高考物理力学知识点之热力学定律综合练习3.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律综合练习3
高考物理力学知识点之热力学定律综合练习(3)
一、选择题
1.一定质量的理想气体,从状态M开始,经状态N、Q回到原状态M,其p-V图象如图所示,其中QM平行于横轴,NQ平行于纵轴.则()
A.M→N过程气体温度不变
B.N→Q过程气体对外做功
C.N→Q过程气体内能减小
D.Q→M过程气体放出热量
2.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
3.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
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.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 6.一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 7.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 8.关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A.在一定条件下物体的温度可以降到0K B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C.吸收了热量的物体,其内能一定增加 D.压缩气体气体的温度一定升高 9.一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 10.一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示,MN为一条直线,则气体从状态M到状态N的过程中 A.温度保持不变 B.温度先升高,后又减小到初始温度 C.整个过程中气体对外不做功,气体要吸热 D.气体的密度在不断增大 11.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 12.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 13.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 14.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 15.一定质量的理想气体,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 16.2018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 17.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 18.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 19.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 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 20.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.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多 B.气缸内大量分子撞击气缸壁的平均作用力增大 C.气缸内大量分子的平均动能增大 D.气体的内能增大 21.气体膨胀对外做功100J,同时从外界吸收了120J的热量,它的内能的变化是 A.减小20JB.增大20JC.减小220JD.增大220J 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.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 24.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程,这就是著名的“卡诺循环”。 下列说法正确的是( ) A.A→B过程中,气体和外界无热交换 B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大 C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化 25.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 【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】 A.M→N过程气体的pV乘积先增加后减小,可知温度先升高后降低,选项A错误; B.N→Q过程气体的体积不变,不对外做功,选项B错误; C.N→Q过程气体压强增大,体积不变,由 可知,温度升高,则内能增加,选项C错误; D.Q→M过程气体压强不变,体积减小,外界对气体做功,即W>0;由 可知,温度降低,内能减小,即∆E<0,根据热力学第一定律∆E=W+Q可知Q<0,气体放出热量,选项D正确. 2.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。 3.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. 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。 5.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. 6.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,VB<VA;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. 7.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。 8.B 解析: B 【解析】 选B.根据热力学第三定律的绝对零度不可能达到可知A错误;物体从外界吸收热量、对外做功,根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变,C错;压缩气体,外界对气体做正功,可能向外界放热,内能可能减少、温度降低,D错;物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的,B对. 9.B 解析: B 【解析】 试题分析: 过程气体发生等温过程,压强减小,由玻意耳定律 分析可知,气体的体积变大,对外做功,根据 知气体需要吸热,故A错误; 过程,连线过坐标原点,则 过程中体积不变,温度降低,根据 知气体放热,故B正确; 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 知气体放热,故C错误; 过程, 与绝对零度 连线的斜率大于 与绝对零度 连线的斜率,则 状态气体的体积小于 状态气体的体积,则 过程中体积增大,温度升高,根据 知故需要吸热,故D错误. 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. 10.B 解析: B 【解析】 【详解】 A.等温过程pV=常量,应是一条双曲线(上半支),明显不符图象。 或者可以在过程中任意找个点,例如(2,2),明显pV=4不等于初态和终态的pV=3,所以从M到N温度要变化,故A错误; B.pV=CT,C不变,pV越大,T越高,由图像可知,状态在(2,2)处温度最高。 在M和N状态,pV乘积相等,所以温度先升高,后又减小到初始温度,故B正确; C.整个过程中气体初末温度相等,所以整个过程内能变化为0。 气体体积一直变大,则气体对外做功,即W<0,根据热力学第一定律△U=W+Q,由于△U=0,所以Q>0,即气体一定吸收热量,故C错误; D.气体的体积在不断增大,质量一定,所以气体的密度在不断减小,故D错误。 11.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。 12.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。 13.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。 14.C 解析: C 【解析】 根据热力学第一定律 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. 15.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。 16.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。 17.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。 18.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,ACD错误。 故选B。 19.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 该气体分子所占空间的体积为 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。 20.A 解析: A 【解析】 【分析】 【详解】 A.温度不变,气体分子的平均动能不变,平均速率不变,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A正确; B.气缸内封闭气体被压缩,体积减小,压强增大,大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力增大,大量分子撞击气缸壁的平均作用力却不一定增大,故B错误; C.温度不变,则气缸内分子平均动能保持不变,故C错误; D.金属气缸导热性能良好,由于热交换,气缸内封闭气体温度与环境温度相同,向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温压缩,温度不变,气体的内能不变,故D错误。 故选A。 21.B 解析: B 【解析】 【分析】 【详解】 由热力学第一定律得: △U=W+Q=-100J+120J=20J 则气体内能增加了20J 故选B。 . 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.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
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- 高考 物理 力学 知识点 热力学 定律 综合 练习
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