高考物理专题力学知识点之热力学定律经典测试题及答案

高考物理专题力学知识点之热力学定律经典测试题及答案
一、选择题
1．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
2．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低．此过程中（）
A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功
B．封闭的二氧化碳气体压强一定增大
C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大
D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量
3．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4．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
5．一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
6．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
7．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
8．一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
9．下列说法正确的是（ ）
A ．布朗运动就是液体分子的热运动
B ．在实验室中可以得到-273.15℃的低温
C ．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
D ．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体
10．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
11．一定质量的理想气体在某一过程中压强51.010P Pa =⨯保持不变，体积增大100cm 3，气体内能增加了50J ，则此过程（ ）
A ．气体从外界吸收50J 的热量
B ．气体从外界吸收60J 的热量
C ．气体向外界放出50J 的热量
D ．气体向外界放出60J 的热量
12．一定质量的理想气体，从状态a 开始，经历ab 、bc 、ca 三个过程回到原状态，其V-T
图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（）
A．ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热B．bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热
C．ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热D．整个变化过程中气体的内能先减少后增加13．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
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．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．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．如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c 到b ，另一个是从a 到b ，其中c 与a 的温度相同，比较两段变化过程，则（ ）
A ．c 到b 过程气体放出热量较多
B ．a 到b 过程气体放出热量较多
C ．c 到b 过程内能减少较多
D ．a 到b 过程内能减少较多
19．下列说法中不正确的是（ ） A ．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变
B ．对于一定质量的某种理想气体，当其压强和体积不变时，内能一定不变
C ．已知阿伏加德罗常数为N A ，某气体的摩尔质量为M ，密度为ρ（均为国际单位），则1个该气体分子的体积是A
M N D ．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个126C ，126C 原子的质量是12.0000u ，4
2He 原子核
的质量是4.0026u ，已知1u =931.5MeV/c 2，则此核反应中释放的核能约为7.3MeV
20．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
21．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
22．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
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．重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( )
A．压强增大,内能减小
B．吸收热量,内能增大
C．压强减小,分子平均动能增大
D．对外做功,分子平均动能减小
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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
2．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体体积减为原来的一半，外界对气体做正功，故A错误．
B．根据PV/T=C可知，气体体积减小到原来的一半，但是气体的温度不可能减小到原来的一半，则气体的压强一定增加，选项B正确；
C．温度降低，所以气体的气体分子的平均动能减小，故C错误．
D．温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律△U=W+Q，封闭气体向外界传递热量，故D错误；
3．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。

4．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。

5．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律
4
∆=+=⨯
U W Q
2.210J
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。

6．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. 7．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. 8．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．
9．C
解析：C
【解析】
试题分析：布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击形成的，是悬浮微粒的运动，则A选项错误；无论是自然界还是实验室的温度只能无限靠近-273.15°C但却不能达到这个温度，B 选项错误；据PV/T=K可知，一定质量的气体被压缩时，如果温度也降低，有可能使压强减小，C选项正确；热传递是指在不发生任何变化的情况下热量由高温物体传递给低温物体或者是高温部分传递给低温部分，也就是说热传递能否发生只和温度相关和内能的大小没有关系，所以D选项错误。

考点：布朗运动、内能、热力学第三定律、理想气体状态方程。

【名师点睛】本题考查布朗运动、内能、热力学第三定律、理想气体状态方程等知识点的考查；都是容易出错的知识点，尤其是布朗运动，它是分子热运动的表现，是固体颗粒的无规则的运动，而不是液体分析的运动。

10．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.
11．B
解析：B
【解析】
【详解】
气体体积增大100cm 3，
所以气体对外界做功561.010*******J W PV -==⨯⨯⨯=，而气体内能增加了50J ，根据 U W Q ∆=+，可知气体吸收热量60J Q = ，故B 正确；ACD 错误
12．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．其V-T 图像如图所示，其中图线ab 的反向延长线过坐标原点O ，所以ab 过程中气体压强不变。

体积变大，气体对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A 正确；
B ．bc 过程中气体体积不变，温度降低，体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，温度降低内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B 错误；
C ． ca 过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C 错误；
D ．整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加，后减小，最后不变，故D 错误。

故选A 。

13．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．
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】
【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。

16．C
解析：C
【解析】
=+，则当m减小时，P增大；由于气体体积变大，试题分析：对活塞来说：0P S PS mg
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．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。

解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
CD ．a 到b 过程与c 到b 过程理想气体的温度降低相同，所以内能减少相同，故CD 错误；
AB ．a 到b 过程压强不变，气体温度降低，气体体积减小，外界对气体做功，0W >；c 到b 过程气体体积不变，外界对气体不做功，0W =，根据热力学第一定律
U W Q ∆=+
可知a 到b 过程气体放出热量较多，故B 正确，A 错误。

故选B 。

19．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A 说法正确，故A 错误；
B ．根据理想气体状态方程
PV C T
= 可知，气体温度不变，内能也一定不变，选项B 说法正确，故B 错误；
C ．由于空气分子之间的距离非常大，所以不能估算空气分子的大小。

气体的摩尔体积为M
ρ，所以一个空气分子所占的空间为
A
M V N ρ= 选项C 说法错误，故C 正确；
D ．该核反应的质量亏损
40026312000000078m u ∆=.⨯-.=.
则释放的核能
200078931eV 7eV 7eV E mc ∆=∆=.⨯.5M =.266M ≈.3M
选项D 说法正确，故D 错误。

故选C 。

20．D
解析：D
【解析】
【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 。

21．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
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 。

22．C
解析：C
【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。

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．B
解析：B
【解析】
质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：（1）温度升高：气体的平均动能增加；（2）单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多，可知压强增大．由于温度升高，所以分子平均动能增大，物体的内能变大；体积不变，对内外都不做功，内能增大，所以只有吸收热量，故ACD错误，B正确．。