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1、热力学定律一、单选题（本大题共5小题，）1. 如图，一绝热容器被一绝热隔板K隔开成a、b两部分.已知a、b内气体压强PaPb.抽开隔板固定件K后，隔板移动，最终达到平衡状态.在此过程中()A. a气体对b气体做功，a气体内能减少B. a气体对b气体做功，a气体内能可能不变C. b气体对a气体做功，b气体温度降低D. b气体对a气体做功，b气体温度升高A（高考总动员）解：因a气体膨胀则对外做功，内能减小，温度降低；b气体体积缩小，外界对其做功内能增加，温度升高 则可知A正确，BCD错误故选：A气体体积在变化过程中若受到外力则涉及到做功，膨胀则对外做功，缩小则外界对气体做功，若绝热则内能发生变化明

2、确做功要改变物体内能，对外做功引起内能减小，外界对气体做功引起内能增加2. 下列说法中正确的是A. 分子之间的距离减小，分子势能一定增大B. 一定质量的0的水变成0的冰，其内能一定减少C. 物体温度升高了，说明物体一定从外界吸收了热量D. 物体从外界吸收热量的同时，外界对物体做功，物体的温度一定升高B（高考总动员）【分析】分子间距离增大时分子势能不一定变大，一定质量的理想气体在等温压缩时一定放热；温度是分子平均动能的标志；悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动越明显。本题考查热力学第一定律的应用，要注意明确做功和热传递在改变内能上是等效的，要综合考虑二者的影响分析内能的变化。【解答】A.分子间距

3、离增大时分子势能不一定变大，当分子之间的距离小于r0时，分子间距离增大时分子势能减小.故A错误；B.一定质量的0的水变成0的冰的过程中要放出热量，其内能一定减少，故B正确；C.物体温度升高了，说明物体可能从外界吸热或外界对物体做了功，故C错误；D.物体从外界吸收热量的同时，外界对物体做功，则内能一定增大，但内能取决于温度和体积，故温度不一定升高，故D错误。故选B。3. 关于热现象的描述正确的是()A. 满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行B. 做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能C. 一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D. 物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动

4、也是无规律的C（高考总动员）解：A、例如空调制冷、制热都是满足能量守恒定律的宏观过程，但不是自发进行，故A错误B、做功和热传递是改变物体内能的两种方法，做功是其他形式的能转化为内能，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能，故B错误；C、系统到达热平衡的条件，温度相同；故C正确；D、物体内单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误故选：C在热力学中，系统发生变化时，内能的变化为U=Q+W，改变物体内能的两种方式；热力学第二定律不同表述，大量分子的热运动满足统计规律本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律，关键是根据公式E=W+Q进行分析，基础题4. 如图所示，上端开口的圆柱形导

5、热气缸竖直放置，一定质量的理想气体被光滑活塞封闭在气缸内，设环境的大气压保持不变，若外界温度逐渐升高，则缸内的气体()A. 气体的体积增大，内能减小B. 气体的体积增大，吸收热量C. 气体的体积不变，内能增大D. 气体的体积不变，放出热量B（高考总动员）解：气缸内气体压强不变，气体发生等压变化；A、由于气缸是导热的，外界温度逐渐升高，缸内气体温度升高，由盖吕萨克定律可知，气体体积变大；气体温度升高，气体内能增大，故A错误；B、气体温度升高，内能增加，气体体积变大，对外做功，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故B正确；C、气体发生等压变化，温度升高，体积变大，故CD错误；故选B气缸内气体压强

6、等于大气压与活塞产生的压强之和，大气压不变，缸内气体压强不变，气体是等压变化；理想气体内能由气体的温度决定，气体温度升高，内能增加；气缸是导热的，气缸内气体与外界大气温度相同；当环境温度升高时，缸内气体温度升高，由盖吕萨克定律分析答题知道气体发生等压变化、知道理想气体内能由温度决定，熟练应用盖吕萨克定律及热力学第一定律即可正确解题5. 如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉.在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中()A. 气体对外界做正功，气体内能增加B. 外界对气体做正功，气体内能增加C. 气体的温度升高，压强不变D. 气体的体积

7、减小，压强不变B（高考总动员）解：压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧；故B正确，ACD错误故选：B做功可以使内能与机械能之间进行转化：对气体做功，气体内能会增加；气体对外做功，气体内能会减少，做功可以使内能与机械能之间进行转化解决此类问题要知道做功可以改变物体的内能.难度一般二、多选题（本大题共4小题，）6. 关于热力学定律，下列说法正确的是()A. 气体吸热后温度一定升高B. 对气体做功可以改变其内能C. 理想气体等压膨胀过程一定放热D. 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E. 如果两个系统分别与状态确

