高考物理专题力学知识点之热力学定律真题汇编.docx
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高考物理专题力学知识点之热力学定律真题汇编
高考物理专题力学知识点之热力学定律真题汇编
一、选择题
1．下列说法正确的是（）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
2．如图所示导热性良好的汽缸内密封的气体（可视为理想气体），在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是（ ）
A．气体内能可能减少
B．气体会向外界放热
C．气体吸收的热量大于对外界所做的功
D．气体平均动能将减小
3．如图所示为一定质量的理想气体压强随热力学温度变化的图象，气体经历了ab、bc、cd、da四个过程。
其中bc的延长线经过原点，ab与竖直轴平行，cd与水平轴平行，ad与bc平行。
则气体在
A．ab过程中对外界做功
B．bc过程中从外界吸收热量
C．cd过程中内能保持不变
D．da过程中体积保持不变
4．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p随热力学温度T的变化如图乙所示，图中AB线段平行于T轴，BC线段延长线通过坐标原点，CA线段平行于p轴．由图线可知
A．A→B过程中外界对气体做功
B．B→C过程中气体对外界做功
C．C→A过程中气体内能增大
D．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
5．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．在一定条件下物体的温度可以降到0K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体气体的温度一定升高
6．下列说法正确的是（ ）
A．气体的温度升高，分子动能都增大
B．功可以全部转化为热，但吸收的热量一定不能全部转化为功
C．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化
7．下列说法正确的是（）
A．分子的热运动就是布朗运动
B．气体的温度越高，每个气体分子的动能越大
C．物体的速度越大，内部分子的热运动越激烈
D．热力学温标的最低温度为0K，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一
8．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中
A．温度保持不变
B．温度先升高，后又减小到初始温度
C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热
D．气体的密度在不断增大
9．重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体（可视为理想气体）（ ）
A．压强增大,内能减小
B．吸收热量,内能增大
C．压强减小,分子平均动能增大
D．对外做功,分子平均动能减小
10．⑴下列说法：
正确的是．
A．由阿伏德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
11．如图所示，A、B为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O为固定轴，且MO=NO，将A中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN重新平衡，下列说法正确的是（）
A．B中气体温度不变
B．B中气体温度降低
C．A中气体克服外力做功，外界对B气体做功
D．A中气体内能增加，B中气体内能减少
12．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点，以下说法不正确的是
A．从状态d到c,气体体积增大，气体对外做功
B．从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功
C．从状态a到d,内能增加，气体从外界吸热
D．从状态b到a，内能增加，气体对外界放热
13．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则（ ）
A．气泡对外做功，内能不变，同时放热
B．气泡对外做功，内能不变，同时吸热
C．气泡内能减少，同时放热
D．气泡内能不变，不吸热也不放热
14．A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插人水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同
15．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
16．关于热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
B．理想气体的等压膨胀过程一定放热
C．热量不可能从低温物体传递到高温物体
D．压缩气体做功，该气体的内能一定增加
17．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
18．一定质量的理想气体（不考虑气体分子势能），在温度升高的过程中（ ）
A．气体分子的平均动能可能不变B．外界一定对气体做功
C．气体一定从外界吸收热量D．气体的内能一定增加
19．如图所示，水平放置的密闭绝热气缸，被绝热隔板K分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。
两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。
现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，此时a、b的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb，则下列正确的是（ ）
A．Va=Vb，Ta=TbB．Va
Vb，Ta=Tb
C．Va
Vb，Ta
TbD．Va=Vb，Ta
Tb
20．一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p－T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分子的平均动能最大
21．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
22．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．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
B．气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大
C．气缸内大量分子的平均动能增大
D．气体的内能增大
23．为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂（装一定配比的84消毒液）对教室进行全面喷洒。
如图是某喷水壶示意图。
未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。
储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则阀门（ ）
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
