第15章 81微练81 热力学定律与能量守恒(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

微练81 热力学定律与能量守恒 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 一、选择题(1~6题为单项选择题，7~9题为多项选择题) 1.用活塞压缩密封在汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J。对于汽缸里压缩后的空气，下列说法正确的是( ) A.空气的分子势能增大 B.每个空气分子的动能都变大 C.空气温度升高，内能增加690 J D.空气分子单位时间内与汽缸壁单位面积上的碰撞次数减少 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 空气分子之间的作用力为引力，在压缩的过程中，空气分子的间距减小，分子间作用力做正功，则空气的分子势能减小，A项错误；对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，根据热力学第一定律可知气体内能增加ΔU=W+Q=900 J-210 J=690 J，内能增加，空气的温度升高，分子平均动能增加，但不是每个空气分子的动能都变大，B项错误，C项正确；空气分子平均速率增加，气体体积减小，分子密集程度增加，气体压强变大，则空气分子单位时间内与汽缸壁单位面积上的碰撞次数增加，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2025·深圳模拟)海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡。当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小。该过程中水蒸气可视作理想气体。下列关于该过程说法正确的是( ) A.水蒸气上升过程中吸收热量 B.水蒸气分子的平均动能增大 C.水蒸气放出的热量大于其减小的内能 D.该过程违反了热力学第二定律 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体温度下降，故内能减小,即ΔU<0，体积减小可以判断外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故放出热量，A项错误；水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，B项错误；根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，C项正确；该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化,故没有违反热力学第二定律，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.现代高档大客车普遍安装有空气弹簧(封闭于汽缸中的气体受外力影响产生类似弹簧的功能)，上、下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢振动，进而引起缸内气体体积发生变化，实现减震。上、下乘客时汽缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换，汽缸可视为导热汽缸；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程。若外界温度恒定，汽缸内气体可视为理想气体，下列说法正确的是( ) 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能不变 B.乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，空气弹簧内气体从外界吸热，气体内能增大 C.剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体向外界放热 D.剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能一定减小 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对气体做功, W为正值，气体与外界有充分的热交换，气体温度不变，内能不变，ΔU=0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q<0，空气弹簧内气体向外界放热，A项正确，B项错误；剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，W为正值,气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程，空气弹簧内气体不对外界放热，Q为零，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知ΔU为正值，气体内能一定增大，C、D两项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2025·佛山模拟)如图，健身球是一个充满气体的大皮球，当人压向健身球上时，假设球内气体温度不变，则在这个过程中( ) A.气体分子的平均速率增大 B.外界对气体做功 C.气体从外界吸收热量 D.气体的压强不变 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 气体温度不变，则气体分子的平均速率不变，A项错误；因为气体的内能不变，体积减小，外界对气体做功，则气体要向外放出热量，B项正确，C项错误；根据公式=C可知，温度不变，体积减小，则压强增大，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2024·山东卷)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 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<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，另一部分用于增加内能，A项错误；b→c过程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，B项错误；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 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C项正确；根据热力学第一定律结合上述解析可知：a→b→c→a整个热力学循环过程ΔU=0，整个过程气体对外做功，因此由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项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.一定质量的理想气体从A状态变化到B状态的过程，压强p与摄氏温度t的关系如图所示，则从A到B的过程中，下列判断正确的是( ) A.气体的体积不变 B.气体的内能增加 C.外界对气体做负功 D.一定是吸热过程 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据T=t+273 K，作出压强p与热力学温 度T的关系如图所示，根据理想气体状 态方程有=C，则有p=T，图像上某点 与原点连线的斜率能够间接表示体积的倒数，A点与原点连线的斜率小于B点与原点连线的斜率，则A状态的体积大于B状态的体积,即从A到B的过程中，气体体积减小，A项错误；从A到B的过程中, 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 气体温度升高，则气体内能增加，B项正确；结合上述可知，气体体积减小，则外界对气体做正功，C项错误；结合上述，外界对气体做正功，气体内能增加，根据热力学第一定律可知，该过程与外界之间的热传递情况不能够确定，即该过程不一定是吸热过程，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 7.如图所示，为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是( ) 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 D.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，C项错误；根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A项错误，B项正确；压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 8.(2024·海南卷)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是( ) A.bc过程外界对气体做功 B.ca过程气体压强不变 C.ab过程气体放出热量 D.ca过程气体内能减小 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由理想气体状态方程=C，化简可得V=·T，由题图可知，图像的斜率越大，压强越小，故pa<pb=pc，bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，A项正确；由A选项可知，ca过程压强减小, B项错误；ab过程为等温变化，内能不变，故ΔU=0，根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故W>0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，解得Q<0，ab过程气体放出热量，C项正确；ca过程，温度升高，内能增大，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 9.一定质量的理想气体，初始温度为400 K，压强为1×105 Pa。经等容过程，该气体吸收500 J的热量后温度上升100 K；若经等压过程，需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是 ( ) A.等压过程中，气体对外做功100 J B.初始状态下，气体的体积为3 L C.等压过程中，气体体积增加了原体积的 D.两个过程中，气体的内能增加量都为500 J 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为p1=1×105 Pa，V1，T1=400 K，等容过程后为状态二：V2=V1，T2=500 K，等压过程后为状态三：p3=p1，T3=500 K，等压过程由=，解得V3=V1,体积增加了原来的，C项错误；等容过程中气体做功为零，该气体吸收500 J的热量后，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，内能增 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 加500 J，两个过程的初、末温度相同即内能变化相同，因此内能都增加为500 J，D项正确；等压过程内能增加了500 J， 吸收热量为600 J， 由热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体对外做功为100 J，由W=pΔV可得ΔV=1 L，由ΔV=V3-V1，解得V1=4 L，A项正确，B项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 二、非选择题 10.(2024·黑吉辽卷)如图，理想变压器 原、副线圈的匝数比为n1∶n2= 5∶1， 原线圈接在电压峰值为Um的正弦交变 电源上，副线圈的回路中接有阻值为R 的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为T0。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 (1)求变压器的输出功率P； (2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量ΔT成正比，即Q=CΔT，其中C已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求电热丝的通电时间t。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为U1=， 设变压器副线圈的输出电压为U2，根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有=， 联立解得U2=U1=， 理想变压器的输出功率等于R的热功率，即P==。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)设加热前容器内气体的压强为p0，则加热后气体的压强为2p0，温度为T2，容器内的气体做等容变化，则有=， 解得T2=2T0， 由Q=CΔT知气体吸收的热量 Q=C(T2-T0)=CT0， 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据热力学第一定律ΔU=W+Q，气体的体积不变，所以W=0，容器是绝热容器，则ΔU=Q，电热丝产生的热量全部被气体吸收Q=Pt， 联立整理得t=CT0， 解得t=。 解析 1 5 6 7 8 9 10 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$