专题30 热力学定律（一）-2021年高考物理冲刺阶段考点培优练（教师版含解析）

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1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 31 热力学定律(一) 1 1、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )一定质量的理想气体从状态 A 开始，经状态 B 和状态 C回 到状态 A，其状态变化的 pT 图象如图所示，其中线 AB与 OT轴平行，线段 BC 与 Op 轴平行。下列说法 正确的是( ) A. 气体从状态 A到状态 B过程中，气体分子对容器器壁的碰撞次数不变 B. 气体从状态 B到状态 C过程中，气体向外界释放热量 C. 气体从状态 A到状态 B过程中，气体吸收热量全部用来

2、增加气体内能 D. 气体从状态 C到状态 A过程中，单位体积内气体分子数减少 【答案】B 【解析】 AC气体从状态 A 到状态 B 经历了一个温度升高的等压过程，则粒子的平均动能增加，单个粒子对气壁的 撞击力增大，由气体方程可知其体积要增大，所以单位体积内的气体分子数要减少，但是气体压强保持不 变，由气体压强的微观解释可知气体分子在单位时间内对容器器壁的碰撞次数要减小；气体体积增大的过 程中气体对外界做了功，由热力学第一定律 UWQ 可知吸热并不全部增加内能，故 AC错误； B气体从状态 B 到状态 C经历了一个压强增大的等温过程，由气体方程可知其体积要减小，即气体被压缩 了，外界对气体做了功

3、，但是气体的内能没有变，由热力学第一定律可知气体向外界释放了热量，故 B正 确； DA、C两点所在的直线过原点，即压强 P 与温度 T 成正比，其比值是一个定值，由理想气体方程可得 PnR TV 即从状态 C到状态 A，气体的体积没有变化，单位体积内气体分子数不变，故 D 错误。 故选 B。 2 2、 (2021(2021 天津市三中高三下学期 天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )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 pT 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 A. 气体在 a、c 两状态的体

4、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气体对外界做的功 【答案】AB 【解析】 由理想气体状态方程PVnRT 知 nR PT V ，a与c的体积相等， A 正确 理想气体的内能由温度决定， 而 ca TT ，故a的内能大于c的内能，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，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，D 错误 3 3、(2021(2021江苏省名校联盟高三下学期开学考试江苏省名校联盟高三下学

5、期开学考试) )如图所示，一定量的理想气体从状态 A开始，经历两个过 程，先后到达状态 B和 C。有关 A、B 和 C三个状态温度 AB TT、和 C T的关系，正确的是( ) A. ABBC TTTT， B. ABBC TTTT， C. ACBC TTTT， D. ACBC TTTT， 【答案】C 【解析】 由图可知状态 A到状态 B是一个等压过程，根据 AB AB VV TT 因为 VBVA，故 TBTA；而状态 B到状态 C 是一个等容过程，有 CB BC pp TT 因为 pBpC，故 TBTC；对状态 A和 C 有 0000 33 22 55 AC pVpV TT 创 = 可得 TA

6、=TC；综上分析可知 C 正确，ABD 错误； 故选 C。 4 4、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )如 p-V 图所示，1、2、3 三个点代表某容器中一定量理想 气体的三个不同状态，对应的温度分别是 T1、T2、T3用 N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单 位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则 N1_N2，T1_T3，T3，N2_N3(填“大于”“小于” 或“等于”) 【答案】 (1). 大于 (2). 等于 (3). 大于 【解析】 (1)1、2等体积，2、3 等压强 由 pV=nRT 得： 1 1 1 pV T = 2

7、2 2 p V T ，V1=V2，故 1 1 p T = 2 2 p T ，可得：T1=2T2，即 T1T2，由于气体分子的密度相同， 温度高，碰撞次数多，故 N1N2； 由于 p1V1= p3V3；故 T1=T3； 则 T3T2，又 p2=p3，2 状态气体分子的密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态气体分子的 密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大故 3状态碰撞容器壁分子较少，即 N2N3； 5 5、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥 过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽

8、化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压 的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作 过程_(填“违背”或“不违背”)热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中， 做的功 W_(填“大于”“小于”或“等于”)零；分子的势能将_(填“增大”“不变” 或“减小”)。 【答案】 (1). 不违背 (2). 小于 (3). 增大 【解析】 1热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了 将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。 2制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的

9、过程中，体积膨胀，对外做功，W小于零； 3膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增加。 6 6、(2021(2021河南省名校联盟高三下学期开学考试河南省名校联盟高三下学期开学考试) )如图，一开口向上的导热气缸内。用活塞封闭了一定质量 的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统 始终处于平衡状态。在活塞下降过程中( ) A. 气体体积逐渐减小，内能增知 B. 气体压强逐渐增大，内能不变 C. 气体压强逐渐增大，放出热量 D. 外界对气体做功，气体内能不变 E. 外界对气体做功，气体吸收热量 【答案】BCD 【解析】 A理想气体的内能与温度之间唯

