文档内容
第 65 讲 热力学定律与能量守恒定律
目录
01 模拟基础练
【题型一】热力学第一定律与能量守恒定律
【题型二】热力学第二定律
【题型三】热力学第一定律与气体实验定律的综合
02 重难创新练
【题型一】热力学第一定律与能量守恒定律
1.如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200 J，同时气体向外界放热100 J，
缸内气体的( )
A.温度升高，内能增加100 J
B.温度升高，内能减少200 J
C.温度降低，内能增加100 J
D.温度降低，内能减少200 J
2.一个充气气球用绳子拴着一块石头正在湖水中缓慢下沉，越往下水温越低，气球导热良好，则气球内气
体( )
A.内能增加
B.对外界做正功
C.减少的内能小于放出的热量
D.减少的内能大于放出的热量
3.水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定
压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温
度始终保持不变，则气体( )A.压强变大 B.对外界做功
C.对外界放热 D.分子平均动能变化
【题型二】热力学第二定律
4.(多选)下面说法中正确的是( )
A.不可能从单一热源吸热，使之完全变成功，而不产生其他影响
B.热量只能由高温物体传递给低温物体
C.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
5.(多选)地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出
5.8×1023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量，使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器
是不能制成的，关于其原因，下列说法正确的是( )
A.内能不能转化成机械能
B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律
D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【题型三】热力学第一定律与气体实验定律的综合
6.如图所示，一定质量的理想气体，由A状态经历两个不同的变化过程到C状态(A→C，A→B→C)且A、C
处于同一条等温线上，以下说法正确的是( )
A.A→C过程气体吸收的热量大于对外做的功
B.A→C的过程中，气体分子的平均动能一直减小
C.气体在A状态的内能等于在C状态的内能
D.A→C过程气体吸收的热量等于A→B→C过程气体吸收的热量
7.一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p－T图像如图所示，气体
在三个状态的体积分别为V、V、V，压强分别为p、p、p。已知p＝p，p＝4p，则下列说法正确的是(
a b c a b c b 0 c 0
)A.p＝3p
a 0
B.V＝3V
b c
C.从状态a到状态b，气体对外做功
D.从状态c到状态a，气体从外界吸热
8.(多选)如图所示，一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞的面
积为S，与汽缸底部相距L，温度为T 。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离 L后停止
0
加热，整个过程中，气体吸收的热量为Q，大气压强为p，重力加速度为g。则( )
0
A.初始时，气体压强p＝p
1 0
B.停止加热时，气体的温度T＝2T
0
C.该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－mgL－pSL
0
D.该过程中，气体内能增加量ΔU＝Q－pSL
0
9.(多选)一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D变化过程的p－V图像如图所示，AB与横轴
平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上，已知A状态温度为400 K，从A状态至B状态气体吸收了320
J的热量，下列说法正确的是( )
A.A状态的内能大于C状态的内能
B.从B状态到C状态的过程中，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加
C.从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了240 J
D.D状态的温度为225 K
10.一只篮球的体积为V ，球内气体的压强为p ，温度为T 。现用打气筒对篮球充入压强为 2p 、温度为
0 0 0 0
T 、体积为V(大小未知)的气体，使球内气体压强变为3p ，同时温度升至1.5T 。已知气体内能U与温度
0 1 0 0
的关系为U＝kT(k为正常数)，充气过程中气体向外放出Q的热量，篮球体积不变。求：(1)充入气体的体积V 的大小；
1
(2)充气过程中打气筒对气体做的功。
11.如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑的绝热汽缸中有加热装置，汽缸壁内有卡槽，卡槽距缸底的高
度H＝2 m。质量M＝10 kg、横截面积S＝5×10－3 m2的活塞停在卡槽处，其下方封闭有一定质量压强为p
1
＝0.8×105 Pa、温度为t ＝17 ℃的理想气体，现通过加热装置对缸内气体缓慢加热。已知外界大气压强p
1 0
＝1×105 Pa保持不变，热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273 K，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)求活塞刚要离开卡槽时缸内气体的热力学温度T；
2
