高考物理新力学知识点之热力学定律全集汇编含答案

高考物理新力学知识点之热力学定律全集汇编含答案
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
2．一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
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．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．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P b和P c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则
（）
A．p b＞p c，Q ab＞Q ac B．p b＞p c，Q ab＜Q ac
C．p b＜p c，Q ab＜Q ac D．p b＜p c，Q ab＞Q ac
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．关于物体内能的变化情况,下列说法中正确的是( )
A．吸热的物体,其内能一定增加
B．绝热压缩的物体,其内能一定增加
C．放热的物体,其内能一定减少
D．体积膨胀的物体,其内能一定减少
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．在下列叙述中，正确的是
A．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
B．—定质量的气体，体积不变时，温度越高，气体的压强就越大
C．对一定质量的气体加热，其内能一定增加
D．随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力一定减小
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0C︒的水和0C︒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．下列过程中可能发生的是 ()
A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
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．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
16．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2 mol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V a、V b，温度分别为T a、T b。

下列说法正确的是
A ．V a ＞V b ， T a ＞T b
B ．V a ＞V b ， T a ＜T b
C ．V a ＜V b ， T a ＜T b
D ．V a ＜V b ， T a ＞T b
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
18．一定质量的理想气体（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W 1，传递热量的值为Q 1，内能变化为△U 1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W 2，传递热量的值为Q 2，内能变化为△U 2．则（ ） A ．12W W >，12Q Q <，12U U ∆>∆
B ．12W W <，12Q Q =，12U U ∆>∆
C ．12W W >，12Q Q >，12U U ∆>∆
D ．12W W =，12Q Q >，12U U ∆>∆
19．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
20．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
21．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
22．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是
A．减小20 J B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J
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．下列说法正确的是（）
A．把玻璃管道的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故
B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力
C．实际气体在温度不太高、压强不太大时可以当做理想气体来处理
D．为了节约能源，应提高利用率，随着技术的进步，一定可以制造出效率为100%的热机25．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）
A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量
C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功
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一、选择题
解析：C
【解析】
试题分析：对活塞来说：0P S PS mg
=+，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．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律
4
2.210J
U W Q
∆=+=⨯
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。

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
C
p T
V
=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. 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】
【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．D
解析：D
【解析】
由图象可知，b、c两点温度相同，V b＞V c，由玻意耳定律pV=C可知：p b＜p c；b、c两点温度相同，理想气体的内能相同，则△U ab=△U ac，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：△U ab=Q ab﹣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：△U ac=Q ac；而△U ab=△U ac，则Qab﹣
W=Qbc，则Q ab＞Q ac．故D正确；故选D．
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】
【详解】
A、吸热的物体，根据热力学第一定律，可知其内能不一定增加，还与做功情况有关，故A错误；
B、绝热压缩的物体，Q=0，外界对物体做功，W>0，根据热力学第一定律，则有，其内能一定增加，故B正确；
C、放热的物体，若外界对物体做功，而且功的数值大于热量的数值，根据热力学第一定律，可知物体的内能增加，故C错误；
D、体积膨胀的物体，对外界做功，若物体从外界吸热，而且热量的数值大于功的数值，根据热力学第一定律，可知物体的内能增加，故D错误；
故选B；
【点睛】
改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律分析内能的变化。

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．B
解析：B
【解析】
试题分析：由分子动理论的知识知，物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能，所以A选项错误；对一定质量的气体，当体积不变时，气体的压强和热力学温度
+=∆可知，对一定质量的气体加成正比，所以B选项正确；由热力学第一定律W Q U
热，气体的热量增加，但是不知道气体的做功情况，所以气体的内能的变化不能判断，所
以C选项错，随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力可能是先增大，后减小，也可能减小，原因是题中没有清楚的说明分子间的距离从什么位置开始增大，所以D选项错误．
+=∆分子间的距离和分子力的关系考点：物体的内能玻意耳定律热力学第一定律W Q U
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．0C︒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．C
解析：C
【解析】
【分析】
不可能从单一热源吸热全部转化为机械能，而没有其他任何影响，气体自发溢出后不能自发进去，不同的液体在一个容器中自发地混合，不能自发地各自分开．
【详解】
不可能从单一热源吸热全部转化为机械能，而没有其他任何影响，A错误；打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后不能自发进去，B错误；利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高，如电冰箱，C正确；两种不同的液体在一个容器中自发地混合，不能自发地各自分开，D错误；故选C．
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．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Ω是分子运动无序性的一种量度，由于Ω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 。

16．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pV nRT =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,a b a b V V P P <=，故A 、B 错误； CD ．活塞左移过程中，a 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a b T T >，故C 错误，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，A CD 错误。

故选B 。

18．C
解析：C
【解析】
【分析】
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：W 1＞W 2．第一种情况，根据=PV C T
可知，气体压强不变，体积增大，因此温度升高，△U 1＞0，根据热力学第一定律有：△U 1=Q 1-W 1，第二种情况等温过程，气体等温变化，△U 2=0，根据热力学第一定律有：△U 2=Q 2-W 2，则得：Q 2=W 2，由上可得：△U 1＞△U 2．Q 1＞Q 2，C 正确．
19．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
该过程为等温变化，根据
1122pV p V
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 。

20．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。

21．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。

22．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。

．
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
pV
c
T
可知压强减小，选项D错误；
故选C。

24．A
解析：A
【分析】
【详解】
A．液体表面存在张力，表面要缩小到最小而平衡，故A正确；
B．用气筒给自行车打气，越大越费劲，是因为车胎内外压强差越来越大，与气体分子之间有斥力无关，故B错误；
C．严格遵守气体实验定律的气体是理想气体，实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，不可能制造出效率为100%的机器，故D错误。

故选A。

25．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
气体的内能由温度决定，当温度降低时，内能减小，而塑料瓶变扁，内部气体体积减小，
∆=+，它会放出热量，ABC错误，D正外界对它做了功，根据热力学第一定律U W Q
确．。