10、一决定，温度保持不变，所以内能不变，A错误； BCED由理想气体状态方程 pV C T ，可知体积减少，温度不变，所以压强增大。因为温度不变，内能不 变，体积减少，外界对系统做功，由热力学第一定律UWQ可知，系统放热，BCD正确，E错误； 故选 BCD。 7 7、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )一定量的理想气体从状态 M开始，经状态 N、P、Q 回到状 态 M。其压强温度图像(PT 图像)如图所示。下列说法正确的是( ) A. 从 M到 N 气体对外界做功 B. 从 N到 P 是放热过程 C. 从 N到 P 气体的体积增大 D. 气体在 N

11、和 Q 时的体积相等 E. 从 P到 M气体对外界做功 【答案】BDE 【解析】 A从 M到 N气体的压强不变，温度降低，体积减小，外界对气体做功，选项 A 错误； BC从 N 到 P气体的温度不变，压强增大，体积减小，外界对气体做功，是放热过程，选项 B正确，选项 C错误； D由题图可知，N、Q的连线过坐标原点，说明气体在状态 N和状态 Q 时的体积相等，选项 D 正确； E 从 P 到 M， 图线上各点与原点的连线的斜率减小， 说明气体的体积增大， 气体对外界做功， 选项 E 正确。 故选 BDE。 8 8、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考

12、试) )对于实际的气体，下列说法正确的是_ A. 气体的内能包括气体分子的重力势能 B. 气体的内能包括分子之间相互作用的势能 C. 气体的内能包括气体整体运动的动能 D. 气体体积变化时，其内能可能不变 E. 气体的内能包括气体分子热运动的动能 【答案】BDE 【解析】 ABCE气体的内能包括，气体所有分子势能和分子动能之和；其中分子势能是由分子间的相对位置和相互 作用决定的能量，与重力势能无关；分子动能是分子运动的动能，与气体的整体运动的动能无关，故 BE 正 确，AC 错误； D由于是非理想气体，气体的体积发生变化，若温度相应变化时，气体的内能可能不变，故 D正确； 9 9、(2021(

13、2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )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 p075.0 cmHg.环境温度不变.(保留三位有效数字) 【答案】144 cmHg 9.42 cm 【解析】 设初始时，右管中空气柱压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2p0，长度为 l2.活塞被下推 h 后

14、，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2，长度为 l2.以 cmHg 为压强单位.由 题给条件得 p1p0(20.05.00) cmHg90 cmHg l120.0 cm l1(20.0 20.05.00 2 ) cm12.5 cm 由玻意耳定律得 p1l1Sp1l1S 联立式和题给条件得：p1144 cmHg 依题意 p2p1 l24.00 cm 20.05.00 2 cmh11.5 cmh 由玻意耳定律得 p2l2Sp2l2S 联立式和题给条件得：h9.42 cm. 1010、(2021(2021湖北省宜昌市高三湖北省宜昌市高三下学期开学考试下学期开学考试)

15、) 如图所示在绝热气缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的理 想气体，开始时缸内气体温度为 47，封闭气柱长为 8cm，活塞横截面积 S=60cm2。现通过气缸底部电阻 丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热 22J，稳定后气体温度变为 127。已知大气压强为 105Pa，活 塞与气缸间无摩擦，不计活塞重力，求： (1)加热后活塞到气缸底部的距离； (2)此过程中气体内能改变了多少。 【答案】(1)10cm；(2)10J 【解析】 (1)取封闭的气体为研究对象，开始时气体的体积为 1 L S 温度为 1 27347320KT 末状态的体积为 2 L S，温度为 2 273 127400KT 气体做等

16、压变化，则有 12 12 L SL S TT 解得 2 L=10cm (2)在该过程中，气体对外做功 0 WPS 21 LL 由热力学第一定律有 UQW 解得 U=10J 1111、 (2021(2021 河南省新乡市高三下学期开学考试 河南省新乡市高三下学期开学考试) )一橡皮球内气体的压强为 0 p， 体积为 0 V， 热力学温度为 0 T。 某同学用打气筒对橡皮球充气，每次充入压强为 0 p、体积为 0 20 V 的气体，已知球内气体与打入气体为同种 理想气体，且打气过程中气体热力学温度保持不变，球内气体的体积与压强的关系为 0 0 p VV p 。 (1)在热力学温度为 0 T时，若使球内气体的压强大于 0 1.2p，求至少要打气的次数； (2)若不对橡皮球充气，而是把橡皮球拿到热力学温度为 0 4T的环境中，求球内气体稳定时的压强。 【答案】(1)9 次；(2) 0 2pp 【解析】 (1)气体做等温变化，则有 0 0000 1 1.2 20 V p Vnpp V 其中 10 0 p VV p 解得至少要打气的次数8.8n 次9次 (2)气体的热力学温度、压强和体积均发生变化，则由理想气体状态方程有 002 00 4 p VpV TT 其中 20 0 p VV p 解得 0 2pp