考點50熱力學定律

1.某救生手壞主要由高壓氣囊組成。氣囊內(nèi)視為理想氣體。宜閉氣囊與人一起上浮的過程中，若氣囊內(nèi)氣體溫

度不變，體積增大，則（）

A.外界對氣囊內(nèi)氣體做正功

B.氣囊內(nèi)氣體壓強增大

C氣囊內(nèi)氣體內(nèi)能增大

D.氣囊內(nèi)氣體從外界吸熱

2.（多選）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的

過程是［）

A.氣體的體積不變，溫度升高

B.氣體的體積減小，溫度降低

C.氣體的體積減小，溫度升高

D.氣體的體積增大，溫度不變

E.氣體的體積增大，溫度降低

3.如圖所示,密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，

小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮。上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體

（）

A.內(nèi)能減少

B.對外界做正功

C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量

D.噌加的內(nèi)能等于吸收的熱量

4.（多選）利用?渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋

板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉前進，分子熱運

動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣

流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法

正確的是)

渦流室環(huán)形管分離擋板

A.A端為冷端，B端為熱端

B.A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的

C.A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的

D.該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律

E.該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律

5.下列關于能量轉換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有不違背熱力學第一定律、但違背熱力學

第二定律的有o（填正確答案標號）

A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱

B.泠水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低

C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉化為功，而不產(chǎn)生其他影響

D.冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)

6.（多選）如圖，水平放置的密閉絕熱汽缸被導熱活塞分成左右兩部分，左側封閉一定質(zhì)量的理想氣體，右側為

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)壁光滑且水平長度大于彈簧自然長度，彈簧的形變始

終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計?；钊跏紩r靜止在汽缸正中間，后因活塞密封不嚴發(fā)生緩慢移動，活塞重新靜止

后（）

A.彈簧恢復至自然長度

B.活塞兩側氣體質(zhì)量相等

C.與初始時相比,汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加

D.與初始時相比，活塞左側單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少

7.（多選）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)ab、be、ca三個過程回到原狀態(tài)，已知ab垂直于T軸，b

c延長線過0點，下列說法正確的是)

V

0^----------->T

A.be過程外界對氣體做功

B.ca過程氣體壓強不變

C.ab過程氣體放出熱量

D.ca過程氣體內(nèi)能減小

8.（多選）一定量的A,b處于p-T圖上從a到b的線段所示。在此過程中（）

A.氣體一直對外做功

B.氣體的內(nèi)能一直增加

C.氣體一直從外界吸熱°7

D.氣體吸收的熱量等于其對夕陽的功

E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量

9.（多選）對于一定量的理想氣體，經(jīng)過下列過程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是（）

A.等溫增壓后再等溫膨脹

B.等壓膨脹后再等溫壓縮

C.等容減壓后再等壓膨脹

D.等容增壓后再等壓壓縮

E.等容增壓后再等溫膨脹

10一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a-b過程是等壓過程，b-c過程中氣體與外界無熱量交換，

c-a過程是等溫過程。下列說法正碓的是（）P.

A.a-b過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對夕功7,

。v

B.b-c過程，氣體對外做功，內(nèi)能增加

C.a-b-c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對夕微功

D.a-b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c-a過程放出的熱量

11（多選）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上?用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、

h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦。初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等?，F(xiàn)通過電

阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加出并達到穩(wěn)定后（）

A.h中的氣體內(nèi)能增加

B.f與g中的氣體溫度相等

C.f與h中的氣體溫度相等

D.f與h中的氣體壓強相等

12.（多選）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K,壓強為1x105P^經(jīng)等容過程，該氣體吸收400J的熱量

后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過程，需要吸收600J的熱才能使氣體溫度上升100K。下列說法正確的是（）

A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6L

B.等壓過程中，氣體對夕MK功400J

〈等壓過程中，氣體體積增加了原體積的;

4

D.兩個過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為400J

13.（2023福建卷）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了ATB—CTD—A的循環(huán)過程后回到狀態(tài)A其p-V圖如圖所示。

完成一次循環(huán)，氣體內(nèi)能..（填“增加”“減少”或，不變”）,氣依對外界..（填“做正功”“做負功”或“不做

功”），氣體.（填“吸熱”"放熱,或不吸熱也不放熱”）。

14如圖所示，在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分理想氣體，活塞橫截面積

為S，能無摩擦地滑動。初始時容器內(nèi)氣體的溫度為T。，氣柱的高度為h。當容器內(nèi)氣體從外界吸收一定熱量后，

活塞緩慢上升為再次平衡。已知容器內(nèi)氣體內(nèi)能變化量△U與溫度變化量△T的關系式為△U=CAT,C為已知常

數(shù),大氣壓強恒為p。，重力加速度大小為g,所有溫度為熱力學溫度。求

（I湎次平衡時容器內(nèi)氣體的溫度，

⑵此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量。

15在駐波聲場的作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)

的氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的P-V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強為Po、

體枳為V。、溫度為To的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V。、壓強為PB的狀態(tài)B,然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積

為Vo、壓強為1.9p0、溫度為Tc的狀態(tài)C,B到C的過程外界對氣體做功為W。已知Po、V。、To和W。求:

(DpB的表達式：

⑵Tc的表達式；

(3)B到C的過程,氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？

1D氣囊上浮過程，密閉氣體溫度不變，體積變大，則氣體對外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體壓強變

小，A、B錯誤；氣體溫度不變，內(nèi)能不變，氣體對外做功，由熱力學第一定律知，需要從外界吸熱，C錯誤，D

正確。

2ABD

3B距瓶口越近水的溫度越高，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤；上浮過程中，小瓶內(nèi)

氣體體積增加，對外界做正功，B正確；根據(jù)熱力學第一定律可知，增加的內(nèi)能小于吸收的熱量，C、D錯誤。

4ABE分子熱運動速率較大的氣體分子聚集在邊緣部位，從B端流出,A、B正確。氣體內(nèi)能與分子熱運動

的總動能有關，而總動能由氣體分子熱運動平均速率與分子數(shù)共同決定，故C錯誤。熱力學第二定律是指一切與熱

現(xiàn)象有關的宏觀過程具有方向性，本題中利用高壓氮氣實現(xiàn)冷熱氣體的分離，說明該熱現(xiàn)象不是在自然條件下進行

的，未違背熱力學第二定律，D錯誤，E正確。

5答案BC

解逸思路汽車內(nèi)燃機通過燃燒汽油，獲得高溫、高壓的氣體，對夕響功同時向空氣中散熱，代體的內(nèi)能減少,

燃燒汽油獲得的能量不能全部轉化為汽車的機械能，A項描述符合熱力學第一定律和熱力學第二定律；冷水倒入保

溫杯后，在不考慮做功的情況下，保溫杯與外界隔熱，內(nèi)能不變，保溫杯和冷水的溫度不可能都變低，B項描述不

符合熱力學第一定律；機械能可以全部轉化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉化為機械能而不產(chǎn)生其他影響，熱機效率不

可能達到百分之百，0項描述不違背熱力學第一定律，但違背熱力學第一定律；制冷機工作時從泳箱內(nèi)低溫環(huán)境中

提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，同時需要電機做功，D項描述符合熱力學第一定律、熱力學第二定律。

6ACD活塞初始時靜止在汽缸正中間，彈簧處于壓縮狀態(tài),活塞密封不嚴時，活塞左側氣體壓強減小，活塞緩

慢左移,當活塞左右兩側氣體壓強相等時，彈簧恢復至自然長度，活塞重新靜止，A正確；活塞左側氣體體枳小,

質(zhì)量小，B錯誤；由于汽缸密閉絕熱，則彈簧彈性勢能的減少量會全部轉化為氣體的內(nèi)能，與初始時相比，汽缸內(nèi)

氣體的為能增加，C正確；與初始時相比，氣體總體積增大，活塞左側單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少，D正確。

7AC由理想氣體狀態(tài)方程,=。、化簡可得片;匚「V-T圖像上的點與原點連線的斜率越大，壓強越小，故p。

<pb=pr.be過程為等壓變化，體積減小，外界對氣體做功，ca過程壓強減小，故A正確，B錯誤；ab過程為等溫

變化，內(nèi)能不變，故4U=0,體積減小，外界對氣體做功，故W>0,根據(jù)熱力學第一定律△U=Q+W,解得Q<0,

故ab過程氣體放出熱量，故C正確；ca過程，溫度升高,內(nèi)能增大，故D錯誤。

8BCE審題指導“理想氣體”-內(nèi)能變化只與溫度有關-溫度升高，內(nèi)能增大；；p-T圖像為過原點的傾斜直線

一氣體進行等容變化一氣體不對外界做功。

解款思路“一定量的理想氣體、',說明氣體的內(nèi)能只由溫度決定。通過圖像可知，由a到b的過程溫度升高，

所以氣體的內(nèi)能一直增加，B正確。由p-T圖線是一條過原點的傾斜直線可知，氣體的體積不變，氣體進行等容變

化，氣體對外界不做功，A錯誤。熱力學第一定律4U=Q+W,其中W=O,AU>(),所以△U=Q,Q>(),氣體一直從外界

吸熱,C、E正確，D錯誤。

9ACD一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關。對于A選項，2個過程都是等溫變化，所以氣體內(nèi)能不變，A

