2022届高考物理一轮复习热学---热力学三大定律基础过关（2）

2022届高考物理一轮复习热学---热力学三大定律基础过关（2）

练习

一、单选题，共10小题

1．一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，用W1表示外界对气体做功，W2表示气体对外界做功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则整个过程一定有（　　）

A．Q1-Q2=W2-W1 B．Q1=Q2 C．W2=W1 D．Q1>Q2

2．下列说法正确的是（　　）

A．一定量的气体吸收热量，其内能一定增大

B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快

C．太空中水滴呈现完美球形是由于液体重力的作用

D．分子间作用力等于零（），此时分子势能最小

3．对于实际的气体，下列说法正确的是（   ）

A．气体的内能包括气体整体运动的动能

B．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它遵循热力学第二定律

C．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现

D．两个分子间势能可能随这两个分子间距离减小而减小

4．下列说法中正确的是（　　）

A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将内能转化为机械能

B．抽香烟的人周围烟雾缭绕，可以说明分子在不停地做无规则运动

C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从丝绸转移到玻璃捧，因而玻璃棒带正电

D．高压锅运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高的原理

5．如图所示，一定质量的理想气体从状态a（p0、2V0、T0）依次经热力学过程a→b、b→c、c→a后又回到状态，下列说法中正确的是（   ）

A．b→c过程中，气体的内能不变

B．c→a过程中，气体一直吸收热量

C．气体在状态a的温度比在状态b的温度低

D．a→b→c→a过程中，外界对气体做的功等于图中△abc的面积

6．用水壶在地球表面不同的位置将1千克的水加热吸收的热量后，它的温度在下列给出的四个温度中，最多有几个可能温度（　　）

（水的比热容：）

①   ②    ③     ④

A．1 B．2 C．3 D．4

7．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）

A．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能变大

B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律

C．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动

D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子势能增大

8．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．该气体放出热量时，其内能一定减少

B．该气体膨胀对外做功时，其内能一定减少

C．该气体吸收热量同时对外膨胀做功，其内能可能增加

D．该气体放出热量同时膨胀对外做功，其内能可能不变

9．气闸舱是空间站中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示．座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空．航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　）

A．气体膨胀做功，内能减小

B．气体从外界吸收热量

C．气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少

D．一段时间后，A内气体的密度可以自发地恢复到原来的密度

10．如图所示，一定质量的理想气体从状态a（p0、2V0、T0）依次经热力学过程a→b、b→c、c→a后又回到状态，下列说法中正确的是（   ）

A．b→c过程中，气体的内能不变

B．c→a过程中，气体一直吸收热量

C．气体在状态a的温度比在状态b的温度低

D．a→b→c→a过程中，外界对气体做的功等于图中△abc的面积

二、多选题，共3小题

11．下列关于热力学定律的理解正确的是（　　）

A．热量不可能从低温物体传到高温物体

B．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡

C．物体的摄氏温度变化了 ，其热力学温度变化了1 K

D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律

E.一辆空载的卡车停于水平地面，在缓慢装沙的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向外界放热

12．如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图中从a到b的直线所示。在此过程中（　　）

A．气体内能一直增加 B．气体温度一直降低

C．外界一直对气体做功 D．气体一直从外界吸热

13．如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在与缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F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．每个气体分子的速率都不变

B．气体压强减小

C．水平外力F逐渐变大

D．气体内能减少

E.气体吸收热量

三、填空题，共4小题

14．热力学第二定律常见的表述有两种：

第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；

第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。

图a是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图b、根据你的理解，热力学第二定律的实质是___________。

15．判断下列说法的正误．

（1）热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．（____）

（2）做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．（____）

（3）在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．（____）

（4）热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递．（____）

16．一定质量的理想气体，从状态经循环后又回到状态，其变化过程的图像如图。若状态时的气体压强为，则过程中，气体___________（填“吸热”或“放热”）；过程中，气体内能___________（填“增大”、“减小”或“不变”）；过程中，外界对气体做功做功大小___________。

17．封闭汽缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B再变化到状态C，其体积V随热力学温度T变化的关系图象如图所示，气体在状态B时的温度T2＝________K。气体在从状态A变化到状态B的过程中吸收热量Q1＝240J，对外做功为W＝100J．则气体由状态B变化到状态C的过程中，气体向外传递的热量Q2＝________J。

四、解答题，共4小题

18．如图所示，导热性能良好的圆柱形汽缸开口竖直向上放在水平地面上，质量、横截面积的活塞下封闭着一定质量的理想气体。开始时缸内气体的热力学温度，活塞下表面到汽缸底部的距离。现对汽缸缓慢加热，使活塞上升，此后停止加热并将活塞固定，使缸内气体的热力学温度缓慢降低到。取重力加速度大小，外界大气压强恒为，不计一切摩擦。求：

（1）刚停止加热时缸内气体的热力学温度；

（2）整个过程缸内气体吸收的热量。

19．如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为，开始压缩时气缸内气体的体积为，温度为，压强为，气体可视为理想气体。

