练案(76)第15章 第38讲 热力学定律与能量守恒定律-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习提能训练（新教材）

例2：(1)450K(或177℃)(2)295J 甲+Q知Q>0,即气体吸热，吸收的热量等于对外做功的数值 [解析](1)当汽缸水平救置时，%=1,0×10P阳，%=，S, C,D错误。 T。=(273+27)K=300K 4.CD根据热力学第二定律可知，气体向真空的自由膨胀是不 当汽缸口朝上，活塞上表面刚好与汽缸口相甲 个P 可逆的，A项错误：根据热力学第二定律可知，效率为100%的 时，对活塞受力分析如图所示， 热机是不可能制成的，B项正确：根据热力学第二定律可知，机 根据平衡条件有P,S=PS+mg 械能转变为热能的实标宏观过程是不可逆过程，C项正确：根据 V=(L+L)S 热力学第二定律可知，热量从低温物体传向高温物体而不引起 由理想气体铁态方程得.+ 其他变化是不可能的，但可以自发地从高温物体传向低温物 T 体，D项正确。故选BCD。 解得T=450K(或177℃)。 5.ABD第一类水动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热 (2)当汽缸口向上稳定后，未加热时，由玻意耳定律得，S 力学第二定律，A,B两项正确：由热力学第一定律可知W≠0，Q =PLS ≠0，但△U=W+Q可以等于0，C项错误：由热力学第二定律可 如热后，气体徽等压变化，气体对外界微功 知选项D中的现象是可能的，但会引起其他变化，D项正确。 则F=-P(L+L2-L)S 6,BD如果气体吸收的热量比对外做的功少，则气休的内能增 根据热力学第一定律△！=W+Q 加，并不能说明该过程违背了热力学第一定律，故A错误：如果 解得△U=295J 气体与外界没有热量交换，则Q=0,气体体积增加.对外做功 跟踪训练7：(1)330K(2)1.1×10Pa(3)188J W为负值，由热力学第一定律△0=W+Q,知△0也为负值，即 [解析】(1)根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过 气体的内能减少，气体的温度一定降低，故B正确：如果气体与 程中，片用气体的压强不支，周有宁片 外界设有热量交换，并不能说明没有引起其他的变化，所以不 能说明从单一热库吸收的热量可以全部用来对外做功，故C错 解得T,-十，=3890K 误：人坐下时，外界对气体做功，W为正值，如果气体向外界放 出热量，则Q为负值，当厚+Q=0时，说明气体的内能不变，则 (2)从状态A到状态B的过程中，活塞缓便上升，则PmS=nS 缸内气体的温度一定不变，故D正确。 +mg 7.B从A到B的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体 解得Pg=1×10Pa 从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确：从B 根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的 到C的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体 体家不支，测有号号月 做功，气体放出热量，内能不变，故C,D错误 T &)(21.9r(3)w 解得nc=7P=.1x10P [解析](1)由题可知，根据玻意耳定律可得P,V,=PeV (3)根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外微功 为F。=PS△h=30J 解得Pn=5P% 由热力学第一定律有△U=W+O (2)根据理想气体状态方程可知 解得Q=△U-(-W。)=188J。 PaVe_PeVe To Te 练案[76] 解得T=1.9T 1A缓慢酒水过程中，胎内气体压强诚小，温度不变，由号=C (3)根据热力学第一定律可知4U=W+Q 其中Q=0,故气体内能增加△0=W 可知气体体积增大，故气体对外界做正功，A正确：由于不计分9.AD当电阻丝对∫中的气体缓慢加热时，了中的气体内能增大 子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，故B 温度升高，根据理想气体状态方程可知∫中的气体压强增大，会 错误：由△U=W+Q知，△U=0,W<0.故Q>0,气体从外界吸 缓慢推动左边活塞，可知h的体积也被压箔压强变大，对活塞受 热.故C错误：温度不变.分子的平均动能不变，但每个分子的 力分析，根据平衡条件可知，弹簧弹力变大，则弹簧被压缩。与 速率都是不断变化的，故D错误 此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动左边活塞。 2.C初始时气体的压强n=+号，体积为，温度为T:将汽 故活塞对中的气体做正功，且是绝热过程，由热力学第一定律 可知，h中的气体内能增加，A正确： 缸缓慢转过90°后，气体的压强为=，体积为，温度为T2 未加热前，三部分中气体的温度，体积，压强均相等，当系统稳 易知，>V,故气体对外界做功.因汽缸和活塞都是绝热的，根 定时，活寒受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞分析 据热力学第一定律可得△U<0,由于一定质量的理想气体内能 PS=Fa+PS 只与气体温度有关，所以T>T了，A,D两项错误：内能减小，不 则P>P 是所有气体分子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分 分别对∫g内的气体分析，根据理想气体状态方程有 子数的比例诚小，B项错误，C项正确， a-p业 3.A踩下时，由于导热良好可认为气体温度不变，内能保持不 To Tr 变，气体平均动能不变，另由号=C可知气垫内气体体积减小， PoVa_Peva T T。 气体压强增大，A正确，B错误：踩下后拾起脚时，气体体积增 由题意可知，因弹簧被压缩，则V,>V,联立可得T,>T 大，气体对外做功F<0,温度不变则内能不变△U=0.由△U= B错误： 636 在达到稳定过程中h中的气体体积变小，压强变大，∫中的气体 a)tb4n片2d5③础 (5)ACD 体积变大。由于稳定时弹簧保持平衡状态.