课时跟踪检测（六十一）热力学定律与能量守恒定律（练习）-【创新方案】2026年高考物理一轮复习（通用版）

课时跟踪检测（六十一） 热力学定律与能量守恒定律 1.(2023·天津高考)如图是爬山所带的氧气瓶，爬高过程中，氧气瓶里的气体体积和质量均不变，温度降低，则气体 (　 ) A.对外做功 　　B.内能减少 C.吸收热量 　　D.压强不变 解析：选B　爬高过程中，气体的体积保持不变，则气体对外不做功，A错误；爬高过程中，气体温度降低，则气体的内能减少，B正确；根据热力学第一定律可知ΔU=W+Q，又W=0，ΔU<0，则Q<0，即气体放出热量，C错误；爬高过程中，气体的体积不变，温度降低，根据查理定律p=CT，可知气体的压强减小，D错误。 2.(2024·重庆高考)某救生手环主要由高压气囊密闭，气囊内气体视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中，若气囊内气体温度不变，体积增大，则 (　 ) A.外界对气囊内气体做正功 B.气囊内气体压强增大 C.气囊内气体内能增大 D.气囊内气体从外界吸热 解析：选D　气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律pV=C可知，体积变大，则压强变小，气体对外做功，故A、B错误；气体温度不变，内能不变，气体对外做功，W<0，由热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0，气体从外界吸热，故C错误，D正确。 3.将一件裙子放进死海，三年后成了一件精美的艺术品(如图)。其形成原因是海水中的盐，不断在衣服表面结晶所产生的。根据这一现象下列说法不正确的是 (　 ) A.结晶过程看似是自发的，其实要受到环境的影响 B.结晶过程是无序向有序转变的过程 C.盐在溶解的过程中熵是增加的 D.这件艺术品被精心保存在充满惰性气体的密闭橱窗里，可视为孤立系统，经过很长时间后，该艺术品的熵可能减小 解析：选D　结晶过程不是自发的，通常是由于水温降低或水的蒸发引起，受到环境的影响，是由无序向有序的转变过程，故A、B正确，不符合题意；盐的溶解过程是固态变为液态，是自发过程，自发过程是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即熵增加，故C正确，不符合题意；孤立系统的熵永不减小，故D错误，符合题意。 4.(2023·新课标卷)(多选)如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后 (　 ) A.h中的气体内能增加 B.f与g中的气体温度相等 C.f与h中的气体温度相等 D.f与h中的气体压强相等 解析：选AD　当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩，与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，因为是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确；未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，可知弹簧处于压缩状态，对左边活塞受力分析pfS=F弹+pgS，则pf>pg，分别对f、g内的气体分析，根据理想气体状态方程有==，由题意可知，因弹簧被压缩，则Vf>Vg，联立可得Tf>Tg，B错误；在达到稳定过程中，h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大，由于稳定时弹簧保持平衡状态，故稳定时f、h中的气体压强相等，根据理想气体状态方程对h中的气体分析可知==，pf=ph，联立可得Tf>Th，C错误，D正确。 5.(多选)一定质量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如T-V图像上的两条线段所示。则气体在 (　 ) A.状态a处压强大于状态c处的压强 B.由a变化到b的过程中，气体对外做功 C.由b变化到c的过程中，气体的压强不变 D.由a变化到b的过程中，气体从外界吸热 解析：选ABD　根据理想气体状态方程可知T=·V，即T-V图像的斜率为，故有pa=pb>pc，故A正确，C错误；理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有ΔU=Q+W，因为ΔU>0，W<0，则有ΔU=Q-|W|，可得Q>0，即气体从外界吸热，故D正确。 6.(多选)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图像如图所示，下列判断正确的是 (　 ) A.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b和c三个状态中，状态a时对应分子的平均动能最小 解析：选AD　从a到b的过程，根据图线过坐标原点可得=，所以为等容变化过程，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以温度升高气体一定吸热，选项A正确；从b到c的过程温度不变，气体的内能不变，压强变小，体积膨胀，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可得气体从外界吸热，选项B错误；从c到a的过程，压强不变，体积变小，温度降低说明气体内能减少，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C错误；分子的平均动能只与温度有关，状态a的温度最低，所以分子平均动能最小，选项D正确。 7.(2024年1月·九省联考黑龙江、吉林卷)某同学取一装有少量水的塑料矿泉水瓶，旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶。然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞的同时瓶内出现白雾，则 (　 ) A.挤压水瓶过程中，瓶内气体分子的平均动能减小 B.挤压水瓶过程中，瓶内气体内能不变 C.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功 D.瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体温度升高 解析：选C　旋紧瓶盖，双手快速拧搓挤压水瓶，外界对气体做正功，瓶内气体来不及发生热传递，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变大，温度升高，则瓶内气体分子的平均动能增大，故A、B错误；然后迅速拧松瓶盖，瓶盖被顶飞过程中，瓶内气体对外做功，瓶内气体来不及发生热传递，根据热力学第一定律可知，瓶内气体内能变小，温度降低，故C正确，D错误。 