高考物理力学知识点之热力学定律综合练习(7)

高考物理力学知识点之热力学定律综合练习(7)

一、选择题

1．一定质量的理想气体，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

2．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，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（）

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

3．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

4．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

5．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

6．一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

7．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

8．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

9．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10．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

11．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

12．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

13．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

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，一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再到状态C ，最后变化到状态A ，完成循环。下列说法正确的是（ ）

A ．状态A 到状态

B 是等温变化

B ．状态A 时所有分子的速率都比状态

C 时的小

C ．状态A 到状态B ，气体对外界做功为0012p V

D ．整个循环过程，气体从外界吸收的热量是0012

p V 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．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．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

20．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

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．为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂（装一定配比的84消毒液）对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则阀门（）

A．充气过程中，储气室内气体内能不变

B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大

C．喷水过程中，储气室内气体吸热

D．喷水过程中，储气室内气体压强不变

23．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

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．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体发生以下两种状态变化：第一种变化是从状态A 到状态B ，外界对该气体做功为6J ；第二种变化是从状态A 到状态C ，该气体从外界吸热的热量为9J ，图线AC 的反向延长线通过坐标原点O ，B 、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，则下列说法中正确的是（ ）

A ．从A 状态到

B 状态气体放出3J 的热量

B ．从A 状态到

C 状态气体内能增加9J

C ．气体从A 状态到B 状态与外界交换热量和A 状态到C 状态相同

D ．气体从A 状态到B 状态的内能变化小于从A 状态到C 状态

【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】

【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。

2．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

由题可知，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中，气体对外界做功。因筒内气体不与外界发生热交换，则

Q=

由热力学第一定律

?=+=<

U W Q W

可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。

故选D。

3．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.

4．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.

5．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；

6．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．

7．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．

8．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：

?=+，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，U W Q

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．

9．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。

10．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．

11．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．

12．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。

13．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 。

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

【解析】

【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．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A．从状态A到状态B，体积和压强都增大，根据理想气体状态方程

PV

=

C

T

温度一定升高，A错误。

B．从状态C到状态A，压强不变，体积减小，根据理想气体状态方程

PV

=

C

T

温度一定降低，分子平均速率减小，但平均速率是统计规律，对于具体某一个分子并不适应，故不能说状态A时所有分子的速率都比状态C时的小，B错误。

C．从状态A到状态B，压强的平均值

0002322

P P P P +=

= 气体对外界做功为大小 10032B A W P V V PV =-=

（） C 错误；

D ．从状态B 到状态C 为等容变化，气体不做功，即20W =；从状态C 到状态A 为等压变化，体积减小，外界对其他做功

300000(2)W P V V PV =-=

对于整个循环过程，内能不变，0U ?=，根据热力学第一定律

U W Q ?=+

得

1230Q W W W +++=

代入数据解得

0012

Q PV =

D 正确。

故选D 。 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 。

18．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 。

19．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。

20．C

解析：C

【解析】

【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。

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。

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，故气体内能增大，故AB错误；

C．喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变，,根据

?E=W+Q

可知，储气室内气体吸热，故C正确；

D．喷水过程中，储气室内气体体积增大，温度不变，则根据

pV

c

T

可知压强减小，选项D错误；

故选C。

23．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。

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.

25．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

B ．p -T 图象的斜率表示体积，从A 状态到

C 状态，由图象可知，气体体积不变，即

10W =

又由已知条件

19J Q =

则由热力学第一定律得

111U Q W ?=+

19J U ?=

故B 正确；

AD ．由于B 、C 两状态的温度相同，说明分子动能相等，又分子势能为零，所以内能相等，则气体从状态A 到状态B 过程与A 到C 的过程内能的增量相等，即

219J U U ?=?=

再由热力学第一定律，可求出从A 状态到B 状态与外界的热量转化为

2223J Q U W =?-=

其中

26J W =

即需要从外界吸收3J 的热量，故AD 错误；

C ．从A 状态到C 状态需要吸收9J 热量，从A 状态到B 状态需要吸收3J 热量，所以两个过程与外界的热量交换不同，故C 错误。

故选B 。