2023届高考物理一轮总复习-热力学定律卷含解析

2023届高中物理高考备考一轮总复习

热力学定律专题复习卷

一、单选题（共7题）

1.一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功4J,气体内能减少12J,则在该过程

中（）

A.气体放热8JB.气体吸热8JC.气体吸热16JD.气体放热16J

2.下列说法正确的是（）

A.液体分子的无规则运动称为布朗运动

B.液晶光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

C.温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能不同

D.物体对外做功，物体内能一定减小

3.下列说法正确的是（）

A.液体不浸润固体的原因是附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏

B.运送沙子的卡车停于水平面，在缓慢卸沙的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间

势能，则胎内气体对外界放热

C.叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果

V

D.某气体的摩尔体积为匕每个分子的体积为％，则阿伏加德罗常数可表示为

4.如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为，”的活塞密封一部分理想气体，活塞导热良好且能无

摩擦地滑动，容器的横截面积为S,将整个装置放在大气压强恒为力的空气中，开始时气体的温度为"，

活塞与容器底的距离为瓦，当环境温度变化时，气体从外界吸收热量。后，活塞缓慢上升d后再次平衡。

下列判断正确的是（）

7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

C.外界没有对气体做功

D.气体从外界吸收了热量

二、多选题（共5题）

8.关于热传导的方向性，下列说法正确的是（）

A.热量能自发地由高温物体传给低温物体

B.热量能自发地由低温物体传给高温物体

C.在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体

D.热量不可能从低温物体传给高温物体

9.一定质量的理想气体状态变化如图所示，则（）

A.状态仇c的内能相等

B.状态a的内能比状态6、c的内能大

C.由。到b的过程中气体向外界放热

D.由b到c的过程中气体一直向外界放热

10.如图所示，一个壁厚可以不计的导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，内部封有一定质量的理想气

体。已知外界大气压强为尸，活塞不漏气，活塞与气缸间的摩擦不计.现用水平外力/作用于活塞杆，使

活塞缓慢地向右移动，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是。

A.气体分子平均动能增加

B.气体一定从外界吸热

C.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

D.利用此气体的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出气体分子体积

E.气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减小

II.下列说法中正确的是。

A.PM25是指空气中直径等于或小于2.5〃n的悬浮颗粒物。当无风时其在空中做无规则运动，这间接地

反映了空气分子运动的无规则性

B.液体表面层的分子间距比液体内部的分子间距大

C.晶体在熔化过程中吸收热量但温度保持不变，内能也保持不变

D.封闭容器中的气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关

E.涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，是不可逆的

12.带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体，其状态变化如图所示。气体开始处于状态A,由过程Af8

到达状态8,其内能减小了E,后又经过程到达状态C。设气体在状态A时的压强、体积和温度分

别为幺、吟和在状态8时的体积为匕，状态C时的温度为心。则下列说法正确的是（）

-V

（JZ

TV

B.气体在状态8时的温度及=-^

C.4-8过程中，气体放出的热量（匕一%）+E

D.过程中，气体放出的热量。=以（％-匕）—E

三、解答题（共4题）

13.《科学美国人》杂志刊登了一篇题为“地球的能量资源”的文章，提供了到达地球表面的太阳辐射的几个

主要去向的一些数据，如下表所示。请选用表中数据计算：

（1）地球对太阳能的利用率是多少？

(2)每年按365天计算，有多少太阳能通过光合作用转化为化学能?

每秒直接反射的每秒以热能方式离每秒水循环的能大气流动的能量光合作用的能量

能量且开地球的能量当量E3%

l3

5.2xlOkJ8.1x1013kj4x1013kl3.7x10"kJ4xlO'°kJ

14.太阳是个巨大的能源，其总辐射功率为3.8xl()23kW,即每秒钟向周围空间辐射的热量相当于1.3xlO”kg

标准煤完全燃烧时放出的能量。你能算出这些能量为多少J?这些能量能使多少质量的水的温度从15℃升

高到55℃?

