高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编附解析3.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编附解析3
高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编附解析(3)
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.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
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.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
5.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a;然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c,b、c状态温度相同,如V﹣T图所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则( )
A.pb>pc,Qab>QacB.pb>pc,Qab<Qac
C.pb<pc,Qab<QacD.pb<pc,Qab>Qac
6.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
7.一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中ab与竖直轴平行,bc的延长线通过原点,cd与水平轴平行,da与bc平行,则()
A.ab过程中气体温度不变,气体不吸热也不放热
B.bc过程中气体体积保持不变,气体放出热量
C.cd过程中气体体积不断增加,气体吸收热量
D.da过程中气体体积保持不变,气体放出热量
8.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
9.一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
10.关于能量的转化与守恒,下列说法正确的是()
A.任何制造永动机的设想,无论它看上去多么巧妙,都是一种徒劳
B.空调机既能致热,又能致冷,说明热传递不存在方向性
C.由于自然界的能量是守恒的,所以说能源危机不过是杞人忧天
D.一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来,说明这个过程的能量不守恒
11.如图所示,在大口的玻璃瓶内装一些水,水的上方有水蒸气。
然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口,并给瓶内打气,当打到某一状态时,瓶塞会跳起来。
当瓶塞跳起时,我们会看到瓶内出现了“白雾”。
对于“白雾”的形成,下列说法正确的是()
A.这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠
B.这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气
C.这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾
D.瓶内空气推动瓶塞做功,空气的内能减小,温度降低,使水蒸气液化形成小水滴
12.一定质量的理想气体,从状态a开始,经历ab、bc、ca三个过程回到原状态,其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,图线bc平行于T轴,图线ca平行于V轴,则( )
A.ab过程中气体压强不变,气体从外界吸热B.bc过程中气体体积不变,气体不吸热也不放热
C.ca过程中气体温度不变,气体从外界吸热D.整个变化过程中气体的内能先减少后增加
13.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
14.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
15.一定质量的理想气体,从状态M开始,经状态N、Q回到原状态M,其p-V图象如图所示,其中QM平行于横轴,NQ平行于纵轴.则()
A.M→N过程气体温度不变
B.N→Q过程气体对外做功
C.N→Q过程气体内能减小
D.Q→M过程气体放出热量
16.如图所示,上端开口的圆柱形导热气缸竖直放置,一定质量的理想气体被光滑活塞封闭在气缸内,设环境的大气压保持不变,若外界温度逐渐升高,则缸内的气体( )
A.气体的体积增大,内能减小B.气体的体积增大,吸收热量
C.气体的体积不变,内能增大D.气体的体积不变,放出热量
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(分子力不计),体积由V膨胀到V′.如果通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为Q1,内能变化为△U1;如果通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为W2,传递热量的值为Q2,内能变化为△U2.则( )
A.
,
,
B.
,
,
C.
,
,
D.
,
,
19.根据热学知识可以判断,下列说法正确的是( )
A.载重汽车卸去货物的过程中,外界对汽车轮胎内的气体做正功
B.气体的摩尔质量为M,分子质量为m,若1摩尔该气体的体积为V,则该气体分子的体积为
C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加
D.空调的压缩机制冷时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以这一过程不遵守热力学第二定律
20.蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时,外部携带一装有氧气的气缸,气缸导热良好,活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通。
已知海水温度随深度增加而降低,则深潜器下潜过程中,下列说法正确的是( )
A.每个氧气分子的动能均减小
B.氧气放出的热量等于其内能的减少量
C.氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加
D.氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大
21.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
22.下列说法中正确的是( )
A.热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体
B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
C.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
D.因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机
23.如图所示,开口竖直向上的薄壁绝热汽缸内壁光滑,缸内下部装有电热丝,一定质量的理想气体被一绝热活塞封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁紧密接触。
现通过电热丝对缸内气体缓慢加热,则该过程中( )
A.气体的压强增大
B.气体的内能增大
C.气体分子热运动的平均动能可能减小
D.气体对外界做的功等于气体吸收的热量
24.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中,A→B和C→D为等温过程,B→C为等压过程,D→A为等容过程.该循环过程中,下列说法正确的是( )
A.A→B过程中,气体吸收热量
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
25.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.
,
【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.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。
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.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.
5.D
解析:
D
【解析】
由图象可知,b、c两点温度相同,Vb>Vc,由玻意耳定律pV=C可知:
pb<pc;b、c两点温度相同,理想气体的内能相同,则△Uab=△Uac,由a到b过程中,气体体积变大,气体对外做功W,由热力学第一定律可知:
△Uab=Qab﹣W;从a到c过程中,气体体积不变,气体不对外做功W=0,由热力学第一定律可知:
△Uac=Qac;而△Uab=△Uac,则Qab﹣W=Qbc,则Qab>Qac.故D正确;故选D.
6.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;
7.B
解析:
B
【解析】
试题分析:
过程气体发生等温过程,压强减小,由玻意耳定律
分析可知,气体的体积变大,对外做功,根据
知气体需要吸热,故A错误;
过程,连线过坐标原点,则
过程中体积不变,温度降低,根据
知气体放热,故B正确;
过程是等压变化,温度降低,由盖•吕萨克定律分析可知体积减小,根据
知气体放热,故C错误;
过程,
与绝对零度
连线的斜率大于
与绝对零度
连线的斜率,则
状态气体的体积小于
状态气体的体积,则
过程中体积增大,温度升高,根据
知故需要吸热,故D错误.
考点:
理想气体的状态方程;热力学第一定律
【名师点睛】本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律,关键是会看图象,从图象中提取有用的信息是一种重要的能力.
8.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.
9.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.
