高考物理力学知识点之热力学定律全集汇编附解析(6)

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高考物理力学知识点之热力学定律全集汇编附解析(6)
一、选择题
1.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
2.下面几幅图中,有关功与内能的说法中正确的是
A.图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明热传递可以使物体的温度升高
B.图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片向水传递热量而使水的温度升高
C.图3中降落的重物使发电机发电,电流对水做功使水的温度升高
D.做功和热传递都可以使物体的内能增加
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.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
5.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
6.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
7.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
8.一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
9.一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
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.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
12.给一定质量、温度为的水加热,在水的温度由上升到的过程中,水的体积随着温度升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”某研究小组通过查阅资料知道:水分子之间存在一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在相互作用的势能在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的关于这个问题的下列说法中正确的是
A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功
B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功
C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功
D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功
13.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
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.如图所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空.现将隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡,在此过程中()
A.气体对外界做功,温度降低,内能减少
B.气体对外界做功,温度不变,内能不变
C.气体不做功,温度不变,内能不变
D.气体不做功,温度不变,内能减少
16.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
17.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
18.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
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.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.400J B.1200J C.2000J D.2800J
22.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
23.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插人水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同
24.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
25.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
【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】
【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.
2.D
解析:D
【解析】
【详解】
图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明做功可以改变物体的内能,使物体的温度升高,选项A错误;图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片对水做功而使水的温度升高,选项B错误;图3中降落的重物使发电机发电,电流产生热量,向水传递热量使水的温度升高,选项C错误;做功和热传递都可以使物体的内能增加,选项D正确;故选D.
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.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。

5.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T1>T2;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N1 > N2,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T3>T2;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N2>N3,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T1=T3,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N1>N3,选项C错误;
D. 由以上分析可知,选项D错误。

6.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。

7.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.
8.B
解析:B
【解析】
=分析可知,气体试题分析:ab过程气体发生等温过程,压强减小,由玻意耳定律PV C
∆=+知气体需要吸热,故A错误;bc过程,连线过的体积变大,对外做功,根据U W Q
∆=+知气体放热,故B正确;坐标原点,则bc过程中体积不变,温度降低,根据U W Q
∆=+
cd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U W Q
-℃连线的斜率大于a与绝对零度知气体放热,故C错误;d a过程,d与绝对零度273
-℃连线的斜率,则d状态气体的体积小于a状态气体的体积,则da过程中体积增273
∆=+知故需要吸热,故D错误.
大,温度升高,根据U W Q
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.
9.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。

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.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
12.D
解析:D
【解析】
【分析】
温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大;在水反常膨胀的过程中,所有水分子间的总势能是增大的,说明了分子之间的相互作用力对分子做负功.
【详解】
温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能最大;由题意,在水反常膨胀的过程中,虽然体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的,说明了分子之间的相互作用力对分子做负功,即吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功,ABC错误D正确.
【点睛】
明确温度是分子平均动能的标志,注意是大量分子的统计规律;分子之间的相互作用力对分子做负功,水分子间的总势能增大;分子之间的相互作用力对分子做正功,水分子间的总势能减小,与弹簧的弹性势能与弹力做功的关系是相似的.
13.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.
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.C
解析:C
【解析】
右侧为真空,气体自由膨胀做功“没有对象”,当然不做功,根据热力学第一定律有:U W Q ∆=+,做功W=0,因为是绝热容器,所以没有热交换即:Q=0,因此内能不变,理想气体,内能由温度决定,所以温度不变,故ABD 错误,C 正确;
故选C .
【点睛】理想气体,内能由温度决定,内能不变,温度也就不变的;理解和掌握U ∆、Q 、W 的符号法则是正确应用热力学第一定律解答问题的关键.
16.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.
17.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.
18.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 。

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.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 。

22.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. 23.B
解析:B
【解析】
选B.由于水银与外界没有热交换,大气压力对水银做功,一部分转化为水银的重力势能,一部分转化为水银的内能,两种情况下管中进入的水银量相等,故大气将槽中水银面向下压的距离相等,因此大气压力做功相等,图A管中水银的重力势能比图B的大,因此A中水银的内能增量比B中小,B正确.
24.C
解析:C
【解析】
∆=+ ,若物体吸收热量,内能不一定增大,选项A错误;物体根据热力学第一定律E W Q
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.
25.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。

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