高考物理力学知识点之热力学定律真题汇编附答案解析.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律真题汇编附答案解析
高考物理力学知识点之热力学定律真题汇编附答案解析
一、选择题
1．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
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．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
4．一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
5．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
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．如图所示,用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在一杯热水中,接触点2插在一杯冷水中,此时灵敏电流计的指针会发生偏转,这就是温差发电现象,根据这一现象,下列说法中正确的是（）
A．这一过程违反了热力学第二定律
B．这一过程违反了热力学第一定律
C．热水和冷水的温度将发生变化
D．这一过程违反了能量守恒定律
8．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
9．一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
10．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
11．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．
，
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．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
14．某校开展探究性课外活动，一名同学用右图所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的变化关系。
该同学选用导热良好的汽缸将其开口向下，内装理想气体，并将汽缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。
他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定（ ）
A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大
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，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后变化到状态A，完成循环。
下列说法正确的是（ ）
A．状态A到状态B是等温变化B．状态A时所有分子的速率都比状态C时的小
C．状态A到状态B，气体对外界做功为
D．整个循环过程，气体从外界吸收的热量是
17．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
18．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
19．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
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．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
22．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
23．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
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．把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明（）
A．扩散现象没有方向
B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性
C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性
D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性
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一、选择题
1．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。
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．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。
4．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。
5．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；
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．C
解析：
C
【解析】
【详解】
A.热力学第二定律有实际热现象总结而来，故任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；
B.吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B错误。
C.在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，故C正确。
D.能量守恒定律是普遍定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，有电阻的位置都会产生热能，符合能量守恒定律，故D错误。
8．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.
9．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．
10．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．
11．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。
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．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．
14．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少，活塞上移，外界对气体做功，因汽缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程汽缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变，因此B正确，ACD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．D
解析：
D
【解析】
【分析】
【详解】
A．从状态A到状态B，体积和压强都增大，根据理想气体状态方程
温度一定升高，A错误。
B．从状态C到状态A，压强不变，体积减小，根据理想气体状态方程
温度一定降低，分子平均速率减小，但平均速率是统计规律，对于具体某一个分子并不适应，故不能说状态A时所有分子的速率都比状态C时的小，B错误。
C．从状态A到状态B，压强的平均值
气体对外界做功为大小
C错误；
D．从状态B到状态C为等容变化，气体不做功，即
；从状态C到状态A为等压变化，体积减小，外界对其他做功
对于整个循环过程，内能不变，
，根据热力学第一定律
得
代入数据解得
D正确。
故选D。
17．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。
18．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。
19．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。
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．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。
22．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。
23．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。
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．B
解析：
B
【解析】
【分析】
【详解】
从题中可明显看出，两者混合时是自动产生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此，可以证明扩散是有方向性的．
故选B。
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