8、定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡BDE（高考总动员）解：A、物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温度不一定升高，故A错误；B、做功和热传递都能改变内能；所以对气体做功可以改变其内能。故B正确；C、根据理想气体的状态方程可知，理想气体等压膨胀过程中压强不变，体积增大则气体的温度一定升高，所以气体的内能增大；气体的体积增大对外做功而内能增大，所以气体一定吸热，故C错误；D、根据热力学第二定律热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。故D正确；E、根据热平衡定律可知，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之

9、间也必定达到热平衡。故E正确。故选：BDE。做功和热传递都能改变内能；物体内能的增量与外界对物体做的功和物体吸收热量的和，即：U=Q+W；所有的热力学过程都有一定的方向性；结合热平衡定律分析两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡的情况本题考查热力学第一定律，热力学第二定律以及热平衡定律等，知道做功和热传递都能改变内能，理解热力学第二定律的几种不同的说法是解答的关键.基础题7. 如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是()A. 过程中气体的压强逐渐减小B. 过程中气体对外界做正功C. 过程中气体从外界吸收了热量D. 状态c、d的内能相等E. 状

10、态d的压强比状态b的压强小BDE（高考总动员）解：A、过程中气体作等容变化，温度升高，根据查理定律pT=c知气体的压强逐渐增大，故A错误。B、过程中气体的体积增大，气体对外界做正功，故B正确。C、过程中气体作等容变化，气体不做功，温度降低，气体的内能减少，根据热力学第一定律U=W+Q知气体向外界放出了热量，故C错误。D、状态c、d的温度相等，根据一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，可知，状态c、d的内能相等。故D正确。E、连接bO和dO，根据数学知识可知，状态d的VT值大于状态b的VT值，根据气态方程pVT=c知状态d的压强比状态b的压强小，故E正确。故选：BDE。过程中气体作等容变化，根据

11、查理定律分析压强的变化。过程中气体对外界做正功。过程中气体作等容变化，根据温度的变化分析气体内能的变化，由热力学第一定律分析吸放热情况。一定质量的理想气体的内能只跟温度有关。根据气态方程分析状态d与b的压强关系。本题主要考查了理想气体的状态方程和热力学第一定律，要能够根据温度判断气体内能的变化；在应用热力学第一定律时一定要注意各量符号的意义；U为正表示内能变大，Q为正表示物体吸热；W为正表示外界对物体做功。8. 一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图象如图所示.在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化.对于这两个过程，下

12、列说法正确的是()A. 气体经历过程1，其温度降低B. 气体经历过程1，其内能减小C. 气体在过程2中一直对外放热D. 气体在过程2中一直对外做功E. 气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同ABE（高考总动员）解：AB、气体经历过程1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，故AB正确；CD、气体在过程2中，根据理想气体状态方程PVT=C，刚开始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热，然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，则温度升高，吸热，故CD错误；E、无论是经过1过程还是2过程，初、末状态相同，故内能改变量相同，故E正确；故选：ABEAB、根据绝热，既不吸热，也

13、不放热，结合热力学第一定律：U=Q+W，即可判定；CD、根据理想气体状态方程PVT=C，结合过程2中，压强与体积的变化情况，从而即可求解；E、依据初末状态的温度相同，从而确定内能改变量也相同考查热力学第一定律与理想气体状态方程的应用，理解绝热的含义，注意热力学第一定律中各量的正负含义，及掌握理想气体的定义9. 如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中()A. 气体温度一直降低B. 气体内能一直增加C. 气体一直对外做功D. 气体一直从外界吸热E. 气体吸收的热量一直全部用于对外做功BCD（高考总动员）解：A、由图知气体的pV一直增大，由pVT

14、=C知气体的温度一直升高，故A错误。B、一定量的理想气体内能只跟温度有关，温度一直升高，气体的内能一直增加，故B正确。C、气体的体积增大，则气体一直对外做功，故C正确。D、气体的内能一直增加，并且气体一直对外做功，根据热力学第一定律U=W+Q可知气体一直从外界吸热，故D正确。E、气体吸收的热量用于对外功和增加内能，故E错误。故选：BCD。根据气体状态方程pVT=C去判断温度，从而知道内能的变化。根据气体体积的变化分析做功情况。结合热力学第一定律分析。该题结合图象考查气态方程，能够运用控制变量法研究多个物理量变化时的关系。要注意热力学第一定律U=W+Q中，W、Q取正负号的含义。三、填空题（本大题