正確；對于B選項，根據(jù)，二C,等壓膨脹則T變大，再等溫壓縮，整個過程溫度升高，內(nèi)能增大，B錯誤；等容減

壓后再等壓膨脹，據(jù)牛=以口，溫度先減小后增大，內(nèi)能可能相等，C正確；等容增壓后再等壓壓縮，據(jù)，=由，

溫度先升高再降低,內(nèi)能可能相等，D正確；等容增壓后再等溫膨脹，據(jù)，=C知，溫度先升高后不變，內(nèi)能增大,

E錯誤，

10Ca-b過程，氣體壓強不變，體積增大，則溫度升高,內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律，AU=Q+W,氣體

從外界吸收的熱量大于對外界做的功，A錯誤；b-c過程，氣體與外界無熱量交換，氣體體積增大，對外界做功，

內(nèi)能減少，B錯誤；a-b-c過程，氣體在狀態(tài)a和狀態(tài)c的溫度相等，內(nèi)能相等,則氣體從外界吸收的熱量全部

用于對夕響功，C正確；a->b過程，氣體從外界吸收的熱量等于a-b-c過程氣體對外界做的功，可用a-b-c過

程圖線與橫軸圍成的面積表示，c-a過程放出的熱量等于該過程外界對氣體做的功，可用該過程圖線與橫軸圍成的

面積表示，第一個面積大于第二個面根，則a-b過程氣體從外界吸收的熱量大于c-a過程放出的熱量，D錯誤。

11AD審題指導初始時三部分中氣體的溫度「體積V、壓強p均相等，停止加熱并達到穩(wěn)定后三部分中氣

體各自的PV/T仍相等。

解迎思路電阻絲對f中氣體緩慢加熱過程中，兩活塞向右移動，右側活塞對h中的氣體做功,h中的氣體內(nèi)能

增加(點撥：絕熱汽缸與外界沒有熱交換)，溫度升高，選項A正確。以兩活塞、彈簧、g中氣體整體為研究對象,

穩(wěn)定后整體處于平衡狀態(tài)，由于活塞與汽缸間沒有摩擦，則f與h中的氣體壓強相等，選項D正確。左側活塞穩(wěn)

定后水平方向受三個力，合力為零，號品P/+丘因此pi>pf,又知V1>V6.由?=?？芍猣中氣體的溫度大于g中

氣體的溫度,選項B錯誤。f、h中的氣體壓強相同，f中的氣體體積大，由?=何知f中的氣體溫度大于h中的

氣體溫度,選項C錯誤。

12AD初始狀態(tài)，Po+IO'&ZROOK,經(jīng)等壓過程，由尹自得，匕=臂=地喘^=沁氣體的體積增

加了原體積的-pC錯誤。出熱力學第一定律△U=W+Q知，等容過程中W=0,內(nèi)能增加量△U=Q=4(K)J；等壓過程，

外界對氣體做負功，*-Po(匕一%尸-)。％，內(nèi)能增加量□。=。'+獷=6007-蘇%,兩個過程，溫度都是從300K

3

上升到400K,內(nèi)能增加量相同,△U=AU：有4OO4GOQ/dpo%，解得Ko=6xlO-\n=6L,A.D正確。等壓過程.

氣體對夕檄功IWL200J,B錯誤。

。名師點睛在熱力學第一定律中，△U=W+Q,外界對氣體做功，W>0,氣體對外界做功，W<0；氣體從外界

吸收熱量,Q>0,氣體向外界放出熱量,Q<0。

13答案不變做正功吸熱

解地思路一定質(zhì)量的理想氣體完成一次循環(huán)，P和V不變，根據(jù)氣體實驗定律可知氣體溫度不變，所以氣體

內(nèi)能不變。根據(jù)功的定義W=FAx,對于氣體做功有W=pSAx=PAV,在p-V圖像中，圖線與橫坐標軸所圍的面積

表示氣體對外所做的功的大??；體積增大過程，氣體對外做正功，反之氣體對外做負功。由題圖可知，A