(2)若活塞离开卡槽后继续上升了h＝0.2 m，该过程中气体吸收了Q＝370 J的热量，求该过程中气体内能的
变化量ΔU。
1．某同学从重庆去西藏旅游，路途中温度逐渐降低，为了补充能量拿出自己所带的坚果，发现包装坚果
的密封袋明显膨胀。下列关于袋内气体(可视为质量不变的理想气体)说法正确的是( )
A．压强增大 B．分子平均动能不变
C．一定从外界吸收热量 D．对外做功，内能减小
2．压缩空气储能是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并
将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动
发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是( )
A．绝热压缩空气，分子平均动能不变
B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大
C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D．压缩空气推动发电机工作时，气体对外做功，内能增大
3．如图所示，一定质量的理想气体经历两个不同的过程，分别由体积—温度(V-t)图像上的两条直线Ⅰ和Ⅱ
表示，V 和V 分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t 是两直线的延长线与横轴交点的横坐标，t ＝－273.15
1 2 0 0℃；a、b为直线Ⅰ上的两点，c为直线Ⅱ上的一点。下列说法正确的是( )
A．理想气体沿直线Ⅰ从状态a变化到状态b，压强变大
B．理想气体在状态b比在状态c的压强大
C．理想气体沿直线Ⅰ从状态a变化到状态b，气体吸热
D．理想气体在a、b、c状态的内能关系为U>U>U
b c a
4．(多选)如图所示，带有活塞的汽缸中封闭一定质量的气体(不考虑分子势能)，将一个热敏电阻(电阻值随
温度升高而减小)置于汽缸中，热敏电阻与汽缸外的欧姆表连接，汽缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列
说法正确的是( )
A．若发现欧姆表读数变大，则汽缸内气体内能一定减小
B．若推动活塞使汽缸内气体体积减小，则汽缸内气体内能减小
C．若推动活塞使汽缸内气体体积减小，则汽缸内气体压强减小
D．若推动活塞使汽缸内气体体积减小，则欧姆表读数将变小
5．如图所示，一定质量的理想气体经历了a→b→c→a的过程，其状态变化的p-V图像如图所示，各个状
态参量已在图中标出，已知c点的温度为T。求：
0
(1)一次循环过程中气体放出的热量；
(2)整个循环过程中的最高温度。
6．肺活量是常用来衡量人体心肺功能的重要指标。肺活量是指在标准大气压p ＝1 atm下人一次尽力吸气
0
后，再尽力呼出的气体体积总量。某同学在学习气体实验定律后，设计了一个吹气球实验来粗测自己肺活
量。首先他测量了自己的体温为37 ℃，环境温度为27 ℃，然后该同学尽最大努力吸气，通过气球口尽力
向气球内吹气，吹气后的气球可近似看成球形，过一段时间稳定后测得气球的直径d＝20 cm，气球稳定的
过程中，气球向外界散失了2.8 J的热量。已知气球橡胶薄膜产生的附加压强Δp＝，其中σ为薄膜的等效
表面张力系数，R为气球充气后的半径。如图为该气球的等效表面张力系数σ随气球半径R的变化曲线。
吹气前气球内部的空气可忽略不计，空气可看作理想气体，大气压强p ＝1.0×105 Pa，1 cmHO＝100 Pa。
0 2
求：(1)该同学通过查阅资料得知理想气体内能大致可以用公式U＝0.5T来计算，气球稳定的过程中外界对气球
做了多少功？
(2)该同学的肺活量为多少毫升(保留到整数位)?
7．(2023·浙江6月选考)如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S＝100 cm2、质量m＝1 kg的活塞封
闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度 300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态
A，其体积V＝600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积V ＝500 cm3。固定活塞，升高热源温
A B
度，气体达到状态C，此时压强p ＝1.4×105 Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q＝14 J；
C
从状态B到状态C，气体内能增加ΔU＝25 J；大气压p＝1.01×105Pa，重力加速度g＝10 m/s2。
0
(1)气体从状态 A 到状态 B，其分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，圆筒内壁单
位面积受到的压力________(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(2)求气体在状态C的温度T ；
C
(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
8．如图所示装置中两玻璃泡的容积均为V ＝0.5 L，玻璃管的容积忽略不计，开始时阀门K关闭，将上面
0
玻璃泡抽成真空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气体，外界大气压强为 p ＝1.0×105 Pa，温度为t ＝27
0 0
℃时，玻璃管中水银面高出水银槽内水银面h＝12 cm，水银密度(假设不随温度改变)为13.6×103kg/m3，重
力加速度g＝10 m/s2。
(1)如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2 cm，则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为多少？
(3)在(2)过程中吸收了200 J热量，则气体的内能增加了多少？
