专题1.6热力学定律(提高篇)(解析版)

1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-3、 3-4）第一部分热学（选修3-3）专题 1.6 热力学定律（提高篇）1. （ 2019 湖南衡阳三模）下列说法正确的是（）A 已知铜的密度、摩尔质量和阿伏伽德罗常数，可以估算铜分子的直径B 热量不可能从低温物体传到高温物体C 一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加D 在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，但非晶体一定不可以转化为晶体E 当液体与固体之间表现为浸润时，附着层内分子间的作用力表现为斥力【参考答案】ACE【名师解析】已知铜的密度和摩尔质量可求摩尔体积，摩尔体积除以阿伏伽德罗常数得铜分子体积，把铜分子看成球

2、型，即可求解铜分子直径，故A 正确；根据热力学第二定律可知，热量能从低温物体传到高温物体，如空调，但会引起其他的变化，故B 错误；一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程，根据盖吕萨克定律可知温度升高，故气体内能一定增大，故C 正确；晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，即在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，非晶体也可以转化为晶体。故D 错误；液体与固体之间表现为浸润时，附着层内分子之间的作用力表现为斥力；附着层出现扩展的趋势；故E 正确。2. （ 2019河南示范性高中联考）下列说法正确的是（）A. 物体吸收热量时，其分子平均动能一定增大B. 空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度一定越

3、大C. 当两分子间距离小于平衡位置的间距r0 时，分子间的距离越大，分子势能越小D. 熵值越大表明系统内分子运动越无序E. 同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现【参考答案】BCD【名师解析】物体吸收热量时，若同时对外做功，则其内能可能会减小，温度降低，则其分子平均动能减小，选项A 错误；空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度一定越大，选项B 正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0 时，分子力表现为斥力，分子间的距离越大，分子力做正功，则分子势能越小，选项C 正确；熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大。故D 正确。同种物质可能以晶体和 非晶体两种不同的形

4、态出现，如煤炭与金刚石，故 E错误；故选BCD.3. （2019湖南岳阳二模）下列有关热现象的说法正确的是（）A.花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停的做无规则运动B.热量不可能自发从低温物体传到高温物体C.单晶体某些物理性质沿不同方向是各向异性的D.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距E. 一定质量的理想气体在等温压缩的过程中，气体的内能不变，从外界吸热【参考答案】BCD【名师解析】花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停的做无规则运动，故 A错误；根据热力学第二定律，不 可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，比如电

5、冰箱要耗电， 故B正确；因为组成它们的原子 （分子、离子）在空间上的排列是有序的，所以单晶体的某些物理性质呈现各向异性，故C正确；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是相对湿度，与空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距有关，故 D正确； 一定质量理想气体等温压缩的过程中，温度不变，气体内能不变 川=0；体积缩小，外界对气体做功， W>0,根据热力学第一定律可知，气体放热，故E错误；【关键点拨】布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的；热力学第二定律反映了自发的宏观热现象具有方向性；单晶体的物理性质各向异性

6、；根据热力学第一定律和气体实验定律分析气体内能变化和吸放热情况。本题考查布朗运动、热力学第一定律、热力学第二定律、晶体、气体实验定律等，知识点多，难度小，关 键是记住基础知识。4.（2019甘肃兰州月考）（多选）如图所示，一定质量的理想气体经历了A-B-C的状态变化过程，则下列说法正确的是（）。A . A-B过程中，压强不变B. A-B过程中，外界对气体做负功C. B-C过程中，气体分子间距增大D. B-C过程中，气体分子无规则热运动变剧烈E. C-A过程中，气体对外放热【参考答案】BDE、，, PV 人 、，【名师解析】A-B过程温度降低，体积增大，由 T=c可知压强变小，则气体膨胀对外做功

7、，即外界对气 体做负功，则 A错误，B正确；B-C过程为等容变化，温度升高，则体积不变，分子运动加剧，C错误,D正确。C-A过程为等压降温，体积减小，由AU=Q + W知Q<0,则气体放热，E正确。5 .（2019四川诊断）（多选）如图所示，一演示用的 永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形 状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是 。A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B .转轮转动所需能量来自形状记忆合金从热水中吸收的热量C.转动的叶片不断搅动热水，水温升

8、高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量E.叶片在热水中吸收的热量一定大于水和转轮获得的动能【参考答案】BDE【名师解析】根据能量守恒定律知，形状记忆合金从热水中吸收热量后，一部分能量在伸展划水时转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中。转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功。故A错误，B正确。转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误。根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于

9、在空气中释放的热量，也一定大于水和转轮获得的动能。故D、E正确。6 . 2019河北衡水联考（多选）下列说法正确的是 。A.单晶体在不同方向上的导热性、导电性、机械强度等物理性质不一样B.热量不可能从低温物体向高温物体传递C. 一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大D.功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之全部变为有用的功E.若气体的温度不变，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多 【参考答案】ACE【名师解析】单晶体具有各向异性，A项正确；热力学第二定律是说热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但是通过外力做功是可以把热量从低温物体

