考點(diǎn)規(guī)范練45熱力學(xué)定律一、單項(xiàng)選擇題1.在一鍋正在沸騰的水中,一個(gè)小氣泡由底層緩慢地升到液面,上升過(guò)程中氣泡的壓強(qiáng)不斷減小,則氣泡在上升過(guò)程中()A.內(nèi)能增大 B.內(nèi)能減小C.外界對(duì)氣泡做功 D.吸收熱量答案:D解析:在沸騰的水中,此環(huán)境下,氣泡的溫度恒定,則氣泡的內(nèi)能不變,故A、B錯(cuò)誤。根據(jù)玻意耳定律,pV=C,氣泡在上升過(guò)程中,壓強(qiáng)減小,則體積增大,即氣泡對(duì)外做功,故C錯(cuò)誤。通過(guò)上述分析,得知?dú)馀輧?nèi)能不變,且對(duì)外做功,根據(jù)ΔU=W+Q,則氣泡吸收了熱量,故D正確。2.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是()A.保持氣體的壓強(qiáng)不變,改變其溫度,可以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)能不變B.若氣體的溫度逐漸升高,則其壓強(qiáng)可以保持不變C.氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)D.當(dāng)氣體體積逐漸增大時(shí),氣體的內(nèi)能一定減小答案:B解析:一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅決定于溫度,A錯(cuò)誤。一定質(zhì)量的理想氣體可以經(jīng)歷等壓膨脹的過(guò)程,溫度升高,壓強(qiáng)不變,B正確。做功和熱傳遞都可以改變氣體的內(nèi)能,做功和熱傳遞使氣體溫度升高1K,氣體吸收的熱量不同,C錯(cuò)誤。氣體體積增大時(shí),溫度可能不變,可能升高,也可能降低,D錯(cuò)誤。3.下列說(shuō)法正確的是()A.因?yàn)槟芰渴睾?所以能源危機(jī)是不可能的B.摩擦力做功的過(guò)程,必定有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.熱力學(xué)第二定律可表述為所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性D.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是違背了能量守恒定律答案:C解析:雖然能量守恒,但有些能量是可利用的,有些是不容易利用的,因此能源危機(jī)是存在的,A錯(cuò)誤。摩擦力做功的過(guò)程,如果沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),就沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,B錯(cuò)誤。熱力學(xué)第二定律可表述為所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性,C正確。第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是違背了熱力學(xué)第二定律,D錯(cuò)誤。4.如圖所示,在實(shí)驗(yàn)室某同學(xué)用導(dǎo)熱性能良好的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)(活塞與汽缸之間無(wú)摩擦)。用滴管將水緩慢滴在活塞上,在此過(guò)程中()A.氣體對(duì)外界做功,氣體內(nèi)能減小B.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能增加C.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能不變D.氣體從外界吸熱,氣體內(nèi)能不變答案:C解析:將水緩慢滴在活塞上,壓縮氣體,氣體的體積減小,外界對(duì)氣體做功,W為正值,由導(dǎo)熱性能良好知?dú)怏w的溫度不變,內(nèi)能不變,據(jù)熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU,得Q為負(fù)值,氣體放熱,選項(xiàng)C正確。5.如圖所示,水平放置的封閉絕熱汽缸,被一鎖定的絕熱活塞分為容積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣,b部分氣體為2mol氧氣,兩部分氣體溫度相等,均可視為理想氣體。解除鎖定,活塞滑動(dòng)一段距離后,兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí),它們的體積分別為Va、Vb,溫度分別為T(mén)a、Tb。下列說(shuō)法正確的是()A.Va>Vb,Ta>TbB.Va>Vb,Ta<TbC.Va<Vb,Ta<TbD.Va<Vb,Ta>Tb答案:D解析:解除鎖定前,兩部分氣體溫度相同,體積相同,由pV=nRT可知b部分氣體壓強(qiáng)大,故活塞左移,平衡時(shí)Va<Vb,pa=pb;活塞左移過(guò)程中,a部分氣體被壓縮,內(nèi)能增大,溫度增大,b部分氣體向外做功,內(nèi)能減小,溫度減小,平衡時(shí)Ta>Tb。二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示,用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分,隔板左側(cè)充有理想氣體,壓強(qiáng)為p,隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開(kāi),氣體會(huì)自由擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來(lái)的體積。假設(shè)系統(tǒng)不漏氣。下列說(shuō)法正確的是()A.氣體自由擴(kuò)散過(guò)程中,壓強(qiáng)減小,內(nèi)能不變B.氣體自由擴(kuò)散過(guò)程中,對(duì)外做功,內(nèi)能變小,溫度降低C.氣體被壓回到原來(lái)的體積時(shí)的壓強(qiáng)大于pD.氣體在被壓縮的過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增大答案:ACD解析:抽開(kāi)隔板時(shí),由于右方是真空,氣體做自由擴(kuò)散,氣體沒(méi)有對(duì)外做功,又沒(méi)有熱傳遞,則根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體的內(nèi)能不變,由于體積增大,壓強(qiáng)變小,B錯(cuò)誤,A正確。