[基礎落實練]1．(多選)關于熱力學定律，下列說法正確的是()A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體解析：根據熱力學第一定律，氣體吸熱后如果對外做功，則溫度不一定升高，A錯誤；改變物體內能的方式有做功和傳熱，對氣體做功可以改變其內能，B正確；理想氣體等壓膨脹對外做功，根據eq\f(pV,T)＝C知，膨脹過程溫度升高，內能增大，由熱力學第一定律知，氣體一定吸熱，C錯誤；根據熱力學第二定律知，熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體，D正確。答案：BD2．泉城濟南，以泉聞名。小張同學在濟南七十二名泉之一的珍珠泉游覽時，發現清澈幽深的泉池底部，不斷有氣泡生成，上升至水面破裂。假設水恒溫，則氣泡在泉水中上升過程中，以下判斷正確的是()A．氣泡對泉水做正功，氣泡吸收熱量B．氣泡對泉水做正功，氣泡放出熱量C．泉水對氣泡做正功，氣泡吸收熱量D．泉水對氣泡做正功，氣泡放出熱量解析：氣泡上升的過程中，外部的壓強逐漸減小，氣泡膨脹對外做功，由于外部恒溫，在上升過程中氣泡內空氣的溫度始終等于外界溫度，則內能不變，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q知，氣泡內能不變，同時對外做功，所以必須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功，故A正確。答案：A3．(2022·重慶卷)2022年5月15日，我國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創造了海拔9032米的大氣科學觀測世界紀錄。若在浮空艇某段上升過程中，艇內氣體溫度降低，體積和質量視為不變，則艇內氣體(視為理想氣體)()A．吸收熱量 B．壓強增大C．內能減小 D．對外做負功解析：由于浮空艇上升過程中體積和質量均不變，則艇內氣體不做功；根據eq\f(pV,T)＝C可知，溫度降低，則艇內氣體壓強減小，氣體內能減小；又根據ΔU＝W＋Q可知氣體放出熱量。故選C。答案：C4.如圖所示，內壁光滑的固定汽缸水平放置，其右端由于有擋板，厚度不計的活塞不能離開汽缸，汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，活塞距汽缸右端的距離為0.2m。現對封閉氣體加熱，活塞緩慢移動，一段時間后停止加熱，此時封閉氣體的壓強變為2×105Pa。已知活塞的橫截面積為0.04m2，外部大氣壓強為1×105Pa，加熱過程中封閉氣體吸收的熱量為2000J，則封閉氣體的內能變化量為()A．400J B．1200JC．2000J D．2800J解析：由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運動到擋板處再發生等容變化，等壓變化過程氣體對外做功，做功為W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由熱力學第一定律可知，封閉氣體的內能變化量為ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故A、C、D錯誤，B正確。答案：B5.(多選)(2022·全國甲卷改編)一定量的理想氣體從狀態a變化到狀態b，其過程如p-T圖上從a到b的線段所示。在此過程中()A．氣體一直對外做功B．氣體的內能一直增加C．氣體一直從外界吸熱D．氣體吸收的熱量等于其內能的增加量解析：因p-T圖像中a到b的線段的延長線過原點，由eq\f(pV,T)＝C可知，從a到b氣體的體積不變，則從a到b氣體不對外做功，選項A錯誤；因從a到b氣體溫度升高，則氣體內能增加，選項B正確；因W＝0，ΔU>0，根據熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收的熱量等于內能增加量，選項C、D正確。答案：BCD6．(多選)(2022·湖南卷改編)利用“渦流效應”可實現冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環形管、分離擋板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環形管中向右旋轉前進，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是()A．A端為冷端，B端為熱端B．A端流出的氣體內能一定大于B端流出的C．該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律D．該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律解析：依題意，中心部位為熱運動速率較低的氣體，與擋板相碰撞后反彈，從A端流出，而邊緣部位熱運動速率較高的氣體從B端流出；同種氣體分子平均熱運動速率較大、其對應的溫度也就較高，所以A端為冷端、B端為熱端，故A正確；A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能，內能的多少還與分子數有關，依題意，不能得出從A端流出的氣體內能一定大于從B端流出的氣體內能，故B錯誤；該裝置將冷熱不均的氣體進行分離，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實現的，并非自發進行的，沒有違背熱力學第二定律，溫度較低的從A端流出，溫度較高的從B端流出，也符合能量守恒定律，故C錯誤，D正確。答案：AD7.(2023·浙江6月卷)如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內用面積S＝100cm2、質量m＝1kg的活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度為300K的熱源接觸，平衡時圓筒內氣體處于狀態A，其體積VA＝600cm3。緩慢推動活塞使氣體達到狀態B，此時體積VB＝500cm3。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態C，此時壓強pC＝1.4×105Pa。