10、传到高温物体，B项错误；根据理想气体状态方程 （或者查理定律）可知C项正确；在引起其他变化的情况下，是可以从单一热源吸热使之全部变为有用的功，D项错误；根据气体压强的微观含义可知E项正确。7 .2019湖北武汉模拟（多选）如图所示，在一定质量的理想气体压强随体积变化的p -V图象中，气体先后经历了 ab、bc、cd、da四个过程，其中 ab垂直于cd, ab垂直于V轴且与p轴平行，bc、da是两条等温线。 下列判断正确的是。A .气体在状态a时的温度低于在状态 c时的温度8 .从a-b的过程，气体分子密集程度不变，分子平均动能增加C.从a-b-c的过程，气体密度不断减小，温度先升高后不变D.从

11、c-d的过程，气体放出的热量大于外界对气体做的功E.从a-b一c-d的过程，设气体对外做功为Wi,外界对气体做功为W2,气体吸热为Q1，放热为Q2,则Wi W2<Qi Q2【参考答案】ABD【名师解析】 根据题图可知，气体在状态 a和状态b时体积相同，气体的压强越大，温度越高，故状态 b 的温度比状态a的温度高，又bc为等温线，所以状态 c的温度比状态a的温度高，A正确。气体在状态 a 和状态b时体积相同，故分子密集程度不变，状态 b的压强大，温度高，分子平均动能更大， B正确。由c 到d,气体体积减小，外界对气体做正功，且温度降低，内能减小，由热力学第一定律可得D正确。从a到b,气体体

12、积不变，密度不变，从 b到c,气体体积变大，温度不变， C错误。a、d等温，内能相等，故外界对气体做的功与气体放出的热量相等,E错误。8.（多选）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程 ab、bc、ca回到原状态，其 V -T图象如图所示,pa、Pb、Pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是 A .过程ab中气体一定吸热8 . Pc= Pb>PaC.过程bc中分子势能不断增大D.过程bc中每一个分子的速率都减小E.过程ca中气体吸收的热量等于对外界做的功【参考答案】ABE【名师解析】由题图知，该理想气体从a到b为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，根据AU=

13、Q + W,可知气体一定吸热，选项 A正确；从b到c为等压变化，故Pc=Pb,而从a到b为等容 变化，根据查理定律 P=CT,可知温度升高，压强变大，故Pb>Pa,选项B正确；理想气体没有分子势能，选项C错误；从b到c,温度降低，分子的平均动能降低， 平均速率减小，但不是每一个分子的速率都减小， 选项D错误；从c到a,气体发生等温变化，内能不变，气体对外界做功，吸收热量，根据AU = Q+W,气体吸收的热量等于对外界做的功，选项E正确。9 .（2019辽宁六校联考）一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B,再变化到状态 C,其状态变化过程的P -V图象如图所示，已知气体处于状态A时的温度

14、为300 K ,则下列判断正确的是 A .气体处于状态 B时的温度为900 KB .气体处于状态 C时的温度为300 KC.从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大D.从状态A变化到状态B过程气体放热E.从状态B变化到状态C过程气体放热【参考答案】ABE3Va TaVb3M0【名师解析】由题知 Ta= 300 K, A-B过程为等压变化，则根据 Vb=Tb，解得Tb=VaTa= 1 >0 3X300 K =PB TbPC1900 Ko故A正确。B-C过程是等容变化，则有 PC=TC,得Tc = PTb = 3>900 K = 300 K,故B正确。从状 态A变化到状态C的过程，气体

15、的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，故 C错误。由A-B 气体的温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律AU = W+ Q知，气体吸热，故D错误。B-C过程气体的体积不变，不做功，温度降低，气体的内能减小，由热力学第一定律AU = W+ Q知，气体放热，故 E正确。故选A、B、E。二.计算题.1 .如图所示，一根两端开口、横截面积为 S= 2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定 (插入水银槽中 的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞， 活塞下封闭着长 L=21 cm的气柱，气体的温度为ti=7 C, 外界大气压取 P0= 1.0X05 Pa(相当于7

16、5 cm高的汞柱的压强)。(1)若在活塞上放一个质量为 m= 0.1 kg的祛码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(g=10 m/s2)(2)若保持祛码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t2=77 C,此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J,则气体的内能增加多少？【答案】(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J【名师解析】：(1)被封闭气体的初状态为P1=Po=1.0>105 PaV1=LS=42 cm3,=280 K末状态压强 P2= P0+ mg= 1.05 M05 PaSV2= L2S, T2=T1= 280 K根据玻意耳定律

17、，有 p1V1= p2V2,即p1L= p2L2得 L2="l = 20 cm。P2(2)对气体加热后，气体的压强不变，P3=P2, V3=L3S, T3= 350 K根据盖吕萨克定律，有V2=V3,即，I 2 I 3 I 2 I 3得 L3= T3L2= 25 cm °I 2气体对外做的功 W= p2Sh= p2s(L3 L2) =1.05 J根据热力学第一定律得AU = W+ Q= 1.05 J+ 10 J=8.95 J即气体的内能增加 8.95 Jo2. 一定质量的理想气体经历了如图所示的A-B-C- D-A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的