氣體被壓縮過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,氣體內(nèi)能增大,溫度升高,體積減小,根據(jù)pVT=C,可知壓強(qiáng)變大,C、D7.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始,經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體,下列說(shuō)法正確的是()A.過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B.過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功C.過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量D.狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等答案:BD解析:過(guò)程①是等容變化,溫度升高,壓強(qiáng)增大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。過(guò)程②中,體積增大,氣體對(duì)外做功,故B項(xiàng)正確。過(guò)程④是等容變化,溫度降低,放出熱量,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。過(guò)程③是等溫變化,溫度不變,故狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等,故D項(xiàng)正確。8.如圖所示,試管的一端插在水銀槽中,另一端封閉有理想氣體。試管內(nèi)有一段水銀柱,降低封閉氣體溫度,以下說(shuō)法正確的是()A.試管中的水銀柱高度下降B.封閉氣體壓強(qiáng)減小C.封閉氣體的體積與壓強(qiáng)乘積變大D.氣體內(nèi)能的變化值小于氣體放出的熱量答案:BD解析:根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C可知,降低封閉氣體溫度,封閉氣體的體積與壓強(qiáng)乘積變小;如果封閉氣體體積不變,降低封閉氣體溫度,壓強(qiáng)減小,則試管中的水銀柱高度上升,故A、C錯(cuò)誤,B正確。由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,由于降低封閉氣體溫度過(guò)程中外界對(duì)氣體做功,則氣體內(nèi)能的變化值小于氣體放出的熱量,故D9.(2024·河北卷)如圖所示,水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左、右兩部分,左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,右側(cè)為真空,活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長(zhǎng)度大于彈簧自然長(zhǎng)度,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計(jì)?；钊跏紩r(shí)靜止在汽缸正中間,后因活塞密封不嚴(yán)發(fā)生緩慢移動(dòng),活塞重新靜止后()A.彈簧恢復(fù)至自然長(zhǎng)度B.活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C.與初始時(shí)相比,汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D.與初始時(shí)相比,活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少答案:ACD解析:開(kāi)始彈簧處于壓縮狀態(tài),因活塞密封不嚴(yán),可知左側(cè)氣體向右側(cè)漏出,左側(cè)氣體壓強(qiáng)變小,右側(cè)出現(xiàn)氣體,對(duì)活塞有向左的壓力,最終左、右兩側(cè)氣體壓強(qiáng)相等,且彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),故A正確;活塞初始時(shí)靜止在汽缸正中間,但由于活塞向左移動(dòng),左側(cè)氣體體積小于右側(cè)氣體體積,因此左側(cè)氣體質(zhì)量小于右側(cè)氣體質(zhì)量,故B錯(cuò)誤;由于密閉的汽缸絕熱,與外界沒(méi)有能量交換,但彈簧彈性勢(shì)能減少了,可知?dú)怏w的內(nèi)能增加,故C正確;初始時(shí)氣體在左側(cè),最終氣體充滿(mǎn)整個(gè)汽缸,則初始左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)應(yīng)該是最終左側(cè)的兩倍,故D正確。三、非選擇題10.如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的汽缸高l=50cm,開(kāi)口向上置于水平地面上。汽缸中有橫截面積S=10cm2、質(zhì)量m=2kg的光滑活塞,開(kāi)始時(shí)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t0=27℃、大氣壓p0=1×105Pa,汽缸和活塞的厚度均可忽略不計(jì),g取10m/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(gè)物體,活塞下降并穩(wěn)定停在距離底部45l處,(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l0=4cm,則此時(shí)外界溫度為多少?若該過(guò)程中氣體內(nèi)能增加5J,則該過(guò)程中氣體吸收的熱量是多少?答案:(1)3kg(2)57℃11J解析:(1)開(kāi)始時(shí),V1=l1S,壓強(qiáng)為p1=p0+mgS=1.2×105活塞下移到4l5時(shí),V2=設(shè)此時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p2,對(duì)所封閉的氣體,活塞向下移動(dòng)時(shí),氣體發(fā)生等溫變化根據(jù)玻意耳定律有p1V1=p2V2②解得p2=1.5×105Pa③設(shè)所放物體