高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编
高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编
一、选择题
1．如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac．则．
A．Tb＞Tc，Qab＞QacB．Tb＞Tc，Qab＜Qac
C．Tb=Tc，Qab＞QacD．Tb=Tc，Qab＜Qac
2．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（ ）
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
3．如图所示，一导热性能良好的金属气缸内封闭一定质量的理想气体。
现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（ ）
A．气缸内大量分子的平均动能增大
B．气体的内能增大
C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
D．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大
4．下列有关热学的叙述中，正确的是（ ）
A．同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均速率相同
B．在绝热条件下压缩理想气体，则其内能不一定增加
C．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力
5．根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（ ）
A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293℃
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
6．某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过程中（ ）
A．气体对外界做功，温度降低B．外界对气体做功，内能增大
C．气体内能不变，体积增大D．气体压强减小，温度升高
7．一定质量的理想气体在某一过程中压强
保持不变，体积增大100cm3，气体内能增加了50J，则此过程（）
A．气体从外界吸收50J的热量
B．气体从外界吸收60J的热量
C．气体向外界放出50J的热量
D．气体向外界放出60J的热量
8．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是（）
A．已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量
B．满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行
C．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大
9．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中（ ）
A．气体对外界做功，温度降低，内能减少
B．气体对外界做功，温度不变，内能不变
C．气体不做功，温度不变，内能不变
D．气体不做功，温度不变，内能减少
10．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞
（质量为
）与容器用良好的隔热材料制成。
活塞横截面积为
，大气压为
，另有质量为
的物体从活塞上方的
点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点
而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量
，外界对容器内空气所做的功
与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（）
A．
B．
，
C．
，
D．
，
11．如图所示，导热的气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出．气缸外部温度恒定不变，则
A．缸内的气体压强减小，内能减小
B．缸内的气体压强增大，内能减小
C．缸内的气体压强增大，内能不变
D．外界对气体做功，缸内的气体内能增加
12．下列说法正确的是（ ）
A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能
B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类
C．质量相同的
的水和
的冰具有相同的内能
D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少
13．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体发生以下两种状态变化：
第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸热的热量为9J，图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，则下列说法中正确的是（ ）
A．从A状态到B状态气体放出3J的热量
B．从A状态到C状态气体内能增加9J
C．气体从A状态到B状态与外界交换热量和A状态到C状态相同
D．气体从A状态到B状态的内能变化小于从A状态到C状态
14．研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56℃时，30分钟就可以灭活。
如图所示，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内，气缸顶端有一绝热阀门K，气缸底部接有电热丝E，气缸的总高度h=90cm。
a缸内被封闭气体初始温度
℃，活塞与底部的距离
cm，活塞和气缸间的摩擦不计。
若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离
cm，关于上述变化过程，下列说法正确的是
A．b气缸中逸出的气体占原b气缸中气体的
B．a气缸中的气体吸收的热量等于其增加的内能
C．稳定后，a气缸内的气体温度为50℃
D．稳定后，保持该温度不变再持续30分钟，a气缸内新冠病毒能够被灭活
15．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。
已知a部分气体为1mol氧气，b部分气体为2mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。
解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb。
下列说法正确的是
A．Va＞Vb，Ta＞TbB．Va＞Vb，Ta＜Tb
C．Va＜Vb，Ta＜TbD．Va＜Vb，Ta＞Tb
16．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行。
下列说法正确的是（）
A．ab过程中气体分子热运动平均动能增加
B．bc过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变
C．cd过程中气体从外界吸热小于气体内能增量
D．de过程中气体对外放出热量，内能不变
17．下列说法中不正确的是（ ）
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变
B．对于一定质量的某种理想气体，当其压强和体积不变时，内能一定不变
C．已知阿伏加德罗常数为NA，某气体的摩尔质量为M，密度为ρ（均为国际单位），则1个该气体分子的体积是
D．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个
C，
C原子的质量是12.0000u，
He原子核的质量是4.0026u，已知1u=931.5MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为7.3MeV
18．如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。