15.一定质量的理想气体经历了如图所示的ABCD4循环，pk小山、匕均为已知量.已知4状态的温

完成一个循环，外界对气体做功多少;

(3)完成一个循环，气体与外界交换的热量。.

16.一定质量的理想气体从状态A变化到状态8,再变化到状态C,其状态变化过程的。-V图象如图所

示。已知该气体在状态A时的温度为27°C。摄氏温度与热力学温度的关系为：T=/+273K,则:

(1)该气体在状态B,C时的温度分别为多少摄氏度？

(2)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？

1kp/(xm5Pa)

3--/

2

,,BC

1—--------------►,

0123F7(xlO-2m3)

参考答案

1.A

【详解】

根据热力学第一定律可知

\U=Q+W

所以

Q=AC7-lV=-12-(-4)=-8J

A正确。

故选Ao

2.B

【详解】

A.悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项A错误；

B.液晶光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，选项B正确；

C.温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同，平均速率不同，选项C错误；

D.物体对外做功，若物体吸热，则物体内能不一定减小，选项D错误。

故选B„

3.A

【详解】

A.液体不浸润固体的原因是因受到固体分子的吸引比较弱，附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏，

在附着层内就出现与表面张力相似的收缩力，这时附着层有缩小的趋势，形成不浸润现象，A正确；

B.在缓慢卸沙时，若车胎不漏气，胎内气体的压强减小，温度不变，由玻意耳定律pV=C,可知气体体积

增大，对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体从外界吸热，B错误；

C.叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用的结果，C错误；

V

D.某固体或液体的摩尔体积为匕每个分子的体积为人,则阿伏伽德罗常数可表示为NA=7,而气体分

子所占据的空间，要远大于分子的实际体积，因此对某气体的阿伏伽德罗常数不能用此式表示，D错误。

故选A。

4.D

【详解】

对活塞进行受力分析可得

pnS+mg=pS

可得封闭气体的压强

P=P。+震

A.由于气体发生等压变化，气体膨胀，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，对外做功的值小于

Q，A错误；

C.气体发生等JE变化，可得

%S_(4+，)S

--

XTt

因此温度升高了

△7=7；-"="，

%

C错误；

B.温度升高后对外做的功

W=pSd=(p()S+mg)d

B错误；

D.根据热力学第一定律，内能增加量

AU=Q-W=Q-(p0S+mg)d

D正确。

故选D。

5.C

【详解】

A.d-a的过程为等容过程，由查理定律

正=包

可得此过程温度降低，故A错误。

B.在p-V图象中图线与V轴所夹面积表示气体做功，所以在〃一〃过程外界对气体做的功小于在c-d过

程气体对外界做的功，故B错误。

C.在。一方的过程中，由于该过程绝热，故外界对其做的功全部用于增加内能。故C正确。

D.b-c的过程为等容过程，由查理定律可知，温度升高压强变大，故D错误。

故选Co

6.B

【详解】

A.因为右室的压强小，拔出锁钉后，活塞向右移动，右室气体体积减小，外界对气体做功，而气体的温

度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，右室气体放出热量，A错误；

B.因为左室的压强大，拔出锁钉后，活塞向右移动，左室气体体积增大，气体对外做功，而气体的温度

不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律，左室气体吸收热量，B正确；

C.左室气体体积增大，右室气体体积减小，所以左室气体对右室气体做正功，C错误；

D.左室气体温度不变，分子的平均动能不变，分子平均速率不变，D错误。

故选B。

7.A

【详解】

A.由理想气体状态方程

&C

T

可知气体在温度不变的条件下压强增大，则气体体积减小，密度将增加，故A正确；

B.温度是气体分子平均动能的标志，温度不变，所以气体分子的平均动能不变，故B错误；

CD.体积减小，说明外界对气体做功。温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律

AU=Q+W

可判断气体一定向外界释放热量，故CD错误。

故选A。

8.AC

【详解】

在有外界帮助的情况下(如电流做功)，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量能自发地从高温物体

