高考物理力学知识点之热力学定律解析(6)

高考物理力学知识点之热力学定律解析(6)

一、选择题

1．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

2．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点，以下说法不正确的是

A．从状态d到c,气体体积增大，气体对外做功

B．从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功

C．从状态a到d,内能增加，气体从外界吸热

D．从状态b到a，内能增加，气体对外界放热

3．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

4．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

D．以上说法都不对

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．某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过程中( )

A．气体对外界做功，温度降低B．外界对气体做功，内能增大

C．气体内能不变，体积增大D．气体压强减小，温度升高

7．一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

8．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

9．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

10．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

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

12．一定质量的理想气体，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．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

14．下列关于热现象和热力学规律的说法正确的是（）

A．布朗运动就是液体分子的无规则运动

B．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大

C．热量不可能从低温物体传到高温物体

D．压缩气体需要用力，这是气体分子间斥力的宏观表现

15．如图所示为一个斯特林热气机理想循环的V–T图像，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A完成一个循环过程，则（）

A．气体从状态A变化到状态C的过程当中，气体的内能减小

B．气体从状态C变化到状态D的过程中，气体分子单位时间内碰撞容器壁的次数增多C．气体从状态D变化到状态A的过程中，气体放热

D．气体从状态D变化到状态A的过程中，气体吸热

16．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

17．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

18．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

19．一定质量的理想气体(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

20．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

21．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、C变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。则在此过程中（）

A．由A到B，气体所有分子的动能都增大

B．由B到C，气体对外做功，放出热量

C．由C到D，气体压强增大，内能减少

D．由A到D，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少

22．如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。对于这个变化过程，下列说法中正确的是（）

A．从状态A到状态B的过程，气体放出热量

B．从状态A到状态B的过程，气体分子热运动的平均动能在减小

C．从状态B到状态C的过程，气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加

D．从状态B到状态C的过程，气体吸收热量

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．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中

A．外界对气体做功，气体内能增大

B．外界对气体做功，气体内能减小

C．气体对外界做功，气体内能增大

D．气体对外界做功，气体内能减小

【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】

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。

2．D

解析：D

【解析】

【详解】

=可知，体积增大，气体对A项：从状态d到c，气体温度不变，压强减小，由公式PV C

外做功，故A正确；

B项：由图示图象可知，

a 到

b 过程p 与T 成正比，是等容变化，则'b b v v = ，从

c 到b '是等压变化，由等压变化可

知，体积减小，即'c b v v >，则c b v v >，从c 到b 过程体系积减小，外界对气体做功，故B

正确；

C 项：从状态a 到d ，压强不变，温度升高，内能增大，由公式

V C T

=可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C 正确；

D 项：从状态b 到a 为等容变化，温度升高，内能增大，由公式V C T

=可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D 错误。

3．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 。

4．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。

5．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.

6．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

在气球破裂过程中，体积增大，属于气体对外做功；由于气球破裂过程的时间比较短，气

?=+可知，气体的内能减小，温度降

体来不及吸收热量，根据热力学第一定律U W Q

=可知气体压强减小；

低，根据理想气体状态方程pV nRT

A.气体对外界做功，温度降低与分析相符，故选项A符合题意；

B.外界对气体做功，内能增大与分析不符，故选项B不合题意；

C.气体内能不变，体积增大与分析不符，故选项C不合题意；

D.气体压强减小，温度升高与分析不符，故选项D不合题意；

7．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

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

?=+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．

8．B

解析：B

【解析】

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。9．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

10．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．

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．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】

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．

14．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是液体分子的运动，故A错误；

B．温度是分子平均动能的标志，气体分子的平均动能只与分子的温度有关，故物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，故B正确；

C．热量在一定条件下可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他变化，故C错误；D．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成的，故D错误。

故选B。

15．C

解析：C

【分析】

【详解】

A．气体从状态A到状态C的过程中，先经历一个等温压缩A到B过程再经过一个等容升温B到C过程，在A到B过程中，温度不变，内能不变，在B到C过程中，温度升高，内能增大，故A到C过程中，内能增大，A错误；

B．气体从状态C到状态D的过程是一个等温膨胀过程，压强减小，气体分子平均速率不变，所以单位时间内碰撞容器壁的次数减少，B错误；

CD．气体从状态D到状态A的过程是一个等容降温的过程，根据热力学定律

?=+

U W Q

Q<，是一个放热过程，D错误C正确。

?<，0

U

W=，所以0

故选C。

16．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。

17．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。

18．B

解析：B

【解析】

【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 。

19．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。 故选D 。

20．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 。

21．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A ．由A 到

B ，温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是气体所有分子的动能都增大，故A 错误；

B ．由B 到

C ，温度不变，内能不变，即

0U ?=

体积变大，气体对外界做功，则

0W <

根据热力学第一定律知

0U Q W ?=+=

即

0Q >

气体从外界吸收热量，故B 错误；

C ．由C 到

D 发生等容变化，根据查理定律有

C D C D

P P T T = 又

C D T T >

则

C D p p >

即由C 到D ，气体压强减小；由C 到D ，温度降低，内能减小，故C 错误；

D ．O 、A 、D 三点在同一直线上，说明状态A 和状态D 压强相等，状态D 温度高，分子的平均动能大，所以D 状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A 状态少，故D 正确。

故选D 。

22．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．从状态A 到状态

B 的过程，气体体积不变，0W =，温度升高，0U ?>，根据热力学第一定律U Q W ?=+可知0Q >，气体吸收热量，A 错误；

B ．从状态A 到状态B 的过程，气体温度升高，气体分子热运动的平均动能在增大，B 错误；

C ．从状态B 到状态C 的过程，温度不变，体积减小，单位体积内的分子个数增大，所以气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加，C 正确；

D ．从状态B 到状态C 的过程，温度不变，0U ?=，气体体积减小，0W <，根据热力学第一定律U Q W ?=+可知0Q <，气体放出热量，D 错误。

故选C 。

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．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，外界对气体做功使气体的内能增大．A正确．