高考物理新力学知识点之热力学定律真题汇编及答案解析

高考物理新力学知识点之热力学定律真题汇编及答案解析一、选择题1．下列说法正确的是（）A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度、气体的重力都有关D．熵值越大，代表系统分子运动越无序2．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点，以下说法不正确的是A．从状态d到c,气体体积增大，气体对外做功B．从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功C．从状态a到d,内能增加，气体从外界吸热D．从状态b到a，内能增加，气体对外界放热3．给一定质量、温度为的水加热，在水的温度由上升到的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在相互作用的势能在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的关于这个问题的下列说法中正确的是A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功4．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5．下列说法正确的是A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越明显B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气6．某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过程中()A．气体对外界做功，温度降低 B．外界对气体做功，内能增大C．气体内能不变，体积增大 D．气体压强减小，温度升高7．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8．下列说法正确的是A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．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D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的9．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10．如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少11．下列过程中可能发生的是()A．某种物质从高温热源吸收20kJ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12．一定量的理想气体，从状态开始，经历、、三个过程，其图象如图所示，下列判断正确的是（）A．过程气体吸收的热量大于内能的增加B．过程气体吸收的热量全部用于对外做功C．过程外界对气体做的功大于放出的热量D．过程的体积变化量大于过程的体积变化量13．一定质量的理想气体，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15．一定质量的理想气体，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．如图所示为一定质量的理想气体状态的两段变化过程，一个从c到b，另一个是从a到b，其中c与a的温度相同，比较两段变化过程，则（）A．c到b过程气体放出热量较多 B．a到b过程气体放出热量较多C．c到b过程内能减少较多 D．a到b过程内能减少较多18．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、cd、de四个过程到达状态e，其中ba的延长线经过原点，bc连线与横轴平行，de连线与纵轴平行。下列说法正确的是（）A．ab过程中气体分子热运动平均动能增加B．bc过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变C．cd过程中气体从外界吸热小于气体内能增量D．de过程中气体对外放出热量，内能不变19．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Va、Vb，温度分别为Ta、Tb，则下列正确的是（）A．Va=Vb，Ta=Tb B．VaVb，Ta=TbC．VaVb，TaTb D．Va=Vb，TaTb20．下列说法正确的是（）A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能C．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律21．“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词，“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量，下列说法正确的是（）A．因为能量守恒，所以不要节约能源B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C．人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造22．如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距气缸右端的距离为0.2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为（）A．400J B．1200J C．2000J D．2800J23．如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。对于这个变化过程，下列说法中正确的是（）A．从状态A到状态B的过程，气体放出热量B．从状态A到状态B的过程，气体分子热运动的平均动能在减小C．从状态B到状态C的过程，气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加D．从状态B到状态C的过程，气体吸收热量24．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25．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【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】A．把气体中分子速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体的由于碰撞等原因，仍然会出现速率大于v的分子；故A错误；B．温度高的物体的分子平均动能一定大，而内能与物体的温度、体积和物质的量有关，所以温度高的物体内能不一定大。故B错误；C．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的，压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关。故C错误；D．微观状态的数目是分子运动无序性的一种量度，由于越大，熵也越大，那么熵自然也是系统内分子运动无序性的量度，所以熵越大，代表系统分子运动越无序，故D正确。故选D。2．D解析：D【解析】【详解】A项：从状态d到c，气体温度不变，压强减小，由公式可知，体积增大，气体对外做功，故A正确；B项：由图示图象可知，a到b过程p与T成正比，是等容变化，则，从c到是等压变化，由等压变化可知，体积减小，即，则，从c到b过程体系积减小，外界对气体做功，故B正确；C项：从状态a到d，压强不变，温度升高，内能增大，由公式可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确；D项：从状态b到a为等容变化，温度升高，内能增大，由公式可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。3．D解析：D【解析】【分析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大；在水反常膨胀的过程中，所有水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功．【详解】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能最大；由题意，在水反常膨胀的过程中，虽然体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功，即吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功，ABC错误D正确．【点睛】明确温度是分子平均动能的标志，注意是大量分子的统计规律；分子之间的相互作用力对分子做负功，水分子间的总势能增大；分子之间的相互作用力对分子做正功，水分子间的总势能减小，与弹簧的弹性势能与弹力做功的关系是相似的．4．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，则由热力学第一定律可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。故选D。5．B解析：B【解析】【详解】液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，越容易达到平衡，布朗运动越不明显；故A错误；用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积，选项B正确；温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，选项C错误；冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能；故D错误；6．A解析：A【解析】【分析】【详解】在气球破裂过程中，体积增大，属于气体对外做功；由于气球破裂过程的时间比较短，气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，温度降低，根据理想气体状态方程可知气体压强减小；A.气体对外界做功，温度降低与分析相符，故选项A符合题意；B.外界对气体做功，内能增大与分析不符，故选项B不合题意；C.气体内能不变，体积增大与分析不符，故选项C不合题意；D.气体压强减小，温度升高与分析不符，故选项D不合题意；7．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8．D解析：D【解析】A、根据开尔文的描述可知：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A错误；B、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，即违反了热力学第二定律，故B错误；C、热量不能自发的从低温传递到高温物体，但是引起其它变化时，可以从低温传递到高温物体，如开动冰箱的压缩机，可以使热量从低温传递到高温，故C错误；D、在产生其它影响的情况下，可以从单一热源吸收的热量全部变成功，故D正确．点睛：本题考查了学生对热力学第二定律的理解，概念性强，理解起来比较抽象，学生可以通过生活中的实例来加深理解．9．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分子间的距离和分子力的关系10．C解析：C【解析】右侧为真空，气体自由膨胀做功“没有对象”，当然不做功，根据热力学第一定律有：，做功W=0，因为是绝热容器，所以没有热交换即：Q=0，因此内能不变，理想气体，内能由温度决定，所以温度不变，故ABD错误，C正确；故选C．【点睛】理想气体，内能由温度决定，内能不变，温度也就不变的；理解和掌握、Q、W的符号法则是正确应用热力学第一定律解答问题的关键．11．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．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，，但气体压强减小，由理想气体方程可知V增大，气体对外做功，W<0，由可知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，，故过程的体积变化量等于过程的体积变化量，故D错误。故选B。13．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．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】【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．B解析：B【解析】【分析】【详解】CD．到过程与到过程理想气体的温度降低相同，所以内能减少相同，故CD错误；AB．到过程压强不变，气体温度降低，气体体积减小，外界对气体做功，；到过程气体体积不变，外界对气体不做功，，根据热力学第一定律可知到过程气体放出热量较多，故B正确，A错误。故选B。18．A解析：A【解析】【分析】【详解】A．ab过程气体温度升高，分子平均动能增大，故A正确。B．bc过程温度升高，压强不变，则气体分子平均动能增大，为保持压强不变，单位时间内气体分子与器壁碰撞次数应减少，故B错误；C．cd过程气体体积增大，故对外做功，又温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量且大于内能增量，故C错误；D．de过程气体体积增大，对外做功，因温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，故D错误。故选A。19．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，亦即故ABD错误，C正确。故选C。20．C解析：C【解析】【分析】【详解】A．虽然能量守恒，但的有些能量是可利用的，有些是不容易利用的，因