10.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机违背热力学第二定律,任何制造永动机的设想,无论它看上去多么巧妙,都是一种徒劳,A正确.热传递的方向性是指在没有外界影响的前提下,空调机工作过程掺进了电流做功,显然不满足这个前提,B错误.虽然自然界的能量是守恒的,但存在能量耗散,不同的能量其可利用的品质不同,能源危机不是杞人忧天,C错误.单摆在来回摆动许多次后总会停下来,机械能减少,但由于摩擦等各种因素,变成了其他形式的能量,能量是守恒的,D错误.
11.D
解析:
D
【解析】
【详解】
当用打气筒向瓶内打气时,外界对系统做功,使系统的内能增加,温度升高,压强增大,使瓶塞从瓶口中喷出形成“白雾”的原因是,在塞子突然跳起时,气体绝热膨胀对外做功,内能减少,温度下降,水蒸气有一部分被液化成小水滴,形成“白雾”,故选项D正确,ABC错误。
故选D。
12.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
A.其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,所以ab过程中气体压强不变。
体积变大,气体对外做功,温度升高,内能增加,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,故A正确;
B.bc过程中气体体积不变,温度降低,体积不变,气体不对外界做功,外界也不对气体做功,温度降低内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,故B错误;
C.ca过程中气体温度不变,内能不变,体积变小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放热,故C错误;
D.整个变化过程温度先升高,后降低,最后不变,所以气体的内能先增加,后减小,最后不变,故D错误。
故选A。
13.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.
14.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。
15.D
解析:
D
【解析】
【详解】
A.M→N过程气体的pV乘积先增加后减小,可知温度先升高后降低,选项A错误;
B.N→Q过程气体的体积不变,不对外做功,选项B错误;
C.N→Q过程气体压强增大,体积不变,由
可知,温度升高,则内能增加,选项C错误;
D.Q→M过程气体压强不变,体积减小,外界对气体做功,即W>0;由
可知,温度降低,内能减小,即∆E<0,根据热力学第一定律∆E=W+Q可知Q<0,气体放出热量,选项D正确.
16.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
气缸内气体压强不变,气体发生等压变化。
由于气缸是导热的,外界温度逐渐升高,缸内气体温度升高,由盖
吕萨克定律可知,气体体积变大,气体温度升高,气体内能增大;气体体积变大,对外做功,由热力学第一定律可知,为保证内能增大,则气体要吸收热量,故B正确,ACD错误。
故选B。
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.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
在p-V图象作出等压过程和等温过程的变化图线,如图所示,根据图象与坐标轴所面积表示功,可知:
W1>W2.第一种情况,根据
可知,气体压强不变,体积增大,因此温度升高,△U1>0,根据热力学第一定律有:
△U1=Q1-W1,第二种情况等温过程,气体等温变化,△U2=0,根据热力学第一定律有:
△U2=Q2-W2,则得:
Q2=W2,由上可得:
△U1>△U2.Q1>Q2,C正确.
19.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
A.载重汽车卸去货物的过程中,轮胎体积变大,则汽车轮胎内的气体对外界做正功,故A错误;
B.若1摩尔该气体的体积为V
该气体分子所占空间的体积为
由于气体分子的体积远小于该气体分子所占空间的体积,故B错误;
C.对的,因为在水蒸发要吸收能量,蒸发过程中温度恒定,也就是说分子动能不变,能量转化到分子势能中,故分子之间的势能增加,故C正确;
D.空调机压缩机制冷时,空气压缩机做功,消耗电能,制冷过程不是自发的进行的,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以这一过程遵守热力学第二定律,故D错误。
故选C。
20.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
A.海水温度随深度增加而降低,气缸导热良好,氧气分子平均动能降低,但不是每个氧气分子的动能均减小,故A错误;
B.根据热力学第一定律
内能的减少量等于氧气放出的热量和外界对氧气做功之和,故B错误;
C.根据液体压强公式
可知随下潜深度增加,海水压强增大,由于活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通,氧气压强增加,即氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加,故C正确;
D.根据冲量定理
氧气分子平均动能降低,氧气分子每次对缸壁的平均撞击力减小,故D错误。
故选C。
21.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。
22.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
A.热量能够从高温物体传到低温物体,也能从低温物体传到高温物体,但要引起其他的变化,故A错误;
B.根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化,即可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,但是会引起其他变化,故B错误;
C.根据热力学第二定律可知,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的,故C正确;
D.第二类永动机不违背能量守恒定律,只是违背热力学第二定律,故D错误。
故选C。
23.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.电热丝对缸内气体缓慢加热过程中,因外界的大气压没变,气缸内气体压强不变,气体的温度升高,内能增大,A错误B正确;
C.气缸内气体温度升高,分子平均动能增大,C错误;
D.在缸内封闭的是一定量的理想气体,温度升高,内能增加
体积增大,对外做功
吸收热量
根据
则气体对外界做的功小于气体吸收的热量,D错误。
故选B。
24.B
解析:
B
【解析】
【详解】
因为A→B为等温过程,压强变大,体积变小,故外界对气体做功,根据热力学第一定律有△U=W+Q,温度不变,则内能不变,故气体一定放出热量,选项A错误;因为B→C为等压过程,由于体积增大,由理想气体状态方程pV/T=C可知,气体温度升高,内能增加,故气体分子的平均动能增大,B正确;C→D为等温过程,压强变小,体积增大,因为温度不变,故气体分子的平均动能不变,压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少,C错误;D→A为等容过程,体积不变,压强变小,由pV/T=C可知,温度降低,气体分子的平均动能减小,故气体分子的速率分布曲线会发生变化,D错误;故选B.
25.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