故稳定时「、中的 气体压强相等，根据理想气体状态方程对h气体分析可知 [解析](1)在本实验中，要用量绮和滴管测量一滴油酸酒精 _ 溶液的体积：用数格子的方法得出油膜面积，故需要坐标纸。 T。T (2)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实险中，一般将油膜看 联立可得T,>T 成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在 C错误： 一起的：在滴入溶液之前，要先在水面上均匀地撒上爽身粉，这 对弹簧、活塞及g中的气体组成的系统分析，根据平衡条件可 样做的目的是使油膜边界清晰，使于局绘油膜形状。 知，∫与h中的气体压强相等，D正确。故选AD。 (3)用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为配制油酸酒 10.(1)6×104m3(2)60J 精溶波一测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水 [解析](1)以封闭气体为研究对象，由于压强不变，根据 盘→形成油膜◆描绘油膜边缘→测量油膜而积，计算分子直 Vr Vo 盖一吾萨克定作，有元， 径。因此操作先后顺序排列应是d山。 解得Vw=6×10-m3。 、(4)①由题意可知，一滴油酸酒精溶液的体积F=六， (2)由气体的内能与热力学温度成正比二- eV。 UaT。 其中纯油酸的体积V= N 解得U。=108J 2所形成油膜的面积为S=Xa, 活塞从P位置援慢移到Q位置，活塞受力平衡，封闭气体为等 超过半格的算一个，不足半格的会去，从图中可数出小正方形 压变化，以活塞为研究对象有 的有效个数X=55。 pS=poS mg 解得p=h+-1.2×10Pm ③纯油酸的体积V=5,期有d:了后。 外界对气体做功W=-(Vo-V)=-24J (5)公式d=5,V应为纯油藏的休积，3应为油膜的面积，关鸦 由热力学第一定律U。-U,=Q+W 中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据编大，其原 解得气体吸收的总热量为Q=60J 因可能为A、C,D 11.(1)9.7℃(2)4.4×10P(3)200J [解析](1)设玻璃泡中气体初态压强为P1, 练案[77] 有=户1+Pgh, 1,(1)待薄膜轮廓稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄 解得A=8.37×10Pa,渥度T,=o+273K=300K, 膜的轮廓画在玻璃板上 设末态压强为凸，则%=凸+Psg(h+△h), (2)4×005% 故A=810×10,根据在理定律有片-片 NS [解析](1)待潭膜轮事稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔 代入数据解得T2=290.3K,则环境沿度降低了1=T,-T2= 将油酸海膜的轮事画在玻璃板上 9.7℃ (2)打开阀门前有m1=8.37×10Pa,V,==0.5L,T,= (2)每滴油酰酒精溶液的体积为人m,m滴油硫酒情溶流所合 300K. 打开阀门后有V2=2V。=1.0L,T,=1+273K=313K, 统油藏的体积为V=朵×005%m,所以单个治藏分子的直 展事理将气体我吉考程学学 径大小为：片“08m NS 代入数据解得片=4.4×10Pa。 2.(1)ABD(2)8×10-日(3)1×10-26×10-0(4)偏大 (3)根据题设条件，由于上部容器原来是真空，气体发生自由 [解析](1)将油膜看成单分子油膜，油膜是呈单分子分布的， 密胀，故气体膨胀过程对外傲的功为零，即W=0,气体吸 单分子油膜的厚度等于分子的直径，A正确：不考虑各个油酸分 热0=200J. 子问的问腺，认为这此油酸分子是一个一个紧挨在一起的，分 根据热力学第一定律有△U=W+Q,故4U=0+2001=200J。 子之可没有间原，B正确，C错误：将油酸分子看成球形。测出 实验十九用油膜法估测分子的大小 油酸的体积V和形或单分子油虞的面积S,单分子油膜的厚度d 实验知识·自主回顾 =占，可以认为厚度等于分子的直径，D正确。 三2号 (2)②一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为V=方×m 16 四3.4单分子油膜1占 =8×10-6ml=8×102m3。 (3)由题图可知油膜面积为S=128×1×104m 核心考点·重点突破 2业。8×10-2 跟踪调练：(1)量简，坐标纸 油能分子的直径为小=了28X10m=6×10m (2)将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看 (4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL,测代入计算的 成是紧挨在一起的使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状 纯油酸的体积偏大，可知测量结果偏大。 637练案[76] 第38讲 热力学定律与能量守恒定律 C.机械能转变为热能的实际宏观过程是不可逆过程 基础过关练 D.热量可以自发地从高温物体传向低温物体而不引 题组一热力学第一定律的应用 起其他变化 1.(2024·宁波高三阶段性检测)如图所示，每天清晨环5.（多选）关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说 卫工人开着洒水车把路面洒湿，可使路面不起灰尘、 法正确的是 空气更加清新，给人们一天的生活带来好心情。洒水 A.第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒 车在缓慢酒水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度 定律 不变，不计分子间势能，则 B.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第 二定律 C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热 也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变 内能 A.