高考物理力学知识点之热力学定律知识点总复习含答案(3)

高考物理力学知识点之热力学定律知识点总复习含答案(3)
一、选择题
1．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
2．下列说法正确的是
A．物体吸收热量，其内能一定增加
B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
C．第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律
D．热量能够自发地从低温物体传递到高温物体
3．如图所示的p-V图像， 1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，下列说法中正确的是()
A．气体从1状态变化到2状态要放热，N1 > N2，T1>T2
B．气体从2状态变化到3状态对外做功，吸热，N2= N3，T3>T2
C．气体从3状态变化到1状态内能不变，放热，N1<N3，T1=T3
D．以上说法都不对
4．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程()
A．气体的密度减小
B．外界对气体做功
C．气体从外界吸收了热量
D．气体分子的平均动能增大
5．一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
6．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
7．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )
图13－2－4
A．温度升高，压强增大，内能减少
B．温度降低，压强增大，内能减少
C．温度升高，压强增大，内能增加
D．温度降低，压强减小，内能增加
8．用相同材料制成质量相等的圆环A 和圆盘B，厚度相同，且起始温度也相同，把它们都竖立在水平地面上，如图所示．现给它们相同的热量，假设它们不与任何其他物体进行热交换，则升温后，圆环A的温度t A与圆盘B的温度t B的大小关系是
A．t A＞t B B．t A=t B C．t A＜t B D．无法确定
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．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
11．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
12．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．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是（）
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
15．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，状态变化按图中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是（）
A．由A→B，气体的分子平均动能增大，放出热量
B．由B→C，气体的分子数密度增大，内能减小，吸收热量
C．由C→A，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功
D．经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加
16．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
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
18．一定质量的理想气体(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
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．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 21．“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
22．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
23．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．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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 。

2．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 物体吸收热量，同时对外做功，则其内能不一定增加，选项A 错误；
B. 根据热力学第二定律可知，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，选项B 正确；
C. 第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，选项C 错误；
D. 根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项D 错误.
3．A
解析：A
【解析】
【详解】
A. 气体从1状态变化到2状态，体积不变，压强减小，则温度降低，即T 1>T 2；温度降低，内能减小，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，所以气体要放热；体积不变，气体的数密度不变，而温度减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数减小，即N 1 > N 2，故选项A 正确；
B. 气体从2状态变化到3状态，体积变大，压强不变，则温度升高，即T 3>T 2；体积变大，则气体对外做功，温度升高，则气体内能增加，所以气体吸热。

状态2到状态3，温度升高，分子运动更加剧烈，单个分子对器壁的平均作用力变大，压强不变，所以在状态2单位时间内撞击器壁单位面积的分子数大于状态3单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，即N 2>N 3，选项B 错误；
C. 由图像可知气体在状态3和状态1的pV 乘积相同，则温度相同，即T 1=T 3，所以气体从3状态变化到1状态内能不变，体积减小，则外界对气体做功，所以气体放热；因从3状态变化到1状态体积减小，气体的数密度变大，又温度不变，所以气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数增加，即N 1>N 3，选项C 错误；
D. 由以上分析可知，选项D 错误。

4．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.由图线可知，在从A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积变小，V B＜V A；气体质量不变，体积变小，由密度公式可知气体密度变大，故A错误；
B.气体体积变小，外界对气体做功，故B正确；
C.气体温度不变，内能不变，ΔU＝0，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q ＋W可知：Q＜0，气体要放出热量，故C错误；
D.气体温度不变，分子平均动能不变，故D错误．
5．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。

6．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．
7．C
解析：C
【解析】
试题分析：绝热活塞使得气体不能与外界发生热传递，那么活塞向下移动过程，外力对气态做正功，导致气体内能增加，而气体内能主要取决于分子平均动能，分子平均动能的标准是温度，所以内能增加，温度升高，根据体积变小，分子平均动能变大，那么单位时间
内分子对单位面积的容器壁撞击力增大，压强增大，对照选项C对．
考点：改变气体内能的两种方式
8．C
解析：C
【解析】
【详解】
由于圆环与圆盘的重心的位置都在它们的几何中心，所以开始时A的重心位置比较高；若A与B升高相等的温度，根据热胀冷缩可知，A的重心位置升高的高度大．A的重力势能增大量：△E PA＞△E PB，所以A克服重力做的功比较多；
根据热力学第一定律：△U=Q+W；A与B吸收相等的热量，而A克服重力做的功比较多，所以A的内能的增加量比较小．所以A温度的升高量比较小，则t A＜t B。

A. t A＞t B。

与上述结论不符，故A错误；
B. t A=t B。

与上述结论不符，故B错误；
C. t A＜t B。

与上述结论相符，故C正确；
D. 无法确定。

与上述结论不符，故D错误。

故选：C
9．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
10．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．
11．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 。

12．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 。

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．C
解析：C
【解析】
根据热力学第一定律E W Q ∆=+ ,若物体吸收热量，内能不一定增大，选项A 错误；物体对外做功，若物体吸热，则内能不一定减小，选项B 错误； 物体吸收热量，同时对外做功，且两者相等时，内能不变，选项C 正确； 物体放出热量，同时对外做功，内能一定减小，选项D 错误；故选C.
15．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据图象可以知道，A →
B ，气体的压强体积都变大， PV 的乘积变大，根据
C PV T =可知气体的温度升高，所以气体的分子平均动能增加；温度升高则内能增加，而体积变
大，气体对外做功，根据热力学第一定律知气体要吸收热量，选项A 错误； B ．由B →C ，气体做的是等容变化，分子数密度不变；等容变化，压强减小，温度降低，内能减小；体积不变，0W =，内能减小，气体放出热量；选项B 错误；
C ．C →A 过程，气体做的是等压变化，体积减小，根据C PV T
=可知温度降低，则气体内能减小，体积减小则外界对气体做功，根据热力学第一定律知气体放出热量，选项C 正确；
D ．经过一个循环过程后，回到A 点，温度跟初始温度相同，则内能不变，选项D 错误。

故选C 。

16．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 。

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】
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。

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．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。

．
21．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。

22．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。

23．A
解析：A
【解析】
【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。

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0r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．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．。