第14章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 (Word练习)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第3讲　热力学定律与能量守恒定律 (建议用时：40分钟) 题组一　热力学第一定律的理解和应用 1．关于物体内能的变化，下列说法正确的是(　D　) A．物体放出热量，内能一定减少 B．物体对外做功，内能一定减少 C．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变 D．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 2．蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通．已知海水温度随深度增加而降低，则深潜器下潜过程中，下列说法正确的是(　C　) A．每个氧气分子的动能均减小 B．氧气放出的热量等于其内能的减少量 C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加 D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大 3．如图所示，内壁光滑的固定汽缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为(　B　) A．400 J B．1 200 J　 C．2 000 J D．2 800 J 题组二　热力学第一定律和图像的结合 4．(多选)如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ba的延长线过原点，则下列说法正确的是(　ABD　) A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变 B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量 C．气体从状态c到d的过程，外界对气体做功 D．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小 5．(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B和C又回到状态A．其压强p随体积V变化的图线如图所示，其中A到B为绝热过程，C到A为等温过程．则下列说法正确的是(　AC　) A．A状态速率大的分子比例较B状态的多 B．A→B过程，气体分子平均动能增大 C．B→C过程，气体对外做功 D．B→C过程，气体放热 6．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d.对此气体，下列说法正确的是(　AD　) A．过程①中，气体体积不断增大 B．过程②中，气体从外界吸收热量 C．过程②为绝热过程 D．状态a的体积大于状态d的体积 7．(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－t图像如图所示，下列说法正确的是(　AC　) A．A→B的过程中，气体对外做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强变大 D．B→C的过程中，气体内能变大 8．一定质量的理想气体，在温度T1和T2下的压强p与体积V的关系曲线如图所示．气体由状态A等容变化到状态B的过程中，下列说法正确的是(　C　) A．温度降低，吸收热量 B．温度降低，放出热量 C．温度升高，吸收热量 D．温度升高，放出热量 题组三　热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 9．在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的V－T图像．已知AB的反向延长线通过坐标原点，气体在状态A的压强为p＝1.0×105 Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量为Q＝600 J．求： (1)气体在状态B的体积VB; (2)此过程中气体内能的增量ΔU. 解析　(1)由题知V－T图像通过坐标原点，则知从A到B理想气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律得＝， 解得VB＝8×10－3 m3. (2)外界对气体做的功 W＝－p(VB－VA)＝－200 J， 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W， 解得ΔU＝400 J. 答案　(1)8.0×10－3 m3　(2)400 J　 10．一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－V 图像如图所示．已知气体在状态a的压强为p0、体积为V0、温度为T0，气体在状态b的温度Tb＝1.5T0，气体在状态c的温度Tc＝T0，求： (1)气体在状态b时的体积； (2)分析说明气体由状态c到状态a是吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量． 解析　(1)a到b是等压变化，有＝， 解得Vb＝1.5V0. (2)由于Ta＝Tc，c到a过程，ΔU＝0，气体体积减小，外界对气体做功即W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，需要放热，从b到c，Vc＝Vb，＝， 得pc＝p0， 从c到a过程外界对气体做功 Wca＝(pa＋pc)(Vc－Va)＝p0V0， 则放出热量Q＝Wca＝p0V0. 答案　(1)1.5V0　(2)放热　p0V0　 11．如图所示，一定质量的理想气体从状态A到状态B，再从状态B到状态C，最后从状态C回到状态A．已知气体在状态A的体积VA＝3.0×10－3 m3，从B到C过程中气体对外做功1 000 J．求： (1)气体在状态C时的体积； (2)气体在A→B→C→A的整个过程中气体吸收的热量． 解析　(1)气体从C→A，发生等压变化， 有＝， 解得VC＝9.0×10－3 m3. (2)气体从A→B，气体发生等容变化，则WAB＝0， 气体从B→C，气体等温膨胀对外做功，则WBC＝－1 000 J， 气体从C→A，气体体积减小，外界对气体做功，则WCA＝pC(VC－VA)＝600 J， 全过程中 W＝WAB＋WBC＋WCA＝－400 J， 全过程ΔU＝0， 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W 得吸收热量Q＝－W＝400 J. 答案　(1)9.0×10－3 m3　(2)400 J　 12．一定质量的理想气体，其内能跟热力学温度成正比．在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，此时其内能为U0.该理想气体从状态A经由一系列变化，最终返回到原来状态A，其变化过程的V－T图线如图所示，其中CA延长线过坐标原点，B、A点在同一竖直线上．求： (1)该理想气体在状态B时的压强； (2)该理想气体从状态B经由状态C回到状态A的过程中，气体向外界放出的热量． 解析　(1)由题图可知，从状态A到状态B为等温变化过程，状态B时气体体积为V1＝3V0，状态A时气体体积为V0，压强为p0，由玻意耳定律得p0V0＝pBVB， 解得pB＝. (2)由题图知从状态B到状态C为等容变化过程，外界对气体不做功，WBC＝0，从状态C到状态A为等压变化过程，外界对气体做功，WCA＝p0(3V0－V0)＝2p0V0，对状态B经状态C回到状态A，温度不变，则内能增加量为ΔU＝0，气体对外界放出的热量为Q，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得，Q＝－W＝－2p0V0，即气体向外界放出热量为2p0V0. 答案　(1)　(2)2p0V0　 学科网（北京）股份有限公司 $$