15、共1小题，共4.0分）10. 气缸内封闭了一定量压强为P=1.0105Pa，体积为V=2.0m3的理想气体，现使气体保持压强不变体积缓慢压缩至V=1.0m3，此过程气体向外界释放了Q=1.2105J的热量，则压缩过程外界对气体做了_J的功，气体的内能变化了_J.1.0105；-0.2105（高考总动员）解：体积为V=2.0m3的理想气体，现在使气体压强保持不变，而体积缓慢压缩至V=1.0m3，故压缩过程外界对气体做功为：W=PV=1.0105Pa(2-1)m3=1.0105J；此过程气体向外界释放了Q=1.2105J的热量，故吸收热量为：Q=-1.2105J；根据热力学第一定律，有：U=W+Q

16、=1.0105J-1.2105J=-0.2105J 故答案为：1.0105，-0.2105根据W=PV求解外界对气体做功，根据热力学第一定律公式U=W+Q列式求解列式求解气体的内能改变量由于是等压变化，故气体与活塞间的压力是恒定不变的，根据根据W=PV求解气体做功，根据热力学第一定律公式U=W+Q求解时要注意W和Q的正负的含义四、实验题探究题（本大题共2小题，）11. 空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0105J，同时气体的内能增加了1.5105J.试问：(1)此压缩过程中，气体_ (填“吸收”或“放出”)的热量等于_ J. (2)若一定质量的理想气体分别按图所示的三种不

17、同过程变化，其中表示等压变化的是_ (填“甲”“乙”或“丙”)，该过程中气体的内能_ (填“增加”“减少”或“不变”)放热；5104J；丙；增加（高考总动员）解：(1)由热力学第一定律得U=W+Q 且由题有W=2.0105J，U=1.5105J 解得Q=-5104J，所以气体放出热量为5104J. (2)甲图表示等温变化；乙图表示等容变化；丙图表示等压变化，并且丙图中表示温度升高，所以理想气体内能增加故答案为：(1)放热，5104J.(2)丙，增加(1)根据符号法则，确定Q、W的正负号，代入热力学第一定律公式U=Q+W可求解热量(2)根据气体状态方程pVT=c和已知的变化量去判断其它的物理量.

18、一定质量的气体的内能的变化，就由气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定热力学第一定律是热力学的重点，可根据能量守恒定律来理解掌握.对于等温、等容、等压变化图象的形状可结合气态方程来理解掌握12. 如图所示，某同学制作了一个简单的温度计，一个容器连接横截面积为S的足够长的直管，用一滴水银封闭了一定质量的气体，当温度T0时水银滴停在O点，封闭气体的体积为V0，大气压强不变，不计水银与管壁间的摩擦。设上述气体某过程从外界吸热5.0J，内能增加3.5J，则气体对外做功_J。若环境温度缓慢变化，求水银滴相对O点移动距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系。0.15（高考总动员）解：由热力学第一

19、定律有：U=Q+W解得：W=U-Q=3.5J-5.0J=-0.15J即气体对外做功：气体做等压变化，由盖-吕萨克定律有V0T0=V0+xST解得：x=V0TST0-V0S答：气体对外做功0.15J；若环境温度缓慢变化，水银滴相对O点移动距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系为x=V0TST0-V0S。根据热力学第一定律求解气体对外做功；环境温度缓慢变化，则水银缓慢运动，气体做等压变化，由盖-吕萨克定律求解移动距离x随封闭气体热力学温度T的变化关系。利用理想气体状态方程解题，关键是正确选取状态，明确状态参量，尤其是正确求解被封闭气体的压强，这是热学中的重点知识，要加强训练，加深理解。五、计算题（

20、本大题共4小题，）13. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态B，再经等容过程到达状态C，此过程的P-V图象如图所示，图中虚线为等温线.在BC的过程中，气体吸收热量为12J.则：试比较气体在A和B状态的内能EA、EB的大小；气体从AB过程中气体对外界做的功解：AB过程绝热，Q=0，体积V增大，对外做功，内能减小.EAEB ABC过程中有：U=WAB+WBC+QAB+QBC AC温度相等，内能不变U=0 AB绝热过程QAB=0 BC等容变化不做功WBC=0 在BC的过程中，气体吸收热量为12J WAB=-12J 气体对外做功12J 答：气体在A和B状态的内能EA、EB的大小为E

21、AEB 气体从AB过程中气体对外界做的功为12J（高考总动员）根据热力学第一定律判断内能的变化，即可比较A和B状态的内能EA、EB的大小；对ABC过程，根据热力学第一定律即可求出气体从AB过程中气体对外界做的功；本题考查了热力学第一定律的应用，根据图象判断出气体体积如何变化，从而判断出气体做功情况，再应用热力学第一定律与题目所给条件即可正确解题；要知道：温度是分子平均动能的标志，理想气体内能由问题温度决定.绝热过程Q=014. 如图所示，在温度为27、大气压为P0=105Pa的教室里，有一导热性能良好、内壁光滑的气缸，封闭着一定质量的某种理想气体.活塞密闭性良好，质量不计，横截面积S=100c

