高考物理最新力学知识点之热力学定律基础测试题及答案解析(3)

高考物理最新力学知识点之热力学定律基础测试题及答案解析(3)
一、选择题
1．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
2．下列过程中可能发生的是（）
A．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
C．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
D．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响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．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．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（）
A．第二类永动机违背能量守恒定律
B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别
6．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0 K
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
7．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
8．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
9．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
10．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11．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞C（质量为m）与容器用良好的隔热材料制成。

活塞横截面积为S，大气压为0p，另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止，在这一过程中，容器内空气 ，外界对容器内空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化量的关内能的改变量E
系是（）
A ．Mgh mg h E W +∆∆+=
B ．E W ∆=，0W Mgh mg h p S h +∆+∆=
C ．E W ∆=，0W Mgh mg h p S h +∆+∆<
D ．
E W ∆≠，0W Mgh mg h p S h +∆+∆=
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．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
14．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0.04m 2，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 ．400J
B ．1200J
C ．2000J
D ．2800J
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
16．2018年3月2日上映的《厉害了我的国》的票房和评分都极高。

影片中展示了我们中国作为现代化强国的方方面面的发展与进步。

如图是影片中几个场景的截图，则下列说法正的是
A．甲图中火箭点火后加速上升阶段，舱内的物体处于失重状态
B．乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能
C．丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力垂直于倾斜的电线
D．丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力是一对作用力和反作用力
17．有一封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体。

外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J。

同时气体向外界放热200 J，则缸内气体的()
A．温度升高，内能减少200 J B．温度升高，内能增加600 J
C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J
18．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
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mV M
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．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
21．下列说法中正确的是（）
A．压缩气体也需要用力，这表明气体分子间存在着斥力
B．若分子势能增大，则分子间距离减小
C．分子间的距离增大时，分子间相互作用的引力和斥力都减小
D．自然界中热现象的自发过程不一定沿分子热运动无序性增大的方向进行
22．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
23．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。

关于能源与能量，下列说法正确的是（）
A．因为能量守恒，所以不要节约能源
B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用
C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源
D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造
24．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
25．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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
pV
C
T
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。

2．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．扩散现象有方向性，因此不能自发地各自分开，故A错误；
B．根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他
的变化，但通过一些手段是可以实现的，故B正确；
C．气体膨胀具有方向性，不能自发溢出又自发溢进去，使其恢复原状，故C错误；D．要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故D错误。

故选B。

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．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．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律；故A错误.
B.改变内能的方式有做功和热传递，物体从外界吸收了热量，物体的内能不一定增加；故B错误.
C.保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，压强增大，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多；故C正确.
D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能时转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的；故D错误.
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．
7．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。

8．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
n
P RT
V
可知，压强P不变时，温度T降低，则体积减小，即
n
V
增加，选项D正确．故选D．
9．B
解析：B
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
10．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。

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+p o S△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+p o S△h
故选C。

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】
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.
14．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
501100.040.2J 800J W p Sx =-=-⨯⨯⨯=-
由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为
(8002000)J 1200J U W Q ∆=+=-+=
故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

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】
A. 甲图中火箭点火后加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故A 错误；
B. 乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能，但并不能全部转化成内能，存在一定的能量损耗，故B 错误；
C. 丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力与重力等大反向，故竖直向上，故C 错误；
D. 丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力为相互作用，故是一对作用力和反作用力，故D 正确。

17．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意，外界对气体做功，=800J W ；气体向外界放热，则 =200J Q -；根据热力学第一定律=+U W Q ∆得，气体内能的增量=+=800J-200J=600J U W Q ∆，即内能增加600J ；对于一定质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故A 正确，BCD 选项错误， 故选：A 。

18．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．状态由C →A ，根据气体状态方程
pV C T
= 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
pV C T
= 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 。

19．C
解析：C
【解析】
【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
A 0V N V =
A M N m
=
该气体分子所占空间的体积为 0mV V M
= 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．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 。

21．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．压缩气体也需要用力是为了克服气体内外的压强的差。

不能表明气体分子间存在着斥
力。

故A 错误；
B ．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，间距减小，斥力做负功分子势能增大，当分子表现为引力时，分子力随距离增加先增大后减小，间距减小，引力做正功，分子势能减小，故B 错误；
C ．分子间同时存在引力和斥力，都随着距离的增加而减小，随着距离的减小而增加，故C 正确；
D ．热力学第二定律的内容可以表述为：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D 错误。

故选C 。

22．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
U W Q ∆=+
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
p gh ρ=
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
Ft =mv
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 。

23．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．能量守恒告诉我们，能量是不会减少的，煤炭、石油、天然气等化石能源使用后，化学能转化为内能耗散了。

虽然总能量没有减小，但是可以利用的品质降低了，故依然要节约能源，故A 错误；
B ．自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故会不断减少，故B 错误；
C ．新能源是可以循环利用的，故人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源，故C 正确；
D ．人类不断地开发和利用新的能源，如风能、太阳能，本质上都来源于太阳，符合能量
守恒定律，故D错误。

故选C。

24．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。

25．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．。