2022届高考物理二轮(福建专用)热点补练-28.热力学第一定律和气体实验定律的结合.docx
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2022届高考物理二轮(福建专用)热点补练-28.热力学第一定律和气体实验定律的结合.docx
28.热力学第一定律和气体实验定律的结合1.(多选)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成,如图1所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环,则该气体()图1A.在状态a和c时的内能可能相等B.在ab过程中,外界对其做的功全部用于增加内能C.bc过程中增加的内能大于da过程中减少的内能D.在一次循环过程中吸收的热量等于放出的热量答案BC解析从c到d为绝热膨胀,有Q0,W<0,根据热力学第一定律,可知U<0,温度降低;从d到a,体积不变,由查理定律pCT可知压强减小时,温度降低,则状态c的温度高于状态a的温度,根据一定质量的理想气体内能由温度决定,可知状态a的内能小于状态c的内能,A错误;ab过程为绝热压缩,外界对气体做功W>0,Q0,根据热力学第一定律,可知UW,即外界对其做的功全部用于增加内能,B正确;从bc过程系统从外界吸收热量,从cd系统对外做功,从da系统放出热量,从ab外界对系统做功,根据pV图像“面积”即为气体做功大小,可知c到d过程中气体做功,图像中bcda围成的图形的面积为气体对外做的功,整个过程气体内能变化量为零,则WQ,即Q吸Q放W>0,即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量,则bc过程中增加的内能大于da过程中减少的内能,C正确,D错误。2.(多选)(2021·湖北恩施高中等三校4月联合考试)如图2,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是()图2A.在a到b过程中外界对气体做功B.在b到c过程中气体温度始终不变C.在c到a过程中气体的温度降低D.气体在状态b、c时内能可能相等答案CD解析在a到b过程中,气体体积不变,故外界不对气体做功,气体也不对外界做功,A错误;b到c过程若发生的是等温变化,则pV图线为双曲线的一部分,而图示为倾斜直线,因此b到c过程中温度一定发生变化,B错误;在c到a过程中,气体体积缩小,压强不变,由盖吕萨克定律VCT可知,气体温度降低,C正确;状态b、c可能是同一等温曲线上的两个状态,所以D正确。3.(2021·山东省第二次模拟)一定质量的理想气体,在温度T1和T2下的压强p与体积倒数的关系图像如图3所示,气体由状态A等压变化到状态B的过程中,下列说法正确的是()图3A.温度升高,吸收热量B.温度升高,放出热量C.温度降低,吸收热量D.温度降低,放出热量答案A解析根据理想气体状态方程C,可知pCT,则在p图像中过原点的斜率越大,温度越高,则气体由状态A等压变化到状态B的过程中,气体温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,根据热力学第一定律可知,气体吸收热量,故A正确。4.(多选) (2021·重庆市重点中学开学考)回热式制冷机是一种深低温设备,制冷极限约50 K。某台回热式制冷机工作时,一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图4所示的四个过程。已知状态A和B的温度均为27 ,状态C和D的温度均为133 ,下列判断正确的是()图4A.气体由状态A到B过程,温度先升高后降低B.气体由状态B到C过程,内能保持不变C.气体由状态C到D过程,分子间的平均间距减小D.气体由状态C到D过程,气体对外做功答案AD解析由题意可知,气体在状态A、B时的温度相等,两状态在同一等温线上,由理想气体状态方程C可知T,气体由状态A到B过程,pV先变大后变小,则气体温度先升高后降低,故A正确;气体由状态B到C过程中,气体体积不变而压强减小,由理想气体状态方程可知,气体温度降低,故气体内能减小,故B错误;气体由状态C到D过程,气体体积增大,分子间的平均间距增大,故C错误;气体由状态C到D过程,气体体积增大,气体对外做功,故D正确。5.(2021·山东青岛市黄岛区期末)如图5描述了一定质量的理想气体压强p随体积V变化的图像,O、a、b在同一直线上,ac与横轴平行,下列说法正确的是()图5A.a到b过程,外界对气体做功B.c到a过程,气体向外界放出热量大于气体内能的减少量C.b到c过程,气体释放的热量大于气体内能的减少D.a点时气体的内能等于b点时气体的内能答案B解析a到b过程,气体的体积增大,气体对外界做功,A错误;根据理想气体状态方程C,c到a过程,气体的体积V减小,温度T降低,气体的内能减小,又因为气体的体积减小,外界对气体做功W,根据热力学第一定律得UQW,气体向外界放出热量大于气体内能的减少量,B正确;根据理想气体状态方程C,b到c过程,气体的体积V不变,气体的压强p减小,则气体的温度T降低,气体内能减小,根据热力学第一定律,减小的内能等于放出的热量,C错误;根据C,可知a点气体温度小于b点气体温度,又已知气体温度升高,内能增大,故a点时气体的内能小于b点时气体的内能,D错误。6.(2021·湖北八市3月联考)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pT图像如图6所示,气体在三个状态的体积分别为Va、Vb、Vc,压强分别为pa、pb、pc。已知pbp0,pc4p0,则下列说法正确的是()图6A.pa3p0B.Vb3VcC.从状态a到状态b,气体对外做功D.从状态c到状态a,气体从外界吸热答案D解析由题图可知,从状态a到状态b属于等容过程,气体体积不变,由查理定律可得,又pbp0,Ta2Tb,得pa2p0,所以A错误;由题图可知,从状态b到状态c属于等温过程,气体温度不变,由玻意耳定律可得pbVbpcVc得Vb4Vc,所以B错误;从状态a到状态b,气体体积不变,故气体不会对外做功,所以C错误;从状态c到状态a,可以等效为先从状态c到状态b,再从状态b到状态a。从状态c到状态b,温度不变,即气体内能不变,体积增大,所以气体对外做功,即W<0,由热力学第一定律UQW可知气体要从外界吸收热量。从状态b到状态a,体积不变,气体不做功,即W0,温度升高,即U>0,由热力学第一定律UQW可知气体要从外界吸收热量。故从状态c到状态a,气体从外界吸热。所以D正确。7.2021·广东省选择考模拟(一)如图7,一定质量的理想气体从状态a开始,经历ab、bc、cd过程到达状态d,ab过程中气体对外界做_(选填“正”或“负”)功,状态d的体积_(选填“大于”“等于”或“小于”)状态b的体积。图7答案负大于解析ab过程中,由图可知,温度T不变,压强p增大,由玻意耳定律pVC可知体积V变小,所以气体对外界做负功;由理想气体状态方程C得pT,ad所在直线表示从a到d是等容变化过程,所以VaVd,又因为Va>Vb,所以Vd>Vb。