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1、课时规范练41热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.（热力学第一定律与气体状态方程的综合）（2021山东潍坊一模）如下图，导热良好的圆筒形汽缸竖 直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止 状态。现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦，外界环境温度不变，那么在此过程中缸内气体 （）A.对外做功，其内能减少B.温度不变，与外界无热量交换C分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少2.（多项选择X热力学第一定律）（2021湖南双峰一中高三模拟）如下图为某品牌的气压式电脑椅，其主要 结构可简化为汽缸和活塞的组合体，人离开椅子
2、后，汽缸内的气体体积增大，将椅子顶起，假设汽缸内 的气体可视为理想气体，那么以下说法正确的选项是（）A.如果气体吸收的热量比对外做的功少，那么违背了热力学第一定律B.如果气体与外界没有热量交换，那么汽缸内的气体温度一定降低C.如果气体与外界没有热量交换，说明从单一热库吸收的热量可以全部用来对外做功D.人坐下时，外界对气体做功，如果做功数值与气体向外界放出的热量相等，那么缸内气体的温度一定不 变3.（热力学定律与图像X2021山东泰安一模）如下图为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一 个从c到4另一个是从到。，其中。与的温度相同，比拟两段变化过程，那么（）解得 V3=0.81V活塞下降过程，
3、外界对气体做功为卬=2（丫2-丫3）汽缸内气体内能变比量A/=-O.14poV由热力学第一定律U=W+Q得放出的热量。为0.32poVoAc到过程气体放出热量较多B.a到匕过程气体放出热量较多C”到人过程内能减少较多D.q到人过程内能减少较多4 .（热力学第一定律与图像的综合问题）（2021湖南长郡中学模拟）某汽车的四冲程内燃机利用奥托循 环进行工作，该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如下图为一定质量的理想气体所经历 的奥托循环，那么该气体（）A.在状态。和c时的内能可能相等B.在b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C/一c过程中增加的内能小于da过程中减少的内能D.在一次循环过程中
4、吸收的热量小于放出的热量5 .（热力学定律与气体实验定律的综合）二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能 减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法。目前，专家们正在研究二氧化碳的深海处理技 术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢 移到海水某深处,气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低。此过程中（）A.封闭的二氧化碳气体对外界做正功B.封闭的二氧化碳气体压强可能增大C封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D.封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量.（热力学第一定律与气体状态方程的综合）如下图，一篮球内气体的压强为po,温度为加体积
5、为网。用打气筒对篮球充入压强为po,温度为To的气体，打气筒每次充入气体的体积为一共打气 JL O20次，假设篮球体积不变，最终使篮球内气体的压强为4po。充气过程中气体向外放出的热量为。，已 知气体的内能与温度的关系为。二以小为常数）。第一次打入气体后，篮球的压强变为多少?（可认为篮球内气体温度不变）打气筒在篮球充气过程中对气体做的功是多少？7.(热力学定律与气体实验定律的综合)如下图，导热性能良好的汽缸高为L=50 cm,开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10 cn?、质量为2 kg的光滑活塞，开始时活塞正好位于汽缸 顶部，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。外界温度为m=27、
6、大气压为po= lx 1()5 pa,汽缸和活 塞的厚度均可忽略不计,g取lOmH。将汽缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，在活塞上轻轻放 一个物体，活塞下降并稳定停在距离底部处。(1)求所放物体的质量；稳定后，外界温度缓慢升高，使活塞重新上升4 cm,那么此时外界温度，为多少摄氏度?假设该过程中气 体内能增加5 J,那么该过程中气体吸收热量多少？素养综合练8.一定质量的理想气体，分别在压强力和P2下的体积V与温度T的关系图线如下图，气体由状态A 等容变化到状态B的过程中，以下说法正确的选项是()TA.压强增大，吸收热量8 .压强增大，放出热量C.压强减小，放出热量 D.压强减小，吸收热量p
7、/(105Pa)AB 二二口 c12 W(10m3)9 .（多项选择）如下图,一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程,先后到达状态3和 Co从状态A变化到状态8的过程中，气体吸收了 100 J的热量，那么以下说法正确的选项是（）0.6 0.30A.气体在状态B时的温度大于在状态A时的温度B.从状态B变化到状态。的过程中气体分子的平均动能增大C.气体从状态A变化到状态B的过程中内能增加了 40 JD.气体从状态5变化到状态。的过程中放出了 40 J的热量10.（2021重庆适应性测试）如下图,密闭导热容器A、B的体积均为Vo,A、B浸在盛水容器中，到达 热平衡后,A中压强为po,温