实验中把柱塞向下缓慢按压使气柱体积变小（保持空气柱质量和温度不变），若玻璃管中封闭的气体可视为理想气体，对于这个过程下列分析正确的是（ ）
A．对管壁单位面积的平均作用力增大B．分子间平均距离增大
C．分子平均动能增大D．气体从外界吸收热量，内能增大
19．下列说法中正确的是（ ）
A．压缩气体也需要用力，这表明气体分子间存在着斥力
B．若分子势能增大，则分子间距离减小
C．分子间的距离增大时，分子间相互作用的引力和斥力都减小
D．自然界中热现象的自发过程不一定沿分子热运动无序性增大的方向进行
20．下列说法正确的是（ ）
A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
21．气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内能的变化是
A．减小20JB．增大20JC．减小220JD．增大220J
22．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数
D．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能
23．如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。
对于这个变化过程，下列说法中正确的是（ ）
A．从状态A到状态B的过程，气体放出热量
B．从状态A到状态B的过程，气体分子热运动的平均动能在减小
C．从状态B到状态C的过程，气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加
D．从状态B到状态C的过程，气体吸收热量
24．下列关于热现象和热力学规律的说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．压缩气体需要用力，这是气体分子间斥力的宏观表现
25．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：
关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（ ）
A．逐渐有所升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．C
解析：
C
【解析】
试题分析：
设气体在a状态时的温度为Ta，由图可知：
VC=Va=V0、Vb=2V0=2Va，
①从a到b是等压变化：
解得：
Tb=2Ta
从a到c是等容变化：
，由于Pc=2P0=2Pa解得：
Tc=2Ta，所以：
Tb=Tc
②因为从a到c是等容变化过程，体积不变，气体不做功，故a→c过程增加的内能等于a→c过程吸收的热量；而a→b过程体积增大，气体对外做正功，由热力学第一定律可知a→b过程增加的内能大于a→b过程吸收的热量，Qac＜Qab．
故选C
考点：
理想气体的状态变化曲线
【名师点睛】该题考查了气体的状态方程和热力学第一定律的应用，利用气体状态方程解决问题时，首先要确定气体状态和各状态下的状态参量，选择相应的气体变化规律解答；在利用热力学第一定律解决问题时，要注意气体的做功情况，区分对内做功和对外做功，同时要注意区分吸热还是放热．
2．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
由题可知，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中，气体对外界做功。
因筒内气体不与外界发生热交换，则
由热力学第一定律
可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。
故选D。
3．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由于导热性能良好的金属气缸，且缓慢地向活塞上倒沙土，由于周围环境温度不变，缸内气体的温度不变，因此分子的平均动能不变，气体的内能不变，故AB错误；
C．等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故C正确；
D．由于周围环境温度不变，则气体分子平均动能不变，分子平均速率没有变，因此气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力没有变，故D错误。
故选C。
4．D
解析：
D
【解析】
【详解】
A.同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，选项A错误；
B.在绝热条件下压缩理想气体，外界对气体做功，根据∆U=W+Q可知其内能一定增加，选项B错误；
C.布朗运动是指悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的热运动，选项C错误；
D.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力，选项D正确.
5．A
解析：
A
【解析】
【详解】
A.机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；
B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；
C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能无限接近－273.15℃，C错误；
D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误.
6．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
在气球破裂过程中，体积增大，属于气体对外做功；由于气球破裂过程的时间比较短，气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律
可知，气体的内能减小，温度降低，根据理想气体状态方程
可知气体压强减小；
A.气体对外界做功，温度降低与分析相符，故选项A符合题意；
B.外界对气体做功，内能增大与分析不符，故选项B不合题意；
C.气体内能不变，体积增大与分析不符，故选项C不合题意；
D.气体压强减小，温度升高与分析不符，故选项D不合题意；
7．B
解析：
B
【解析】
【详解】
气体体积增大100cm3，所以气体对外界做功
，而气体内能增加了50J，根据
，可知气体吸收热量
，故B正确；ACD错误
8．A
解析：
A
【解析】
试题分析：
知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数，根据
，可以求出其分子质量，故A正确．根据热力学第二定律可知一切热现象都有方向性，如热量不可能自发的从低温向高温传递，故B错误．.布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反应了液体分子的无规则运动，故C错误.首先明确了开始分子之间距离与
关系，才能判断分子势能的变化情况，若开始分子之间距离小于
，则在分子之间距离增大到大于
过程中，分子势能先减小后增大，故D错误.故选A．
考点：
分子动理论、布朗运动、热力学第二定律
9．C
解析：
C
【解析】
右侧为真空，气体自由膨胀做功“没有对象”，当然不做功，根据热力学第一定律有：
，做功W=0，因为是绝热容器，所以没有热交换即：
Q=0，因此内能不变，理想气体，内能由温度决定，所以温度不变，故ABD错误，C正确；
故选C．
【点睛】理想气体，内能由温度决定，内能不变，温度也就不变的；理解和掌握
、Q、W的符号法则是正确应用热力学第一定律解答问题的关键．
10．C
解析：
C
【解析】
【详解】
由于系统隔热，所以气体与外界没有热交换，活塞对气体做正功，所以由热力学第一定律知气体的内能增加，且
△E=W
而从能量守恒的角度考虑，m和M减少的机械能即重力势能和大气压做功共
Mgh+mg△h+poS△h
这部分损失的能量一部分使气体的内能增加，另一部分损失到碰撞过程中m和M的内能上，所以
W＜Mgh+mg△h+poS△h
故选C。
11．C
解析：
C
【解析】
试题分析：
对活塞来说：
，则当m减小时，P增大；由于气体体积变大，则对外做功，W＜0，由于气体的温度不变，则△E=0，气体的内能不变，故选项C正确．
考点：
热力学第一定律；气体的压强.
