高考物理新力学知识点之热力学定律全集汇编附答案解析4.docx
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高考物理新力学知识点之热力学定律全集汇编附答案解析4
高考物理新力学知识点之热力学定律全集汇编附答案解析（4）
一、选择题
1．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
2．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低．此过程中（）
A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功
B．封闭的二氧化碳气体压强一定增大
C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大
D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量
3．下面几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是
A．图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高
B．图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高
C．图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高
D．做功和热传递都可以使物体的内能增加
4．快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。
假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋四周被挤压时，袋内气体
A．对外界做负功，内能增大
B．对外界做负功，内能减小
C．对外界做正功，内能增大
D．对外界做正功，内能减小
5．一定质量的理想气体在某一过程中，气体对外界做功1.6×104J，从外界吸收热量3.8×104J，则该理想气体的（ ）
A．温度降低，密度减小
B．温度降低，密度增大
C．温度升高，密度减小
D．温度升高，密度增大
6．下列说法正确的是
A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越明显
B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大
D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气
7．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
8．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
9．根据热力学第二定律，下列说法中错误的是（）
A．电流的电能不可能全部变成内能
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
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．下列说法正确的是_________．
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
C．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
D．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
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．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
14．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，油价的不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。
下列有关能量转化的说法正确的是（ ）
A．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
B．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
C．可以直接利用空气中的内能，减少“温室效应”
D．物体吸收热量，物体的内能可能减小
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．下列说法正确的是（ ）
A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子
B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大
C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度、气体的重力都有关
D．熵值越大，代表系统分子运动越无序
17．如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c到b，另一个是从a到b，其中c与a的温度相同，比较两段变化过程，则（ ）
A．c到b过程气体放出热量较多B．a到b过程气体放出热量较多
C．c到b过程内能减少较多D．a到b过程内能减少较多
18．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
19．一定质量的理想气体（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
20．如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量理想气体的状态变化过程。
则以下说法正确的是（）
A．在状态C和状态A时，气体的内能一定相等
B．从状态C变化到状态A的过程中，气体一定放热
C．从状态B变化到状态C的过程中，气体一定吸热
D．从状态B变化到状态C的过程中，气体分子的平均动能减小
21．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
22．一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
23．如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸右端的距离为0.2m。
现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。
已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为（）
A．400JB．1200JC．2000JD．2800J
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．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，在M向下滑动的过程中
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
【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：
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.
2．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误．
B．根据PV/T=C可知，气体体积减小到原来的一半，但是气体的温度不可能减小到原来的一半，则气体的压强一定增加，选项B正确；
C．温度降低，所以气体的气体分子的平均动能减小，故C错误．
D．温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律△U=W+Q，封闭气体向外界传递热量，故D错误；
3．D
解析：
D
【解析】
【详解】
图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明做功可以改变物体的内能，使物体的温度升高，选项A错误；图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片对水做功而使水的温度升高，选项B错误；图3中降落的重物使发电机发电，电流产生热量，向水传递热量使水的温度升高，选项C错误；做功和热传递都可以使物体的内能增加，选项D正确；故选D.
4．A
解析：
A
【解析】
【详解】
充气袋四周被挤压时，外界对气体做功，无热交换，根据热力学第一定律分析内能的变化．充气袋四周被挤压时，体积减小，外界对气体做正功，即气体对外界做负功，根据热力学第一定律得知气体的内能增大，A正确。
5．C
解析：
C
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律
可知：
气体内能增加，故温度升高，气体对外界做功，体积膨胀，密度减小。
故选C。
6．B
解析：
B
【解析】
【详解】
液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，越容易达到平衡，布朗运动越不明显；故A错误；用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积，选项B正确；温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，选项C错误；冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能；故D错误；
7．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.
8．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．
9．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
A项：
由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故A错误；
B项：
火力发电机发电时，能量转化的过程为内能--机械能--电能，因为内能--机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，B正确；
C项：
凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故C正确；
D项：
热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种表述的主要思想，故D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．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
A．布朗运动时固体微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则热运动，选项A错误．
B．由热力学第一定律可知改变内能有做功和热传递两种方式，选项B错误．
C．由热力学第二定律知一切热现象都是不可逆的，功转变成热能自发发生，但热转化为功要引起其它的变化，选项C错误．
D．由理想气体状态方程
可知，压强
不变时，温度
降低，则体积减小，即
增加，选项D正确．
故选D．
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．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．
14．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
A．内燃机工作时，燃料不可能全部燃烧、尾气要带走部分热量、零件之间存在摩擦生热，发动机本身需要散热等等，使得发动机不可能将所有内能转化为机械能，故A错误；
B．由于能量的转移和转化具有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行故B错误；
C．空气中的内能并不能直接被利用，如果需要利用，则需要热泵，例如空调，空气能热水器等，都需要热泵工作同时消耗电能，引起了其他变化，故C错误；
D．根据热力学第一定律，改变内能的方式有两种：
做功和热传递，外界对物体做功，若物体同时向外放热，则物体的内能有可能减少，故D正确。
故选D。
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．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
A．把气体中分子速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体的由于碰撞等原因，仍然会出现速率大于v的分子；故A错误；
B．温度高的物体的分子平均动能一定大，而内能与物体的温度、体积和物质的量有关，所以温度高的物体内能不一定大。
故B错误；
C．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的，压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关。
故C错误；
D．微观状态的数目
是分子运动无序性的一种量度，由于
越大，熵也越大，那么熵自然也是系统内分子运动无序性的量度，所以熵越大，代表系统分子运动越无序，故D正确。
故选D。
17．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
CD．
到
过程与
到
过程理想气体的温度降低相同，所以内能减少相同，故CD错误；
AB．
到
过程压强不变，气体温度降低，气体体积减小，外界对气体做功，
；
到
过程气体体积不变，外界对气体不做功，
，根据热力学第一定律
可知
到
过程气体放出热量较多，故B正确，A错误。
故选B。
18．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。
19．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。
20．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．状态由C→A，根据气体状态方程
知V不变，压强增大，温度升高，分子平均动能增大，内能增大，根据
△U=W+Q
知W=0，Q＞0，故气体吸热，故AB错误；
CD．状态由B→C，压强不变，根据气体状态方程
知体积减小，T减小，分子平均动能减小，内能减小，根据
△U=W+Q＜0
由W＞0知Q＜0，故气体放热，故C错误，D正确。
故选D。
21．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。
22．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．
23．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为
由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为
故ACD错误，B正确。
故选B。
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．A
解析：
A
【解析】
【分析】
【详解】
筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，外界对气体做功使气体的内能增大．A正确．
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