高考物理新力学知识点之热力学定律易错题汇编及答案解析

高考物理新力学知识点之热力学定律易错题汇编及答案解析

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．如图所示导热性良好的汽缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是()

A．气体内能可能减少

B．气体会向外界放热

C．气体吸收的热量大于对外界所做的功

D．气体平均动能将减小

3．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

4．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

5．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

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．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

8．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 9．一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 10．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

11．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

12．一定量的理想气体，从状态a 开始，经历ab 、bc 、ca 三个过程，其图象如图所示，下列判断正确的是（ ）

A ．a b →过程气体吸收的热量大于内能的增加

B ．b c →过程气体吸收的热量全部用于对外做功

C ．c a →过程外界对气体做的功大于放出的热量

D ．b c →过程的体积变化量大于c a →过程的体积变化量

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．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15．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

16．下列过程中可能发生的是 ()

A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．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

C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高

D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开

17．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

18．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

19．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

20．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

21．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

22．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

23．如图所示，水平放置的密闭绝热气缸，被绝热隔板K分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡，此时a、b的体积分别为

V a、V b，温度分别为T a、T b，则下列正确的是（）

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

24．蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的气缸，气缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通。已知海水温度随深度增加而降低，则深潜器下潜过程中，下列说法正确的是（）

A．每个氧气分子的动能均减小

B．氧气放出的热量等于其内能的减少量

C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加

D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大

25．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

【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，外界对它做了功，根据热力学第一定律U W Q

?=+，它会放出热量，ABC错误，D正确．

2．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

气体等压膨胀，根据理想气体状态方程pV

C

T

=知T升高；

A．理想气体的内能只与温度有关，温度升高则内能增大，故A错误；

B．体积增大，则气体对外界做功，又内能增加，根据热力学第一定律知气体一定吸热，故B错误；

C．由前面分析知气体吸热，即Q＞0，气体对外界做功即W<0，根据热力学第一定律

△U=Q+W＞0

得Q＞W，故C正确；

D．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体平均动能将增大，故D错误。

故选C。

3．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。

4．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.

5．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. 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．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. 8．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 ．

9．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

10．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

11．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

12．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A ．过程ab 为等容变化，温度升高，内能增大，体积不变，由热力学第一定律可知，气体

吸收的热量等于气体内能的增加，故A 错误；

B ．过程bc 为等温变化，0U ?=，但气体压强减小，由理想气体方程

pV C T

= 可知V 增大，气体对外做功，W <0，由

0U Q W =+=

可知b c →过程气体吸收的热量全部用于对外做功，故B 正确；

C ．过程ca 为等压变化，由

V C T

= 可知温度降低，体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体内能的减小等于放出的热量与外界对气体做功之差，故c a →过程外界对气体做的功小于放出的热量，故C 错误；

D ．过程ab 为等容变化，a b V V =，故b c →过程的体积变化量等于c a →过程的体积变化量，故D 错误。

故选B 。

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．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。

15．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。

16．C

解析：C

【解析】

【分析】

不可能从单一热源吸热全部转化为机械能，而没有其他任何影响，气体自发溢出后不能自发进去，不同的液体在一个容器中自发地混合，不能自发地各自分开．

【详解】

不可能从单一热源吸热全部转化为机械能，而没有其他任何影响，A错误；打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后不能自发进去，B错误；利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高，如电冰箱，C正确；两种不同的液体在一个容器中自发地混合，不能自发地各自分开，D错误；故选C．

17．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．

18．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．

19．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.

20．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 。

21．D

解析：D

【解析】

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 。

22．D

解析：D

【解析】

【分析】

【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 。

23．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

当电热丝对气体a 加热时，气体a 的温度升高，压强增大，由于K 与气缸壁的接触是光滑的，绝热隔板K 将向b 气体移动

a b V V >

依题意，a 、b 可视作相同的理想气体，一方面据热力学第一定律，a 对b 做功，又无热交换，故b 内能增加，b 气体温度升高，另一方面，a 气体压强等于b 气体压强，但a 气体体积大于b 气体体积，则a 的内能大于b 的内能，亦即

a b T T >

故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．海水温度随深度增加而降低，气缸导热良好，氧气分子平均动能降低，但不是每个氧气分子的动能均减小，故A 错误；

B ．根据热力学第一定律

U W Q ?=+

内能的减少量等于氧气放出的热量和外界对氧气做功之和，故B 错误；

C ．根据液体压强公式

p gh ρ=

可知随下潜深度增加，海水压强增大，由于活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通，氧气压强增加，即氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加，故C 正确；

D ．根据冲量定理

Ft =mv

氧气分子平均动能降低，氧气分子每次对缸壁的平均撞击力减小，故D 错误。 故选C 。

25．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成正比，所以B 选项正确；由热力学第一定律W Q U +=?可知，对一定质量的气体加热，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．

考点：物体的内能 玻意耳定律 热力学第一定律W Q U +=?分子间的距离和分子力的关系