18、压强为1X105 Pa,求：(1)B状态的温度；(2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量。【答案】(1)600 K (2)放热150 J【名师解析】：(1)理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变，根据盖-吕萨克定律有Va= VbTa- Tb代入数据解得 TB = VBTA= 600 K VA(2)理想气体从A状态到B状态的过程中，外界对气体做功Wi = Pa(Vb - Va)解得 Wi=- 100 J气体从B状态到C状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有PB_ PCTb- Tc解得 pc= 2.5X05 Pa从C状态到D状态的过程中，外界对气体做功W2 = Pc(VBVa)解得

19、W2= 250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W= Wi + W2= 150 J理想气体从A状态完成一次循环，回到 A状态，始末温度不变，所以内能不变。根据热力学第一定律有AU = W+ Q解得 Q= 150 J故完成一次循环，气体向外界放热150 Jo3. (2019宁夏银川模拟)如图所示，导热性能良好的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用轻弹簧与缸底相连，当汽缸如图甲水平放置时，弹簧伸长了xo,活塞到缸底的距离为Lo,将汽缸缓慢转动竖直放置，开口向上，如图乙所示，这时活塞刚好向缸底移动了Xo的距离。已知活塞的横截面积为S,活塞与汽缸壁的摩擦不计，且气密性良好，活塞的质量为m,重

20、力加速度为g,环境温度恒定，大气压强为 po,求:甲(1)弹簧的劲度系数的大小；(2)若从甲图到乙图的过程中，气体放出的热量为Q,活塞的重力对气体做的功为W,则弹簧开始具有的弹性势能为多少？【答案】(1)mg L0 X0 PoXoS (2)Q-W- PoxoS xoLo【解析】(1)汽缸水平放置时，缸内气体的压强为 Pi=Po+kX°, S当汽缸竖直放置时，缸内气体的压强为P2=Po+mg, S根据玻意耳定律有 P1 LoS= P2(Lo-Xo)S,解得 k= mg L0 Xo PoxLoXoLo(2)从甲图到乙图的过程中，气体的温度始终不变，因此气体的内能不变，根据热力学第一定律可

21、知Q=W+ PoxoS+ Ep，求得 Ep=Q-W- PoxoS。4 .(2016漳州模拟)如图，竖直放置、开口向上的试管内用水银封闭一段理想气体，若大气压强不变，管内气体A.温度升高，则体积减小B.温度降低，则压强减小C.温度降低，则压强增大D.温度升高，则体积增大【参考答案】 D【名师解析】温度升高,压强不变，则体积增大，选项D 正确 A 错误。温度降低,则压强不变，体积减小，选项 BC 正确。5 .（9分）（2016长沙卞II拟）（1）（3分）下列叙述中，正确的是（）A. 同一温度下,气体分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律B. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映

22、C. 第二类永动机是不可能制造出来的,尽管它不违反热力学第一定律,但它违反热力学第二定律D. 物体熔化时吸热,分子平均动能不一定增加E.只知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数就可以算出气体分子的体积【参考答案】 ACD【名师解析】同一温度下,气体分子速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律，选项A 正确。布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，选项B 错误。第二类永动机是不可能制造出来的 , 尽管它不违反热力学第一定律,但它违反热力学第二定律，选项 C 正确。 物体熔化时吸热, 温度不变，物体内分子平均动能不一定增加，选项D 正确。只知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数就可

23、以算出每个气体分子所占的体积，不能算出分子体积，选项E 错误。6.（10分）（2016广东百校联盟模拟）（1）（3分）当两分子间距为ro时，它们之间的引力和斥力相等。关于分子之间的相互作用,下列说法正确的是（）A.当两个分子间的距离等于ro时，分子势能最小B.当两个分子间的距离小于ro时，分子间只存在斥力C.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=ro的过程中，分子间作用力的合力先增大后减小D.在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=ro的过程中，分子间作用力的合力一直增大E.在两个分子间的距离由r=r o逐渐减小白过程中，分子间作用力的合力一直增大【参考答案】 ACE【名师解析】当两个分子间的距

24、离等于时，分子势能最小，选项 A正确。当两个分子间的距离小于 时,分子间存在引力和斥力，但是斥力大于引力，对外表现为斥力，选项B 错误。在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=ro的过程中，分子间作用力的合力先增大后减小，选项 C正确D错误。在两个分子间的距离由 r=ro逐渐减小的过程中，分子间作用力的合力一直增大，选项 E正确。7. （2016云南昆明二检）下列说法正确的是 。（填正确答案标号）A.温度低的物体内能一定小B .从单一热源吸收热量使之全部变成有用的机械功而不引起任何变化是不可能的C.液体与大气相接触，表层分子所受其他分子的作用表现为相互吸引D.嫡值越大，表明系统内分子运动越无序E.分子运动的平均动能可能为零，瞬时速度不可能为零【参考