22、m2，离气缸底部距离L1=0.6m.现将此气缸移至温度为-53的冷冻实验室中，并在活塞上方放置一质量为m=10kg的铅块.冷冻实验室中气压也为P0=105Pa.(g取10m/s2)求：在冷冻实验室中，活塞稳定时距气缸底部的距离L2；已知一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，且在教室时气缸内气体内能为U1=30J.已知在教室中稳定状态到实验室稳定状态变化过程中，活塞对气体做功W=210J，求此过程中通过缸壁传递的热量Q解：根据气体状态方程，有p0L1ST1=p2L2ST2 且p2S=p0S+mg 解得在冷冻实验室中，活塞稳定时距气缸底部的距离L2=0.4m 设气体在T2时的内能为U2，由题意

23、有U1T1=U2T2 气体状态变化过程中内能变化了U=U2-U1=-8J 又，外界对气体做功W=210J 由热力学第一定律U=W+Q 计算得Q=-218J 所以，整个过程中通过缸壁传递的热量Q=218J 答：在冷冻实验室中，活塞稳定时距气缸底部的距离L2为0.4m；此过程中通过缸壁传递的热量Q为218J（高考总动员）(1)由活塞受力平衡求末态压强，根据理想气体状态方程列式求稳定时活塞距汽缸底部的距离(2)先求内能变化量，再根据热力学第一定律求通过汽缸壁传递的热量本题是理想气体状态方程与热力学第一定律的综合应用，这两个考点一直是高考的热点，关键是确定状态参量以及热力学定律中符号法则15. 地面上

24、放一开口向上的气缸，用一质量为m=0.8kg的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为P0=1.0105Pa.活塞截面积为S=4cm2.重力加速度g取10m/s2，则活塞静止时，气体的压强为多少？若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为6105J，同时气体通过气缸向外传热4.2105J，则气体内能变化为多少？解：以活塞为研究对象，根据平衡条件得：P0S+mg=PS 得：P=P0+mgS 代入数据解得：P=1.2105Pa；由题W=6105J，Q=-4.2105J，则由热力学第一定律得到气体内能的变化为：U=W+Q=1.8105J，即内能增加了1.8105J. 答：气体的压强是1.21

25、05Pa；气体内能增加了1.8105J.（高考总动员）以活塞为研究对象，根据平衡条件求解封闭气体的压强.根据热力学第一定律分析气体内能的变化本大题是选修模块3-3的内容，是热力学的基础知识，没有难题，理解记忆是主要的学习方法，要尽量得高分16. 如图所示，导热良好的气缸开口向上竖直固定在水平面上。缸内轻质光滑活塞封闭一段一定质量的理想气体。一根不可伸长的细绳绕过定滑轮，一端拴住活塞，另一端拴着质量为m的重物处于平衡状态。此时气体体积为V.用手托着重物，使其缓慢曼上升，直到细绳刚开始松弛但并未弯曲。已知大气压强为P0活塞横截面积为S，环境温度保持不变。求：(i)从重物开始被托起到最高点的过程中，

26、活塞下降的高度；(ii)之后从静止上释放重物，重物下落到最低点未与地面接触时，活塞在气缸内比最初托起重物前的位置上升了H.若气体的温度不变则气体吸收的热量是多少？解：(i)根据对活塞受力分析可知未托活塞时，压强为：P1=P0-mgs，气体体积为：V1=V托着重物时，压强为：P2=P0，气体体积为：V2=V-Sh根据理想气体状态方程可知：P1V1=P2V2解得：h=mgVP0S2(ii)根据热力学第一定律且理想气体的温度不变，内能不变，有：U=Q-W=0根据动能定理有：W+mg(H+h)-P0S(H+h)=0解得气体吸收的热量为：Q=W=(p0S-mg)(H+mgVp0S2)答：(i)从重物开始被托起到最高点的过程中，活塞下降的高度为mgVp0V2；(ii)气体吸收的热量是(p0S-mg)(H+mgVp0S2)（高考总动员）(i)从重物开始被托起到最高点的过程中，气体发生等温变化，确定状态参量，根据玻意耳定律结合几何关系求解；(ii)根据动能定理求出气体对外做的功，再根据热力学第一定律即可求解吸收的热量。本题考查了气体实验定律和热力学第一定律的综合应用，解题关键是要分析好压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，选择合适的规律解决。