12．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．气体压强跟分子平均动能和分子密集程度有关，选项Ａ正确，Ｂ错误；
C．
的冰熔化成水时要吸热，所以水的内能要比同质量的冰大，选项C错误；
D．因气体绝热自由膨胀，不受外界阻力，所以外界不对气体做功，也没有热交换，由热力学第一定律可知，气体内能不变，选项D错误。
故选A。
13．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
B．p-T图象的斜率表示体积，从A状态到C状态，由图象可知，气体体积不变，即
又由已知条件
则由热力学第一定律得
故B正确；
AD．由于B、C两状态的温度相同，说明分子动能相等，又分子势能为零，所以内能相等，则气体从状态A到状态B过程与A到C的过程内能的增量相等，即
再由热力学第一定律，可求出从A状态到B状态与外界的热量转化为
其中
即需要从外界吸收3J的热量，故AD错误；
C．从A状态到C状态需要吸收9J热量，从A状态到B状态需要吸收3J热量，所以两个过程与外界的热量交换不同，故C错误。
故选B。
14．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由题意可知，原b气缸的高度
当a气缸稳定后活塞与底部的距离
cm
此时b气缸的高度
设S为活塞的面积，那么b气缸中逸出的气体占原b气缸中气体为
A错误；
B．a气缸中的气体吸收热量
，对外做功
由热力学第一定律
可知，a气缸中的气体吸收的热量大于其增加的内能，B错误；
CD．由于K始终打开，a气缸中的气体的压强不变，可得
代值求得
C错误，D正确。
故选D。
15．D
解析：
D
【解析】
【详解】
AB．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由
可知质量大的部分压强大，即b部分压强大，故活塞左移，平衡时
，故A、B错误；
CD．活塞左移过程中，
气体被压缩内能增大，温度增大，b气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时
，故C错误，D正确；
故选D。
16．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
A．ab过程气体温度升高，分子平均动能增大，故A正确。
B．bc过程温度升高，压强不变，则气体分子平均动能增大，为保持压强不变，单位时间内气体分子与器壁碰撞次数应减少，故B错误；
C．cd过程气体体积增大，故对外做功，又温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量且大于内能增量，故C错误；
D．de过程气体体积增大，对外做功，因温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，故D错误。
故选A。
17．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
A．光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A说法正确，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
可知，气体温度不变，内能也一定不变，选项B说法正确，故B错误；
C．由于空气分子之间的距离非常大，所以不能估算空气分子的大小。
气体的摩尔体积为
，所以一个空气分子所占的空间为
选项C说法错误，故C正确；
D．该核反应的质量亏损
则释放的核能
选项D说法正确，故D错误。
故选C。
18．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
该过程为等温变化，根据
可知压缩后气体压强增大。
A．对管壁单位面积的平均作用力增大即是压强增大，故A正确；
B．分子间平均距离增大即体积变大，不符合分析，故B错误；
C．分子平均动能增大意味着温度升高，但该过程为等温变化，故C错误；
D．该过程外界对气体做功，但内能不变，根据热力学第一定律可知，释放热量，故D错误。
故选A。
19．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
A．压缩气体也需要用力是为了克服气体内外的压强的差。
不能表明气体分子间存在着斥力。
故A错误；
B．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，间距减小，斥力做负功分子势能增大，当分子表现为引力时，分子力随距离增加先增大后减小，间距减小，引力做正功，分子势能减小，故B错误；
C．分子间同时存在引力和斥力，都随着距离的增加而减小，随着距离的减小而增加，故C正确；
D．热力学第二定律的内容可以表述为：
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D错误。
故选C。
20．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
A．虽然能量守恒，但的有些能量是可利用的，有些是不容易利用的，因此能源危机是存在的，A错误；
B．摩擦力做功的过程，如果没有发生相对滑动，就没有机械能转化为内能，B错误；
C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，C正确；
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律，D错误。
故选C。
21．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律得：
△U=W+Q=-100J+120J=20J
则气体内能增加了20J
故选B。
．
22．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是由于液体分子无规则的碰撞造成的，则布朗运动反映了液体中分子的无规则运动，故A错误；
B.物体内能的大小与物体的温度、物质的量、体积以及物态有关，内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同，故B正确；
C.知道某物质的摩尔质量和密度能求出摩尔体积，但不能求出阿伏加德罗常数。
故C错误；
D.热力学第二定律告诉我们，没有任何一种能量的转化率达到100％，故D错误；
故选：
B。
23．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
A．从状态A到状态B的过程，气体体积不变，
，温度升高，
，根据热力学第一定律
可知
，气体吸收热量，A错误；
B．从状态A到状态B的过程，气体温度升高，气体分子热运动的平均动能在增大，B错误；
C．从状态B到状态C的过程，温度不变，体积减小，单位体积内的分子个数增大，所以气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加，C正确；
D．从状态B到状态C的过程，温度不变，
，气体体积减小，
，根据热力学第一定律
可知
，气体放出热量，D错误。
故选C。
24．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是液体分子的运动，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，气体分子的平均动能只与分子的温度有关，故物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，故B正确；
C．热量在一定条件下可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他变化，故C错误；
D．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成的，故D错误。
故选B。
25．A
解析：
A
【解析】
冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，A正确．
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