8、度为G,B内为真空川等A中的气体视为理想气体。翻开阀门C,A中局部 气体进入Bo假设再次到达平衡时，水温未发生变化,求此时气体的压强。假设密闭气体的内能的改变量与温度的关系为伏为大于。的常量为、上分别为气 体始、末状态的温度），在所述状态的基础上，将水温升至1.27b,重新到达平衡时，求气体的压强及所 吸收的热量。11.标=37。如下图，可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸，汽缸内有一导热性能良好的活 塞，活塞面积为S,活塞底面与汽缸底面平行，一定质量的理想气体密封在汽缸内。当平台倾角为37。时，汽缸内气体体积为V,将平台顺时针缓慢转动直至水平,稳定时汽缸内气体的体积为0.9V,
9、该过程中 环境温度始终为7b,外界大气压强为po。sin 37。=06cos 37。=0.8,重力加速度为g。（1）求活塞的质量；假设平台转至水平后，经过一段时间，环境温度缓慢降至0.97b（大气压强po保持不变）,该过程中汽缸 内气体内能的减少量为0.14（）匕求该过程中汽缸内气体放出的热量Q。参考答案课时规范练41热力学定律与能量守恒定律1.D解析缓慢取走铁砂的过程中，因为活塞对封闭气体的压力减小，所以活塞会缓慢上 升，是气体膨胀的过程，缸内气体对外做功，但是汽缸导热良好，所以缸内理想气体温度保 持不变，那么内能不变，应选项A错误;根据热力学第一定律AU=W+Q,因为气体膨胀对外 做功，所
10、以W0,从c到气体做等容变化,体积不 变，外界对气体不做功，那么故。到人过程气体放出热量较多，应选项A、C、D错 误,B正确。4.B解析从c至Id为绝热膨胀，那么Q=0,W0,所以/O,Q=O,那么，即外界对其 做的功全部用于增加内能，选项B正确力一c过程，系统从外界吸收热量,cd过程，系统 对外做功，一 ”过程，系统放出热量,aA过程，外界对系统做功，根据p-V图线下方面积表 示气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b一(:一d-a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体内能变为零，那么。吸-。放0,即在一次循环过程中吸收的热 量大于放出的热量，那么人一c过程中增加的内能大于d-
11、a过程中减少的内能，故C、D错 误。5.B解析气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,A错误;根据华=C可知,气体体 积减小到原来的一半，但是气体的温度不一定减小到原来的一半，那么气体的压强可能增 加,B正确;温度降低，所以气体分子的平均动能减小,C错误;温度降低，内能减小，外界对气 体做正功,根据热力学第一定律AU二W+Q,封闭气体向外界放出热量，故D错误。6 .答案物o （2）0+初）解析第一次打入气体后,篮球内气体压强变为pi,根据玻意耳定律有po（Mo+*Vo） JL J=pVo解得P尸挣。（2）设篮球内气体最终温度为7,根据理想气体状态方程知也处阜里坦=警 1 o1解得T=y7o篮
12、球内气体内能的增量为NU=kT号To根据热力学第一定律可得打气过程中，对气体所做的功为W=Q+kT0.答案（1）3 kg （2）57 11 J解析（1）开始时,Vi=LS,压强为pi=po+等=1.2义1。5 pa活塞下移到蓑处时,V2*S,设此时气体的压强为P2,对所封闭的气体,活塞向下移动 JJ时，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有pi Vl=p2 V2解得 0=1.5 x 105 Pa设所放物体的质量为加0,此时对活塞有p2S=poS+mg+mog解得 mo=3 kgo(2)对所封闭的气依开始时,丫2=装2=300 K,温度升高后,吻二(孩+)S,设此时的温 JJ度为乃，此过程为等压过程
13、，根据学=学 1 21 3解得乃=330 K,即片57 该过程中气体对外界做功彳导W=-piSL由热力学第一定律可得u=W+Q解得。=11 J。7 .C解析由题图可知，气体由状态A等容变化到状态5的过程中体积不变，温度减小，根 据华=磬可知压强减小;根据热力学第一定律AU=W+Q,体积不变，温度减小，即 W=0,AU0,故。0,放出热量，故A、B、D错误,C正确。8 .ACD 解析气体从状态A到状态B为等压变化，由*=C可知,由于从A到B体积变大， 那么温度升高,即气体在状态B时的温度大于在状态A时的温度，故A正确;从状态B变化 到状态C的过程为等容变化，由岸=C可知，压强减小，那么温度降低，
14、所以气体分子的平均动 能减小，故B错误;气体从状态A变化到状态B的过程中对外做功为W=-0.6xl05x X10-3 J=-60 J,由热力学第一定律得AU=Q+W=40 J,故C正确;由理想气体状态方程可知，状态 4与状态。的温度相同即内能相同，由于8到。为等容变化，那么气体不对外做功，外界也 不对气体做功，那么放出了 40 J的热量.故D正确。9 .答案。（2）|po 0.2m解析容器内的理想气体从翻开C到再次平衡时，发生等温变化，根据玻意耳定律得poVb=p,2Vo解得此时气体压强1p=/。(2)升高温度，理想气体发生等容变化，根据查理定律得导=/解得压强p-po温度改变,理想气体的体积不变，那么外界不对理想气体做功，理想气体也不对外界做 功，所以印=0,升高温度，内能增量A(1.27b-To)=O.2Z:7b根据热力学第一定律AU=Q+W可知气体吸收的热量Q=AU=0.2Z7b。11.答案等(2)O.32poV解析设活塞质量为根,当平台倾角为37。时汽缸内气体的压强为pi=p(H汽缸内气体的压强为pi=p(Hmgcos37S气体的体积V = V平台水平时，汽缸内气体压强的大小2=。+等气体的体积V2=0.9V由玻意耳定律有piVl=p2 V2联立得加=箜。9(2)降温过程，汽缸内气体压强不变,由盖-吕萨克定律有学=岳1 00