高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编4.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编4.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编4
高考物理力学知识点之热力学定律难题汇编(4)
一、选择题
1.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
2.快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示。
假设袋内气体与外界没有热交换,当充气袋四周被挤压时,袋内气体
A.对外界做负功,内能增大
B.对外界做负功,内能减小
C.对外界做正功,内能增大
D.对外界做正功,内能减小
3.一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
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 D.以上说法都不对 6.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 7.若通过控制外界条件,使图甲装置中气体的状态发生变化.变化过程中气体的压强p随热力学温度T的变化如图乙所示,图中AB线段平行于T轴,BC线段延长线通过坐标原点,CA线段平行于p轴.由图线可知 A.A→B过程中外界对气体做功 B.B→C过程中气体对外界做功 C.C→A过程中气体内能增大 D.A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功 8.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 9.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 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 12.二氧化碳是导致“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 13.根据热力学定律和分子动理论可知,下列说法中正确的是() A.已知阿伏加德罗常数和某物质的摩尔质量,一定可以求出该物质分子的质量 B.满足能量守恒定律的宏观过程一定能自发地进行 C.布朗运动就是液体分子的运动,它说明分子做永不停息的无规则运动 D.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力同时减小,分子势能一定增大 14.研究表明,新冠病毒耐寒不耐热,温度在超过56℃时,30分钟就可以灭活。 如图所示,含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内,气缸顶端有一绝热阀门K,气缸底部接有电热丝E,气缸的总高度h=90cm。 a缸内被封闭气体初始温度 ℃,活塞与底部的距离 cm,活塞和气缸间的摩擦不计。 若阀门K始终打开,电热丝通电一段时间,稳定后活塞与底部的距离 cm,关于上述变化过程,下列说法正确的是 A.b气缸中逸出的气体占原b气缸中气体的 B.a气缸中的气体吸收的热量等于其增加的内能 C.稳定后,a气缸内的气体温度为50℃ D.稳定后,保持该温度不变再持续30分钟,a气缸内新冠病毒能够被灭活 15.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 16.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 17.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 18.一定质量的理想气体,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 19.2018年3月2日上映的《厉害了我的国》的票房和评分都极高。 影片中展示了我们中国作为现代化强国的方方面面的发展与进步。 如图是影片中几个场景的截图,则下列说法正的是 A.甲图中火箭点火后加速上升阶段,舱内的物体处于失重状态 B.乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能 C.丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力垂直于倾斜的电线 D.丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力是一对作用力和反作用力 20.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 D.整个循环过程,气体从外界吸收的热量是 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.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.下列说法中正确的是( ) A.热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体 B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 C.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 D.因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机 24.如图所示,开口竖直向上的薄壁绝热汽缸内壁光滑,缸内下部装有电热丝,一定质量的理想气体被一绝热活塞封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁紧密接触。 现通过电热丝对缸内气体缓慢加热,则该过程中( ) A.气体的压强增大 B.气体的内能增大 C.气体分子热运动的平均动能可能减小 D.气体对外界做的功等于气体吸收的热量 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tA与圆盘B的温度tB的大小关系是 A.tA>tBB.tA=tBC.tA<tBD.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】 【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。 2.A 解析: A 【解析】 【详解】 充气袋四周被挤压时,外界对气体做功,无热交换,根据热力学第一定律分析内能的变化.充气袋四周被挤压时,体积减小,外界对气体做正功,即气体对外界做负功,根据热力学第一定律得知气体的内能增大,A正确。 3.C 解析: C 【解析】 【分析】 【详解】 由热力学第一定律 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。 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 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.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. 7.D 解析: D 【解析】 【详解】 A.A→B过程中,压强不变,温度升高,则体积变大,气体对外界做功,选项A错误; B.B→C过程中气体做等容变化,则气体不对外界做功,外界也不对气体做功,选项B错误; C.C→A过程中温度不变,则气体内能不变,选项C错误; D.A→B过程中气体压强不变,温度升高,体积变大,内能变大,气体对外做功,根据∆E=W+Q可知,气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,选项D正确. 8.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. 9.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。 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.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; 13.A 解析: A 【解析】 试题分析: 知道某物质摩尔质量和阿伏加德罗常数,根据 ,可以求出其分子质量,故A正确.根据热力学第二定律可知一切热现象都有方向性,如热量不可能自发的从低温向高温传递,故B错误..布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的,反应了液体分子的无规则运动,故C错误.首先明确了开始分子之间距离与 关系,才能判断分子势能的变化情况,若开始分子之间距离小于 ,则在分子之间距离增大到大于 过程中,分子势能先减小后增大,故D错误.故选A. 考点: 分子动理论、布朗运动、热力学第二定律 14.D 解析: D 【解析】 【分析】 【详解】 A.由题意可知,原b气缸的高度 当a气缸稳定后活塞与底部的距离 cm 此时b气缸的高度 设S为活塞的面积,那么b气缸中逸出的气体占原b气缸中气体为 A错误; B.a气缸中的气体吸收热量 ,对外做功 由热力学第一定律 可知,a气缸中的气体吸收的热量大于其增加的内能,B错误; CD.由于K始终打开,a气缸中的气体的压强不变,可得 代值求得 C错误,D正确。 故选D。 15.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. 16.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. 17.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 又由已知条件 则由热力学第一定律得 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 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 其中 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。 18.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 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, ,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 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。 19.D 解析: D 【解析】 【详解】 A.甲图中火箭点火后加速上升时,加速度向上,处于超重状态,故A错误; B.乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能,但并不能全部转化成内能,存在一定的能量损耗,故B错误; C.丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力与重力等大反向,故竖直向上,故C错误; D.丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力为相互作用,故是一对作用力和反作用力,故D正确。 20.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 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 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 气体对外界做功为大小 C错误; D.从状态B到状态C为等容变化,气体不做功,即 ;从状态C到状态A为等压变化,体积减小,外界对其他做功 对于整个循环过程,内能不变, ,根据热力学第一定律 得 代入数据解得 D正确。 故选D。 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 体积变大,气体对外界做功,则 根据热力学第一定律知 即 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 又 则 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】 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 可知压强减小,选项D错误; 故选C。 23.C 解析: C 【解析】 【分析】 【详解】 A.热量能够从高温物体传到低温物
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