已知從狀態A到狀態C，氣體從外界吸收熱量Q＝14J；從狀態B到狀態C，氣體內能增加ΔU＝25J；大氣壓強p0＝1.01×105Pa。(1)氣體從狀態A到狀態B，其分子平均動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)，圓筒內壁單位面積受到的壓力________(選填“增大”“減小”或“不變”)；(2)求氣體在狀態C的溫度TC；(3)求氣體從狀態A到狀態B過程中外界對系統做的功W。解析：(1)氣體從狀態A到狀態B發生等溫壓縮變化，氣體內能不變，分子平均動能不變，體積減小，壓強增大，圓筒內壁單位面積受到的壓力增大。(2)氣體處于狀態A時，對活塞受力分析，有pAS＋mg＝p0S解得pA＝1×105Pa氣體從狀態A到狀態B發生等溫壓縮變化，由玻意耳定律有pAVA＝pBVB解得pB＝1.2pA＝1.2×105Pa氣體從狀態B到狀態C，做等容變化，由查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得TC＝350K。(3)氣體從狀態B到狀態C，外界對氣體不做功，所以W等于氣體從狀態A到狀態B外界對氣體做的功，由(1)問分析可知，從A到C內能的變化量等于從B到C內能的變化量，從A到C由熱力學第一定律有ΔU＝W＋Q解得W＝11J。答案：(1)不變增大(2)350K(3)11J[能力提升練]8.(多選)(2024·四川成都外國語學校診斷)如圖所示，一定質量的理想氣體被質量為m的絕熱活塞封閉在豎直放置的絕熱汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，溫度為T0。現接通電熱絲給氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動距離L后停止加熱，整個過程中，氣體吸收的熱量為Q，大氣壓強為p0，重力加速度為g。則()A．初始時，氣體壓強p1＝p0B．停止加熱時，氣體的溫度T＝2T0C．該過程中，氣體內能增加量ΔU＝Q－mgL－p0SLD．該過程中，氣體內能增加量ΔU＝Q－p0SL解析：對處于平衡狀態的活塞進行受力分析，受到大氣壓力、重力和氣體向上的壓力，則有mg＋p0S－p1S＝0，解得p1＝eq\f(mg,S)＋p0，故A錯誤；活塞緩慢上升過程中氣體壓強不變，根據蓋—呂薩克定律有eq\f(LS,T0)＝eq\f(2LS,T)，解得T＝2T0，故B正確；氣體對外做功W＝－p1SL＝－mgL－p0SL，根據熱力學第一定律ΔU＝Q－mgL－p0SL，故C正確，D錯誤。答案：BC9．(多選)(2023·山東卷)一定質量的理想氣體，初始溫度為300K，壓強為1×105Pa。經等容過程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。下列說法正確的是()A．初始狀態下，氣體的體積為6LB．等壓過程中，氣體對外做功400JC．等壓過程中，氣體體積增加了原體積的eq\f(1,4)D．兩個過程中，氣體的內能增加量都為400J解析：對一定質量的理想氣體，內能的大小取決于溫度的高低，兩個過程中的初溫及末溫相同，故內能的增加量相同，即ΔU2＝ΔU1＝400J，故D正確；等壓過程中，根據熱力學第一定律有ΔU2＝W＋Q2，其中ΔU2＝400J，Q2＝600J，故W＝－200J，故氣體對外界做功W′＝200J，由W′＝p1ΔV得ΔV＝2L，B錯誤；在等壓過程中，有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V1＋ΔV,T2)，其中T1＝300K，ΔV＝2L，T2＝400K，解得V1＝6L，故A正確；等壓過程中，氣體體積增加了原體積的eq\f(ΔV,V1)＝eq\f(1,3)，故C錯誤。答案：AD10．如圖所示，密閉導熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達到熱平衡后，A中壓強為p0，溫度為T0，B內為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開開關C，A中部分氣體進入B。(1)若再次達到平衡時，水溫未發生變化，求此時氣體的壓強；(2)若密閉氣體的內能與溫度的關系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態的溫度)，在(1)所述狀態的基礎上，將水溫升至1.2T0，重新達到平衡時，求氣體的壓強及所吸收的熱量。解析：(1)容器內的理想氣體從打開C到再次平衡時，發生等溫變化，根據玻意耳定律得p0V0＝p·2V0解得此時氣體壓強p＝0.5p0。(2)升高溫度，理想氣體發生等容變化，根據查理定律得eq\f(p,T0)＝eq\f(p′,1.2T0)解得壓強為p′＝1.2p＝0.6p0溫度改變，理想氣體的體積不變，外界不對理想氣體做功，即W＝0；升高溫度，內能增量為ΔU＝k(1.2T0－T0)＝0.2kT0根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體吸收的熱量為Q＝ΔU＝0.2kT0。答案：(1)0.5p0(2)0.6p00.2kT011.一定質量的理想氣體p-V圖像如圖所示，在A、B、C處的溫度分別為T0、1.5T0、2T0，已知理想氣體溫度和分子平均動能的關系為T＝aEk，其中a為比例系數。求：(1)氣體從A到B過程與從C到D過程對外做功大小的比值；(2)氣體從B到C過程與從D到A過程與外界交換的熱量的比值。解析：(1)由題圖可知氣體從B到C過程為等容變化，因此eq\f(pC,TC)＝eq\f(pB,TB)壓強之比為eq\f(pC,pB)＝eq\f(TC,TB)＝eq\f(2,1.5)＝eq\f(4,3)根據氣體p-V圖像的面積表示氣體做的功可知，氣體從A到B過程與從C到D過程對外做功大小之比為eq\f(WAB,WCD)＝eq\f(pBΔV,pCΔV)＝eq\f(pB,pC)＝eq\f(3,4)。(2)由題圖可知氣體從D到A過程為等容變化，則eq\f(pD,TD)＝eq\f(pA,TA)因此TD＝eq\f(pD,pA)·TA＝eq\f(pC,pB)·TA＝eq\f(4,