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专题15.3 热力学定律与能量守恒定律【练】
目录
一．练基础题型.............................................................................................................................................................1
二、练名校真题.............................................................................................................................................................7
三．练规范解答...........................................................................................................................................................15
一．练基础题型
1.木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到地面的摩擦力为60
N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能E 分别是(空气阻力不计)( )
k
A.U＝200 J，E＝600 J B.U＝600 J，E＝200 J
k k
C.U＝600 J，E＝800 J D.U＝800 J，E＝200 J
k k
2.(2020·天津卷，5)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。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.分子平均动能变大
3.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
4.(多选)(2020·江西南昌市模拟)下列说法正确的是( )
A.第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B.能量耗散过程中能量不守恒C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
5.(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A.根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体等压膨胀对外做功，内能一定减少
B.第一类永动机制不成，是因为它违反了热力学第一定律
C.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律
D.从微观意义上讲，热力学第二定律是一个统计规律
E.熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
6.(多选)关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )
A.第二类永动机违反了能量守恒定律
B.如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看，这两种改变方式是有区别的
7.(2020·全国卷Ⅱ·33(1))下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学
第一定律、但违背热力学第二定律的有________.(填正确答案标号)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
8.(2021·山东潍坊市模拟)如图所示，导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的
气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态.现缓慢取走铁砂，忽略活塞与汽缸之间的摩擦，
外界环境温度不变，则在此过程中缸内气体( )
A.对外做功，其内能减少
B.温度不变，与外界无热量交换
C.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小
D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少
9.已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此
设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图 2所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A
中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后，A中的气体进入 B中，最
终达到平衡，则( )
A.气体体积膨胀，对外做功B.气体分子势能减少，内能增加
C.体积变大，温度降低
D.B中气体不可能自发地全部退回到A中
10.(多选)(2021·山东省实验中学模拟)2020年初，新冠病毒来袭，我国人民万众一心、英勇抗“疫”，取得
阶段性胜利.为确保师生健康，各校都进行了严格的消杀工作，图为某同学设计的消杀喷药装置，内部装有
8 L药液，上部密封1 atm的空气1 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.2 L.设在所有过程中空气可看
成理想气体，且温度不变，下列说法正确的是( )
A.充气后，密封气体的压强增大为1.2 atm
B.充气后，密封气体的分子平均动能不变
C.打开阀门后，密封气体对外界做正功
D.打开阀门后，不再充气也能把药液喷光
二、练名校真题
1.(2021·北京市丰台区二模)关于物体内能的变化，以下说法正确的是( )
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.(2021·山东潍坊市第二次高考模拟)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( )
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.(2021·山东德州市第一次模拟)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( )
A.400 J B.1 200 J
C.2 000 J D.2 800 J
4.(多选)(2021·四川成都市第二次诊断)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( )
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
5.(2021·山东省等级考试第二次模拟卷)一定质量的理想气体，在温度T 和T 下的压强p与体积V的关系曲
1 2
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( )
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
6．(2021·东北三省三校联考)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A．该气体在体积缓慢增大的过程中，温度可能不变
B．该气体在压强增大的过程中，一定吸热
C．该气体被压缩的过程中，内能可能减少
D．该气体经等温压缩后，其压强一定增大，且此过程一定放出热量
E．如果该气体与外界没有发生热量交换，则其分子的平均动能一定不变
7.(2021·四川蓉城名校联考)一定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pT图象如图所示．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分子的平均动能最小
E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
8．(2021·长沙模拟)关于第二类永动机，下列说法中正确的是 ( )
A．第二类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引
起其他变化的热机
B．第二类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成
C．第二类永动机违背了热力学第二定律，所以不可能制成
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
E．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不
引起其他变化
三．练规范解答
1.(2021·甘肃临夏中学期末)在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化
过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气
体从外界吸收的热量为9 J.图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分
子势能为零.求：
(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W 和其内能的增量ΔU；
1 1
(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU 及其从外界吸收的热量Q.
2 22.(2021·山东济南市5月高考模拟)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p 、体积为V 、温度为T ，气体在状态b的温度
0 0 0
T＝1.5T，气体在状态c的温度T＝T，求
b 0 c 0
(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。
3.(2021·潍坊模拟)如图所示在绝热汽缸内，有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为
27 ℃，封闭气柱长9 cm，活塞横截面积S＝50 cm2。现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间。此过程
中气体吸热22 J，稳定后气体温度变为127 ℃。已知大气压强等于105 Pa，求：
(1)加热后活塞到汽缸底端的距离；
(2)此过程中气体内能改变了多少。4.(2021·衡阳八中质检)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑汽缸，侧壁绝热，底部导热，内有两个质
量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．初状态整个装置静
止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l，温度为T.设外界大气压强为p 保持不变，活塞
0 0 0
横截面积为S，且mg＝pS，环境温度保持不变．求：在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m时，
0
两活塞在某位置重新处于平衡，活塞A下降的高度．
5.(2021·湖南G1联盟联考)如图所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S＝50 cm2的轻
质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k＝2
800 N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m＝14 kg的物块B.开始时，缸内气体的温度t＝27 ℃，活塞
1
到缸底的距离L＝120 cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压强恒为p＝1.0×105 Pa，取重力加速
1 0
度g＝10 m/s2，不计一切摩擦．现使缸内气体缓慢冷却，求：
(1)当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度；
(2)气体的温度缓慢冷却到－93 ℃时B离桌面的高度H.(结果保留两位有效数字)6.一定质量的理想气体被活塞封闭在水平放置的汽缸内，如图所示。活塞的质量 m＝20 kg，横截面积S＝
100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L ＝12 cm，
1
离汽缸口的距离L＝3 cm。汽缸内气体的初始温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开
2
口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知 g＝10 m/s2，
求：
(1)此时气体的温度为多少；
(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370 J的热量，则气体增加的内能ΔU多
大？