24．下列说法不正确的是（ ）
A．饱和气压与热力学温度成正比
B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
C．当分子间的引力与斥力平衡时，分子力一定为零，分子势能一定最小
D．在任何自然过程中，一个孤立系统中的总熵不会减少
25．下列说法正确的是
A．机械能全部变成内能是不可能的
B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
【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：
做功和热传递都能改变内能；物体内能的增量等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和，即：
△U=Q+W．
解：
A、物体放出热量，若外界对物体做更多的功大于放出的热量，内能可能增加，故A错误；
B、物体对外做功，如同时从外界吸收的热量大于做功的数值，则内能增加，故B错误；
C、物体吸收热量，同时对外做功W，如二者相等，则内能可能不变，若Q＞W，则内能增加，若W＞Q，则内能减少，故C正确；
D、物体放出热量，Q＜0，同时对外做功，W＜0，则△U＜0，故内能一定减少，故D错误．
故选C．
【点评】热力学第一定律实质是能量守恒定律的特殊情况，要在理解的基础上记住公式：
△U=W+Q，同时要注意符号法则的应用．
2．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
气体等压膨胀，根据理想气体状态方程
知T升高；
A．理想气体的内能只与温度有关，温度升高则内能增大，故A错误；
B．体积增大，则气体对外界做功，又内能增加，根据热力学第一定律知气体一定吸热，故B错误；
C．由前面分析知气体吸热，即Q＞0，气体对外界做功即W<0，根据热力学第一定律
△U=Q+W＞0
得Q＞W，故C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体平均动能将增大，故D错误。
故选C。
3．A
解析：
A
【解析】
【详解】
A.ab过程气体发生等温过程，压强降低，根据PV/T=C，知体积增大，气体对外界做功，故A正确；
B.bc过程，连线过坐标原点，则bc过程中体积不变，W=0，温度降低，内能减小，根据∆U=W+Q可知，气体放热，故B错误；
C.cd过程中气体压强不变，温度降低，则内能减小，选项C错误；
D.da过程，d与原点连线的斜率大于a与原点连线的斜率，据
知，d状态气体的体积小于a状态气体的体积，即da过程中体积增大，故D错误。
4．D
解析：
D
【解析】
【详解】
A.A→B过程中，压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外界做功，选项A错误；
B.B→C过程中气体做等容变化，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，选项B错误；
C.C→A过程中温度不变，则气体内能不变，选项C错误；
D.A→B过程中气体压强不变，温度升高，体积变大，内能变大，气体对外做功，根据∆E=W+Q可知，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D正确．
5．B
解析：
B
【解析】
选B.根据热力学第三定律的绝对零度不可能达到可知A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变，C错；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减少、温度降低，D错；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B对．
6．C
解析：
C
【解析】
【详解】
A.气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，故A错误.
B.当存在其他影响时，吸收的热量可以全部转化为功，故B错误.
C.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确.
D.一切宏观自然过程除了要符合能量守恒定律，还得符合热力学第二定律，故D错误.
7．D
解析：
D
【解析】
【详解】
A.布朗运动观察到的是固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，但不是分子的热运动，故A错误；
B.气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，并非每个气体分子的动能越大，故B错误；
C.物体本身运动跟组成此物体的分子的热运动没关系，温度越高，内部分子的热运动越激烈，故C错误；
D.根据热力学第三定律，热力学温标的最低温度为0K，它没有负值；它的单位是物理学的基本单位之一，故D正确；
8．B
解析：
B
【解析】
【详解】
A.等温过程pV=常量，应是一条双曲线（上半支），明显不符图象。
或者可以在过程中任意找个点，例如（2，2），明显pV=4不等于初态和终态的pV=3，所以从M到N温度要变化，故A错误；
B.pV=CT，C不变，pV越大，T越高，由图像可知，状态在（2，2）处温度最高。
在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；
C.整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0。
气体体积一直变大，则气体对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q，由于△U=0，所以Q＞0，即气体一定吸收热量，故C错误；
D.气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误。
9．B
解析：
B
【解析】
质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：
（1）温度升高：
气体的平均动能增加；
（2）单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多，可知压强增大．由于温度升高，所以分子平均动能增大，物体的内能变大；体积不变，对内外都不做功，内能增大，所以只有吸收热量，故ACD错误，B正确．
10．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体分子间距比分子直径大得多，不能由阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度估算分子大小，只能估算分子占用的体积，A错；
B．悬浮在液体中的固体微粒越小,被液体分子撞击时越有可能失去平衡，所以运动越剧烈，布朗运动就越明显，故B正确；
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，C错；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但必须引起其他能量的变化，D错
11．C
解析：
C
【解析】
【详解】
AB．活塞和杠杆质量不计，将A中气体温度升高，则A的体积增大，A上方的活塞上升，B上方的活塞下降，外界对B做功，
，由于汽缸与活塞都绝热，
，由热力学第一定律可知：
，B中气体内能增加，气体温度升高，故AB错误；
C．A气体体积变大，气体对外做功，即A中气体克服外力做功，B体积减小，外界对B做功，故C正确；
D．A气体温度升高，内能增加，由A的分析可知，B的内能增加，故D错误．
故选C.