传给低温物体，AC正确。

故选AC。

9.ABC

【详解】

A.根据理想气体状态方程比=(7结合图像可知，状态氏c的温度相同，故内能相等，A正确；

T

B.根据理想气体状态方程处=(7结合图像可知，状态。的温度比状态反。的温度高，故状态a的内能

T

比状态8、c的内能大，B正确；

C.由。到。的过程中，温度降低，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可

知气体向外界放热，c正确；

D.据A项分析可知状态氏c的内能相等，由6到c的过程气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学

第一定律可知，整个过程从结果来看气体从外界吸热，故不可能一直向外界放热，D错误；

故选ABCo

10.BCE

【详解】

A.汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，故

A错误；

B.温度保持不变，气体内能不变，但气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，

故B正确；

C.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以

此过程不违反热力学第二定律，故C正确；

D.仅用此气体的摩尔质量和密度可以算出气体的摩尔体积，但是气体分子之间间距远大于分子直径，所

以不能计算出气体分子体积，故D错误；

E.因温度不变，气体的体积增大，压强减小，所以气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减小，故E

正确。

故选BCE。

11.ABE

【详解】

A.PM2.5颗粒在空气中做布朗运动，故反映了气体分子的运动特点，故A正确。

B.由于蒸发，液体表层的分子较液体内部稀疏，其分子间距较大，故而液体表面有收缩的趋势，故B正

确。

C.晶体熔化时有熔点，即温度不变，故分子平均动能不变。晶体熔化过程吸收的热量转化成液态的分子

势能，故晶体内能增加，故C错误。

D.根据分子动理论对压强的微观解释可知，封闭气体分子的碰撞频率不仅与分子数有关，还和每个分子

单位时间内的平均碰撞次数有关，故D错误。

E.由热力学第二定律可知，宏观自然发生的热现象都是不可逆的，故E正确。

故选ABE„

12.AC

【详解】

AB.根据理想气体状态方程可得

P八一.PBVB

TATB

4f8过程中，气体做等温变化，所以

T工M

厂匕

选项A正确，B错误；

CD.ArB过程中内能减小了E,根据热力学第一定律有

-E=W+Q=PA(VA-VB)+Q

解得

Q=-[p,(匕-%)+可

即过程中，气体放出的热量。=必(%-%)+£,选项C正确，D错误。

故选AC。

2,

13.(1)7=23%；(2)AE,t=1.26X10J

【详解】

(1)地球获得太阳能的途径有水循环和光合作用两种，每秒获得的太阳能

=(4xlOl3+4xlOlo)kJ=4.OO4xlOl3kJ

而每秒射向地球表面的太阳能是

4

E总=Et+E2+E,+E4+£5=1.73X10'kJ

所以，地球对太阳能的利用率

E4.004xlO13kJ…

n=——=-----------------x100%=23%

备1.73x1（严kJ

(2)每年365d通过光合作用将太阳能转化为化学能

△E北=4x10"x365x24x60x60kJ=1.26xlO2,J

14.3.8xlO26J;2.26x1021kg

【详解】

太阳每秒钟向周围空间辐射的热量为

g=Pr=3.8xlO26J

由

Q=cni\T

可得，

2

m=&=kg=2.26xl0'kg

CAT4.2X103X40

15.（1）普%⑵（4-2）（%-K）；（3）C-XV%-K），气体吸热

【详解】

①设状态C的温度为Tc,根据理想气体状态方程得：乎=毕

解得TC=py'T)；

②由C到D过程与由A到B过程气体体积不变，气体不做功，

从B到C过程气体对外做功，WBC=-p2(V2—Vi)

从D到A过程外界对气体做功WDA=P1(V2-Vi)

全过程有外界对气体做功W=WBC+WDA=(p|-P2)(V2-V,)

③由热力学第一定律