溫度始終為T0,外界大氣壓強為p0。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度為g。 (1)求活塞的質(zhì)量;(2)若平臺轉(zhuǎn)至水平后,經(jīng)過一段時間,環(huán)境溫度緩慢降至0.9T0(大氣壓強p0保持不變),該過程中汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的減少量為0.14p0V,求該過程中汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。      參考答案 課時規(guī)范練39　熱力學定律與能量守恒定律1.BD　一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹,溫度升高,內(nèi)能增加,選項A錯誤;第一類永動機制不成,是因為它違反了熱力學第一定律,選項B正確;熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律,并不是從另一個側面闡述能量守恒定律,選項C錯誤;從微觀意義上講,熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律,選項D正確。2.ABD　設a狀態(tài)的壓強為pa,則由理想氣體的狀態(tài)方程可知,所以pb=3pa,同理pa·3V0=pc·V0,得pc=3pa,所以pc=pb=3pa,故A正確;過程a到b中溫度升高,內(nèi)能增大,故B正確;過程b到c溫度降低,內(nèi)能減小,即ΔU<0,體積減小,外界對氣體做功,W>0,則由熱力學第一定律可知,Q<0,即氣體應該放出熱量,故C錯誤;由圖可知過程ca中氣體等溫膨脹,內(nèi)能不變,對外做功;根據(jù)熱力學第一定律可知,氣體吸收的熱量等于對外做的功,故D正確。3.D　中午比清晨時溫度高,所以中午胎內(nèi)氣體分子平均動能增大,理想氣體的內(nèi)能由分子動能決定,因此內(nèi)能增大;車胎體積增大,則胎內(nèi)氣體對外界做功,所以只有D項正確。4.AD　A→B過程為等壓過程,則有,即有,解得,C→D過程也為等壓過程,則有,即,解得TC=T0=T0,故A正確;從A→B,溫度升高,分子平均動能增大,故B錯誤;從D→A,由圖可知,氣體壓強增大,溫度升高,氣體內(nèi)能增大,故C錯誤;經(jīng)歷A→B→C→D→A一個循環(huán),氣體內(nèi)能不變;在p-V圖像中,圖像與坐標軸圍成面積表示功,所以WAB>WDC,即整個過程,氣體對外界做功,所以氣體吸收的熱量大于釋放的熱量,故D正確。5.B　氣體體積減為原來的一半,外界對氣體做正功,A錯誤;根據(jù)=C可知,氣體體積減小到原來的一半,但是氣體的溫度不一定減小到原來的一半,則氣體的壓強可能增加,B正確;溫度降低,所以氣體的分子的平均動能減小,C錯誤;溫度降低,內(nèi)能減小,外界對氣體做正功,根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q,封閉氣體向外界放出熱量,故D錯誤。6.答案(1)p0　(2)Q+kT0解析(1)第一次打入氣體后,籃球內(nèi)氣體壓強變?yōu)?/span>p1,根據(jù)玻意耳定律有p0V0+V0=p1V0解得p1=p0(2)設籃球內(nèi)氣體最終溫度為T,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程知解得T=T0籃球內(nèi)氣體內(nèi)能的增量為ΔU=kΔT=kT0根據(jù)熱力學第一定律可得打氣過程中,對氣體所做的功為W=Q+ΔU=Q+kT07.答案(1)3 kg　(2)11 J解析(1)開始時,V1=L1S,壓強為p1=p0+=1.2×105Pa活塞下移到時,V2=S,設此時氣體的壓強為p2,對所封閉的氣體,活塞向下移動時,氣體發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意耳定律有p1V1=p2V2解得p2=1.5×105Pa設所放物體的質(zhì)量為M,此時對活塞有p2S=p0S+mg+Mg解得M=3kg(2)對所封閉的氣體,開始時,V2=S=40S,T1=300K,溫度升高后,V2=(40+4)S,設此時的溫度為T2,此過程為等壓過程,根據(jù)解得T2=330K=57℃該過程中氣體對活塞做功,得W=-p2SΔL由熱力學第一定律可得ΔU=W+Q解得Q=11J8.C　由題圖可知,氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中體積不變,溫度減小,根據(jù)可知壓強減小。根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W+Q,體積不變,溫度減小,即W=0,ΔU<0,故Q<0,放出熱量,故A、B、D錯誤,C正確。9.ACD　氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)A為等壓變化,由=C可知,由于從A到B體積變大,則溫度升高,即氣體在狀態(tài)B時的溫度大于在狀態(tài)A時的溫度,故A正確;從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程為等容變化,由等容變化有=C可知,壓強減小,則溫度降低,所以氣體分子的平均動能減小,故B錯誤;氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中對外做功為W=-0.6×105×1×10-3J=-60J,由熱力學第一定律得ΔU=Q+W=(100-60)J=40J,故C正確;由理想氣體狀態(tài)方程可知,狀態(tài)A與狀態(tài)C的溫度相同即內(nèi)能相同,由于B到C為等容變化,則氣體不對外做功,外界也不對氣體做功,則放出了40J的熱量,故D正確。10.答案(1)　(2)0.32p0V解析(1)設活塞質(zhì)量為m,當平臺傾角為37°時汽缸內(nèi)氣體的壓強為:p1=p0+氣體的體積為:V1=V平臺水平時,汽缸內(nèi)氣體壓強的大小p2=p0+氣體的體積:V2=0.9V由玻意耳定律有:p1V1=p2V2聯(lián)立得:m=(2)降溫過程,汽缸內(nèi)氣體壓強不變,由蓋-呂薩克定律有:解得:V3=0.81V活塞下降過程,外界對氣體做功為:W=p2(V2-V3)已知汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能減小了ΔU:ΔU=-0.14p0V由熱力學第一定律:ΔU=W+Q得放出的熱量Q為0.32p0V 

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