点睛：
理想气体的内能由温度决定，温度升高内能增大，温度降低内能减少；根据气体A的温度升高判断气体的体积如何变化，然后判断气体B的体积如何变化，然后判断气体做功情况，再判断气体内能如何变化．
12．D
解析：
D
【解析】
【详解】
A项：
从状态d到c，气体温度不变，压强减小，由公式
可知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B项：
由图示图象可知，
a到b过程p与T成正比，是等容变化，则
，从c到
是等压变化，由等压变化可知，体积减小，即
，则
，从c到b过程体系积减小，外界对气体做功，故B正确；
C项：
从状态a到d，压强不变，温度升高，内能增大，由公式
可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确；
D项：
从状态b到a为等容变化，温度升高，内能增大，由公式
可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。
13．B
解析：
B
【解析】
【详解】
气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，由公式△U=W+Q知须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功．B正确，A、C、D错误．
故选B．
【点睛】
本题考查了热力学第一定律的应用，记住公式△U=W+Q及各物理量的正负：
△U：
温度升高为正，温度降低为负；W：
外界对气体做功为正，气体对外做功为负；Q：
吸热为正，放热为负.
14．B
解析：
B
【解析】
选B.由于水银与外界没有热交换，大气压力对水银做功，一部分转化为水银的重力势能，一部分转化为水银的内能，两种情况下管中进入的水银量相等，故大气将槽中水银面向下压的距离相等，因此大气压力做功相等，图A管中水银的重力势能比图B的大，因此A中水银的内能增量比B中小，B正确．
15．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。
16．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他的变化，如绝热气缸，故A正确；
B．当理想气体做等压膨胀过程时，根据
可得温度要增加，故内能△U增加；又因为气体膨胀对外做功，所以W＜0，再根据热力学第一定律
△U=W+Q
可得Q＞0，气体一定吸收热量，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功的话，可以从低温物体传递到高温物体；故C错误；
D．压缩气体，外界对气体做功，W＜0，根据热力学第一定律
△U=W+Q
得知若气体同时放热，气体的内能不一定增加；故D错误。
故选A。
17．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。
18．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
AD．理想气体不计分子势能，温度升高，分子平均动能增大，内能一定增加，故D正确，A错误；
BC．内能增加，外界可能对气体做功，也可能气体从外界吸收热量，故BC错误。
故选D。
19．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
当电热丝对气体a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与气缸壁的接触是光滑的，绝热隔板K将向b气体移动
依题意，a、b可视作相同的理想气体，一方面据热力学第一定律，a对b做功，又无热交换，故b内能增加，b气体温度升高，另一方面，a气体压强等于b气体压强，但a气体体积大于b气体体积，则a的内能大于b的内能，亦即
故ABD错误，C正确。
故选C。
20．A
解析：
A
【解析】
A、由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律
可知，气体吸收热量，故A正确；
B、由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律
可知，气体吸热，故B错误；
C、由图象可知，ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W>0，气体温度降低，内能减少，△U<0，由热力学第一定律
可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故C错误；
D、由图象可知，a状态温度最低，分子平均动能最小，故D错误；
故选A．
【点睛】由图示图象判断气体的状态变化过程，应用气态方程判断气体体积如何变化，然后应用热力学第一定律答题．
21．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。
22．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
A．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，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A正确；
B．气缸内封闭气体被压缩，体积减小，压强增大，大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力增大，大量分子撞击气缸壁的平均作用力却不一定增大，故B错误；
C．温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变，故C错误；
D．金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温压缩，温度不变，气体的内能不变，故D错误。
故选A。
23．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，故气体内能增大，故AB错误；
C．喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变，,根据
∆E=W+Q
可知，储气室内气体吸热，故C正确；
D．喷水过程中，储气室内气体体积增大，温度不变，则根据
可知压强减小，选项D错误；
故选C。
24．A
解析：
A
【解析】
【分析】
正确
【详解】
A．饱和汽的气压随温度而变。
温度越高，饱和汽的气压越大，但与热力学温度不成正比，故A错误，符合题意；
B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律，因为热力学第二定律的前提是不引起其他变化，B选项中并没有限制，故B正确；
C．当分子间的引力与斥力平衡时，如下图中
处
此时分子势能一定最小，故C正确；
D．用熵的概念表示热力学第二定律：
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故D正确。
故选A。
25．D
解析：
D
【解析】
A、根据开尔文的描述可知：
机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A错误；
B
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