2020年高考物理《理想气体状态方程与热力学第一定律》专项练习及答案解析

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1、高考物理高考物理理想气体状态方程与热力学第一定律理想气体状态方程与热力学第一定律专项练习专项练习 1.一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B,再变化到状态 C,其状态变化过程的 p-V 图像如图所示。已知 该气体在状态 A 时的温度为 27 。求: 该气体在状态 B 时的温度; 该气体从状态 A 到状态 C 的过程中与外界交换的热量。 【答案】 (1)BCE (2)100 K 200 J 【解析】 (1)由于r=r0时,分子之间的作用力为零,当rr0时,分子间的作用力为引力,随着分子间距离的增大, 分子力做负功,分子势能增加,当 r0，根据热力学第一定律UWQ， 气体吸收热量Q0，气体吸

2、热，A 正确；由状态B变到状态C过程中，内能不变，B 错；C状态气体的压强 大于D状态气体的压强，C 错；D状态与A状态压强相等，D状态体积大，单位时间内与器壁单位面积碰撞 的分子数比A状态少，D、E 正确。 6.(多选)2016全国甲卷33(1)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da 回到原状态，其p T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是_。(填 正确答案标号) A气体在a、c两状态的体积相等 B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D在过程da中气体从外界吸收的热量小于

3、气体对外界做的功 E在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 【答案】 ： ABE 【解析】 ： 由理想气体状态方程pV T C得， pC VT，由图象可知，V aVc，选项 A 正确；理想气体的内能只 由温度决定，而TaTc，故气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项 B 正确；由热力学第一定律 UQW知，cd过程温度不变，内能不变，则QW，选项 C 错误；da过程温度升高，即内能增大，则 吸收的热量大于对外做的功，选项 D 错误；bc过程和da过程互逆，则做功的多少相同，选项 E 正确。 7(多选)(2016全国乙卷33)关于热力学定律，下列说法正确的是_。 A气

4、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热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 【答案】 ：BDE 【解析】 ：根据热力学定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，说法 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，说法 B 正确。理想气体等压膨胀对外做功，根据pV T 恒 量知，膨胀过程一定吸热，说法 C 错误。根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物 体，说法 D 正确。两个系统达到热平衡时，温度相等，如果这两

5、个系统分别与状态确定的第三个系统达到 热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，说法 E 正确。故选 B、D、E。 8.(多选)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图象如图所 示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（ ） 。 A过程ab中气体一定吸热 Bpcpbpa C过程bc中分子势能不断增大 D过程bc中每一个分子的速率都减小 E过程ca中气体吸收的热量等于对外界做的功 【答案】 ：ABE 【解析】 ：由题图知，该理想气体从a到b为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，根据 UQW，可知气体一定吸热，

6、选项 A 正确；从b到c为等压变化，故pcpb，而从a到b为等容变化， 根据查理定律pCT，可知温度升高，压强变大，故pbpa，选项 B 正确；理想气体没有分子势能，选项 C 错误；从b到c，温度降低，分子的平均动能降低，平均速率减小，但不是每一个分子的速率都减小，选项 D 错误；从c到a，气体发生等温变化，内能不变，气体对外界做功，吸收热量，根据UQW，气体吸 收的热量等于对外界做的功，选项 E 正确。 9.(2018甘肃兰州一模)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。问： (1)已知从A到B的过程中，气体的内能减少了 300 J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少； (2)试判断气

7、体在状态B、C的温度是否相同。如果知道气体在状态C时的温度TC300 K，则气体在状态A 时的温度为多少。 【答案】 ： (1)放热 1 200 J (2)温度相同 1 200 【解析】 ： (1)从A到B，外界对气体做功，有WpV900 J 根据热力学第一定律UWQ 得QUW1 200 J，气体放热 1 200 J (2)由题图可知pBVBpCVC，故TBTC；根据理想气体状态方程有p AVA TA p CVC TC ；代入数据可得TA1 200 K 10. 一定质量的理想气体，由状态a经b变化到c，如图所示，则下图中能正确反映出这一变化过程的是 ( ) 【答案】C 【解析】 由题图知：ab

8、过程为气体等容升温，压强增大；bc过程为气体等温降压，体积增大C 正 确 11.(2018山东高密模拟)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体气体开始处于状态A，由过程AB到达 状态B，后又经过过程BC到达状态C，如图所示设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和 TA.在状态B时的体积为VB，在状态C时的温度为TC. (1)求气体在状态B时的温度TB； (2)求气体在状态A时的压强pA与状态C的压强pC之比 【答案】(1)T AVB VA (2)T AVB TCVA 【解析】(1)由题图知，AB过程为等压变化由盖吕萨克定律有V A TA VB TB，解得 TBT AVB VA . (

9、2)由题图知，BC过程为等容变化，由查理定律有：p B TB pC TC. AB过程为等压变化，压强相等，有pApB, 由以上各式得p A pC TAVB TCVA. 12.如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VT图象已知气体在状态A时的压强是 1.510 5 Pa. 【答案】见解析 【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AB是一个等压变化，即pApB 根据盖吕萨克定律可得V A TA VB TB 所以TAV A VBT B0.4 0.6300 K200 K. (2)由题图甲可知，BC是等容变化，根据查理定律得p B TB pC TC 所以pCT C T

10、Bp B400 3001.510 5 Pa2.0105 Pa 则可画出状态ABC的pT图象如图所示 13.(2017全国卷)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经 过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是( ) A. 在过程ab中气体的内能增加 B. 在过程ca中外界对气体做功 C. 在过程ab中气体对外界做功 D. 在过程bc中气体从外界吸收热量 E. 在过程ca中气体从外界吸收热量 【答案】ABD 【解析】 在等容过程ab到达状态b中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加， A 正确，C 错误；过程

11、ca回到状态a，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小， 气体向外界放出热量，B 正确，E 错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功， 由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，D 正确 14.(2018河南郑州质检)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程 的pV图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为 27 ，求：(绝对零度取273 ) (1)该气体在状态B时的温度； (2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量 【答案】见解析 【解析】(1)对于理想气体：AB， 由查理定律得：p A TA pB TB 即：TBp B pAT A100 K 所以：tBTB273 173 . (2)BC过程由盖吕萨克定律得：V B TB VC TC 解得：TC300 K，所以：tC27 A、C温度相等，U0 AC的过程，由热力学第一定律UQW得： QUWUWBC 0110 52103 J200 J 即气体与外界交换的热量是 200 J.