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第十五章　第80练　热力学定律与能量守恒定律[A]
[分值：50分]
1~6题每小题4分，共24分
1.(2024·江苏苏州市八校联盟模拟)如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”(树果子或打湿的小纸团)。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中(叭子尚未射出)，竹筒中被密封的气体(　　)
A.压强增大
B.温度不变
C.内能不变
D.每个分子的动能都变大
2.(2024·北京卷·3)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体(　　)
A.内能变大 B.压强变大
C.体积不变 D.从水中吸热
3.(2024·江苏南通市三模)如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则(　　)
A.容器中气体的内能减少
B.容器中气体分子的平均动能增加
C.容器中气体分子的数密度减小
D.Q中的气体能自发地全部退回到P中去
4.(2024·江苏南京市二模)常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界进行热交换，则喷水时(　　)
A.气体压强变大 B.外界对气体做正功
C.气体内能不变 D.气体内能减小
5.(2022·辽宁卷·6)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(　　)
A.对外界做正功 B.压强保持不变
C.向外界放热 D.内能减少
6.(2022·江苏卷·7)如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(　　)
A.状态a的内能大于状态b
B.状态a的温度高于状态c
C.a→c过程中气体吸收热量
D.a→c过程中外界对气体做正功
7~9题每小题6分，共18分
7.(2025·江苏南京市期中)瓶子吞鸡蛋的实验过程如下：先将敞口的玻璃瓶中的空气加热，再将剥皮的熟鸡蛋放于瓶口，过一会发现鸡蛋被缓慢吸入瓶中，如图所示。鸡蛋被吸入还未落下的过程中，瓶中气体可视为理想气体，质量不变。鸡蛋被吸入一半时相比刚放上时，关于瓶中气体，下列说法正确的是(　　)
A.每个气体分子的动能都减小
B.此过程气体从外界吸热
C.气体压强和热力学温度的比值增大
D.气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变大
8.(2024·江苏省百师联盟开学考)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”在某个工作过程中，一定质量的理想气体的p-T图像如图所示，ab与横轴平行。下列说法错误的是(　　)
A.a→b过程中，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减少
B.a→b过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功
C.b→c过程中，气体温度降低，体积增大
D.b→c过程中，每个气体分子的动能都减少
9.(九省联考·安徽·6)一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。p-V图像如图所示。则(　　)
A.c→b过程气体从外界吸热
B.a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多
C.气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
D.气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
(8分)
10.(2025·江苏南京市调研)如图所示为卡诺循环过程的图像，该循环可以简化为一定质量理想气体由A→B、C→D两个等温过程和B→C、D→A两个绝热过程组成。下列说法正确的是(　　)
A.气体在状态A的温度低于状态D的温度
B.在A→B→C→D→A的过程中，气体从外界吸收热量
C.B→C过程气体单位体积内分子数增多
D.B→C过程气体对外界做的功大于D→A过程外界对气体做的功
参考解析
1.A　[迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，W>0，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则Q＝0，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，ΔU>0，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。故选A。]
2.D　[上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误；气泡内气体压强p＝p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；由玻意耳定律pV＝C知，气体的体积变大，故C错误；上浮过程气体体积变大，气体对外做功，理想气体温度不变，则内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体从水中吸热，故D正确。]
3.C　[打开阀门K后，P中的气体进入Q中，由于Q内为真空，气体体积增大时并没有对外做功，分子势能不变，又因为系统没有热交换，由ΔU＝W＋Q可知，气体内能不变，温度不变，则气体分子的平均动能不变，故A、B错误；由于气体的体积增加，但气体分子数目不变，所以容器中气体分子的数密度减小，故C正确；由热力学第二定律可知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，则Q中气体不可能自发地全部退回到P中去，故D错误。]
4.D　[阀门M打开，水立即从枪口喷出，气体膨胀，则气体对外界做正功，即有W<0，故B错误；水被快速喷出，罐内气体来不及与外界进行热交换，即有Q＝0，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，结合上述可知ΔU<0，即气体内能减少，故C错误，D正确；结合上述，气体内能减少，则气体温度降低，根据理想气体状态方程有＝C，由于V增大，T减小，可知压强减小，故A错误。]
5.A　[理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，则理想气体对外界做正功，A正确；由题图可知，V＝V0＋kT，根据理想气体状态方程有＝C，联立则有p＝，可看出T增大，p增大，B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；理想气体从状态a变化到状态b，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，C错误。]
6.C　[由于a→b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体，状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；由于状态b和状态c体积相同，且pb7.C　[刚开始鸡蛋放于瓶口，瓶内气体温度大于环境温度，由于热传递，瓶内气体温度逐渐降低，分子平均动能减小，并不是每个气体分子的动能都减小，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，瓶中气体温度降低，内能减小，瓶中气体体积减小，外界对气体做正功，则气体向外界放热，故B错误；根据理想气体状态方程可得＝C，瓶中气体体积减小，可知气体压强和热力学温度的比值增大，故C正确；外界大气压不变，瓶中气体压强减小，气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力减小，故D错误。]
8.D　[由图像知a→b过程中压强不变，根据压强的微观意义可得，温度升高，分子的平均动能增大，为保持压强不变，分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数应减少，A正确；由图像知a→b过程中气体压强不变，温度升高，由＝C，可得气体体积增大，气体对外界做功，W<0，理想气体的内能只与温度有关，故内能因温度升高而增大，ΔU>0，结合热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可得Q>0，即气体一定从外界吸收热量，且吸收的热量大于气体对外界做的功，B正确；由图像知b→c过程中，气体压强减小，温度降低，图线上各点与原点连线的斜率逐渐减小，又由p＝T，可得图像中的状态点与原点连线的斜率与体积大小成反比，所以b→c过程中，气体体积逐渐增大，C正确；温度是分子平均动能的标志，b→c过程中气体温度降低，表明分子的平均动能减少，但并不是每个分子的动能都减少，D错误。]
9.B　[c→b过程，气体体积不变，即等容变化过程，气体压强变小，温度降低，故内能减小。该过程气体对外不做功，故气体向外界放热，A错误；
p－V图像与横轴围成的面积表示气体做功的多少，由题图可知，a→c→b过程比a→b过程气体对外界所做的功多，B正确
a→b过程为绝热过程，气体体积变大对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低。温度是分子平均动能的标志，故气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，C错误；a→c过程，气体的压强相等，体积变大温度升高，分子的平均动能变大，分子撞击容器壁的动量变化量变大。由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，D错误。]
10.B　[B→C过程，体积增大，气体对外做功，由于绝热过程，没有热交换，根据热力学第一定律，内能减少，温度降低，所以TB>TC，又因为A→B、C→D都是等温过程，则有TA＝TB>TC＝TD，故A错误；p－V图像封闭区域面积表示全程气体对外做功大小，又内能不变，故气体从外界吸收热量，故B正确；由B→C过程中，气体总分子数不变，体积变大，单位体积内分子数减小，故C错误；从A→B温度不变，内能不变，从B→C温度降低，内能减小，从C→D温度不变，内能不变，从D→A温度升高内能增大，且此时回到初始状态与初始内能相同，则B→C过程内能减少量等于D→A过程内能增加量，且这两个过程均绝热，故做功数值大小相等，即B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功，故D错误。]

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