8.(2025·苏州模拟)不少车主常在私家车内备有电动充气泵，如图所示。某次充气前测得某轮胎胎内气体压强只有p1=1.1×105 Pa，为使汽车正常行驶，胎内气体压强应不低于p2=1.4×105 Pa。若已知该轮胎的内胎体积为V0，车主用电动充气泵给轮胎充气，每秒钟充入ΔV=V0、压强为p1=1.1×105 Pa的空气，胎内气体可视为理想气体，充气过程中内胎体积和胎内气体温度保持不变。则下列说法正确的是 (　 ) A.充气过程中胎内气体内能保持不变 B.充气过程中胎内气体一定从外界吸热 C.为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约100 s D.为使汽车正常行驶，需要电动充气泵给该轮胎充气时间约110 s 解析：选D　充气过程中胎内气体温度保持不变，分子的平均动能不变，但气体分子总数增加，故内能增大，A错误；充气过程是将外界气体压缩到胎内，需对气体做功，由于气体温度保持不变，说明在压缩气体的同时气体放热，故B错误；设充气时间为t，该时间内充入的气体体积V1=tΔV=，根据玻意耳定律p1(V0+V1)=p2V0，代入数据解得t≈110 s，故C错误，D正确。 9.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则 (　 ) A.容器中气体的内能减少 B.容器中气体分子的平均动能增加 C.容器中气体分子的数密度减小 D.Q中的气体能自发地全部退回到P中去 解析：选C　打开阀门K后，P中的气体进入Q中，由于Q内为真空，气体体积增大时并没有对外做功，分子势能不变，又因为系统没有热交换，由ΔU=W+Q可知，其气体内能不变，温度不变，则气体分子的平均动能不变，故A、B错误；由于气体的体积增加，但气体分子的数目不变，所以容器中气体分子的数密度减小，故C正确；由热力学第二定律可知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，则Q中气体不可能自发地全部退回到P中去，故D错误。 10.(2024·山东高考)一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是 (　 ) A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 B.b→c过程，气体对外做功，内能增加 C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功 D.a→b过程气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量 解析：选C　a→b过程是等压变化且体积增大，气体对外做功Wab<0，由盖-吕萨克定律可知Tb>Ta，即内能增大，ΔUab>0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加气体内能，A错误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc=0，又由气体体积增大可知Wbc<0，由热力学第一定律ΔU=Q+W可知气体内能减少，故B错误；c→a过程为等温过程，可知Tc=Ta，ΔUac=0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；a→b→c→a一整个热力学循环过程ΔU=0，整个过程气体对外做功，根据热力学第一定律可得ΔU=Qab-Qca-W=0，故a→b过程气体从外界吸收的热量Qab不等于c→a过程放出的热量Qca，D错误。 11.(10分)(2023·广东高考)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、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p0、V0、T0和W，求： (1)pB的表达式；(3分) (2)TC的表达式；(3分) (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少?(4分) 解析：(1)由题可知，根据玻意耳定律可得 pAVA=pBVB，解得pB=p0。 (2)根据理想气体状态方程可得= 解得TC=1.9T0。 (3)根据热力学第一定律可得ΔU=W+Q 因为B到C过程绝热，故Q=0，故气体内能增加ΔU=W。 答案：(1)p0　(2)1.9T0　(3)W 12.(10分)(2024·贵州高考)制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图(a)所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为V0，压强为p0，现缓慢充气后压强变为4p0，不计容器的容积变化。 (1)设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积。(3分) (2)打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图(b)中实线所示，已知气体在状态N时的体积为V1，压强为p1。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比。(4分) (3)图(b)中虚线MN'是容器内气体在绝热(既不吸热也不放热)条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图(b)中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。(不需要说明理由)(3分) 解析：(1)设充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有 p0V0+p0V=4p0V0，解得V=3V0。 (2)容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得= 可得=。 (3)由p-V图像与横轴所围成的面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多， N和N'都是从M状态变化而来，则相同，可得TN>TN'，可知从M到N的过程内能降低的更少 由热力学第一定律ΔU=Q+W可知，从M到N'的过程绝热，内能的减少量等于对外做的功；从M到N的过程对外做的功更多，内能降低的反而更少，则气体必然吸热。 答案：(1)3V0　(2)　(3)吸热 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$