胎内气体对外界做正功 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温 B.轮胎与地面摩擦发热，故胎内气体的内能增加 物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功 C.胎内气体温度不变，故与外界无热传递 也是可能的 D,胎内气体温度不变，故每个气体分子的速率都不变 6.(多选)(2024·大连高三期末)如图所示为某品牌的 2.(2022·山东卷)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用 气压式电脑椅，其主要结构可简化为汽缸和活塞的组 绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口 合体，人离开椅子后，汽缸内的气体体积增大，将椅子 向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过 顶起，假设汽缸内的气体可视为理想气体，侧下列说 程中，缸内气体 法正确的是 () m A.内能增加，外界对气体做正功 B.内能减小，所有分子热运动速率都减小 C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 A.如果气体吸收的热量比对外做的功少，则违背了热 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比增加 力学第一定律 3.气垫运动鞋表面材质导热良好，防滑耐用，可以在运 B.如果气体与外界没有热量交换，则汽缸内的气体温 动过程中起到很好的缓冲作用。使用过程中，气垫内气 度一定降低 体被反复压缩扩张，下列说法正确的是 ( 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，则缸内气体的温度一定 不变 气垫 题组三热力学第一定律与图像的综合应用 A.踩下时，气垫内气体压强增大 7.一定量的理想气体的压强p与热力学P B.踩下时，气垫内气体平均动能增大 温度T的变化图像如图所示。下列说 C.踩下后拾起脚时，气垫内气体向外界放热 法正确的是 D.踩下后拾起脚时，气体对外做功数值大于气体吸收 A.A→B的过程中，气体对外界做功，气0 的热量 体内能增加 题组二热力学第二定律的应用 B.A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内 4.（多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是 能的增加量 A.气体向真空的自由膨胀是可逆的 C.B→C的过程中，气体体积增大，对外做功 B.效率为100%的热机是不可能制成的 D.B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小 459 8.(2023·广东卷)在驻波声 P Vx 10-m 场作用下，水中小气泡周围 19m 液体的压强会发生周期性变 化，使小气泡周期性膨胀和 热 收缩，气泡内气体可视为质 电热必 孔×10 量不变的理想气体，其膨胀 :等福 10000m 3045 和收缩过程可简化为如图所 V 5业.立 示的P-V图像，气泡内气体先从压强为P、体积为 (1)封闭气体最后的体积： V。、温度为T。的状态A等温膨张到体积为5。，压强 (2)封闭气体吸收的热量。 为P的状态B,然后从状态B绝热收缩到体积为V。、 压强为1.9p,温度为Tc的状态C,B到C过程中外界 对气体做功为W。已知、Vo、T。和W。求： (I)Pg的表达式： (2)Tc的表达式： (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 11.如图所示装置中两玻璃泡的容积均为 V。=0.5L,玻璃管的容积忽略不计，开 始时阀门K关闭，将上面玻璃泡抽成真 气体 能力综合练 空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气攻璃 体，外界大气压强为Pm=1.0×103Pa, 9.(多选)(2023·全国新课标卷)如图，一封闭着理想气 温度为。=27℃时，玻璃管中水银面高 h 体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝 出水银槽内水银面h=12cm,水银密度 热活塞将汽缸分为∫、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没 (假设不随温度改变)为13.6×103kg/m3,重力加速 有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温 度g=10m/s2。 度、体积，压强均相等。现通过电阻丝对∫中的气体缓 (1)如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上 慢加热，停止加热并达到稳定后 升2©m,侧环境温度改变了多少摄氏度： (2)如果在环境温度急剧升高到t=40℃的过程中， 打开阀门，改变外界大气压使玻璃管中的水银面 高度几乎不发生变化，则玻璃泡中气体的压强变 A.h中的气体内能增加 为多少？ B.∫与g中的气体温度相等 (3)在(2)过程中吸收了200J热量，则气体的内能增 C,∫与h中的气体温度相等 加了多少？ D.∫与h中的气体压强相等 10.(热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)绝热 的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸 开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦， 缸内气体的内能0，=72J,如图甲所示。已知活塞 面积S=5×10-4m2,质量m=1kg,大气压强%= 1.0×10Pa,重力加速度g=10m/s2,如果通过电热 丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动 到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所 示，且知气体内能与热力学温度成正比。求： 460