（1）若气体被压缩后的温度为，则被压缩后压强为多大？

（2）上述压缩过程中，气体传递给气缸的热量为，则气体内能的变化量是多少？

20．如图所示，一根两端开口、横截面积为S、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，活塞下封闭着长的气柱，气体的温度为，外界大气压取。求：

（1）若在活塞上放一个质量为m的砝码，保持气体的温度不变，平衡后气柱为多长；

（2）若保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热，使其温度升高到T，气体吸收的热量为Q。则气体的内能增加多少。

21．如图所示，下端开口的圆柱形容器（导热性能良好）竖立在水面上，其上部封闭有一定质量的理想气体。当环境温度为T1时，容器底部与水面间的高度差为h1，容器内外水面间的高度差为h2；当环境温度升高到T2（未知）时，容器上升的高度为h，此过程中气体从环境中吸收的热量为Q。容器的横截面积为S，已知大气压强始终保持p0不变，水的密度为ρ，当地的重力加速度为g。求：

（1）容器内部气体压强p；

（2）环境温度T2；

（3）环境温度从T1升高到T2过程中，气体内能的变化量。

参考答案

1．A

【详解】

由于从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态，根据热力学第一定律，可知

整理可得

Q1-Q2=W2-W1

故选A。

2．D

【详解】

A．根据热力学第一定律知，一定量的气体吸收热量，若气体同时对外做功，其内能可能减小，A错误；

B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，B错误；

C．太空中水滴呈现完美球形是由于失重状态下液体的重力全部用来提供向心加速度，液体表面张力作用使液体的表面积最小化，C错误；

D．由分子间作用力的变化规律可知，当分子间作用力等于零（），此时分子势能最小，D正确。

故选D。

3．D

【详解】

A．气体的内能包括所有分子做无规则热运动的动能和势能之和，故A错误。

B．冰箱遵循热力学第二定律的原因是消耗了电能，不是因为使热量从低温物体传递到高温物体，故B错误。

C．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性．故C错误。

D．当分子间引力和斥力大小相等时，分子势能最小，设此时的间距为r0，当分子间距大于r0时，分子间势能随这两个分子间距离减小而减小，故D正确。

故选D。

4．D

【详解】

A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将机械能能转化为内能，A错误；

B．缭绕的烟雾内是固体小颗粒的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，B错误；

C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，因而玻璃棒带正电，C错误；

D．高压锅是封闭的，上方气体在有限的空间越来越多且温度越来越高，压强越来越大，运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高，D正确。

故选D。

5．B

【详解】

A. b→c过程中，体积不变，压强变小，温度降低，内能减小，故A错误。

B. c→a过程中，压强不变，体积变大，气体对外做功，温度也升高，内能增加，依据热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故B正确。

C. 由，有

由于

所以

Ta=Tb

故C错误

D. 图中面积微元

图中△abc的面积表示外界对气体做的功的，故D错误。

故选B。

6．B

【详解】

若水吸收的热量全部用来增加内能，根据

可得

而水在标准状况下的沸点为，而且随着压强的减小，沸点降低，在高山上，压强会小于一个大气压，因此沸点可能为，而在地面上，压强为一个大气压，沸点为。

故选B。

7．D

【详解】

A．一定量的理想气体发生绝热膨胀时，根据热力学第一定律，气体对外做功，而没有吸收热量，因此内能减小，A错误；

B．气体分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律，B错误；

C．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动，是由于气流运动带动尘埃运动，不是布朗运动，C错误；

D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，D正确。

故选D。

8．C

【详解】

A．由可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，该气体放热，，但做功未知，所以内能不一定减少，故A错误；

B．该气体对外做功，，但未知，所以内能不一定减少，故B错误；

C．该气体吸收热量，，同时对外做功，，可能是正值也可能是负值，所以内能可能增加，故C正确；

D．该气体放出热量，，同时对外做功，，所以，即气体内能一定减少，故D错误。

故选C。

9．C

【详解】

AB．气闸舱B内为真空，打开阀门K，A中的气体进入B的过程中A内的气体自由扩散，对舱壁不做功，同时系统对外界没有热交换，根据热力学第一定律

可知气体内能不变，AB错误；

C．气体体积增大，温度不变，气体分子的密集程度减小，气体分子单位时间对A舱壁单位面积碰撞的次数减少，C正确；

D．根据熵增加原理可知，B中气体不能自发地全部退回到中，即A内气体的密度不可能自发地恢复到原来的密度，D错误。

故选C。

10．B

【详解】

A. b→c过程中，体积不变，压强变小，温度降低，内能减小，故A错误。

B. c→a过程中，压强不变，体积变大，气体对外做功，温度也升高，内能增加，依据热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故B正确。

C. 由，有

由于

所以

Ta=Tb

故C错误

D. 图中面积微元

图中△abc的面积表示外界对气体做的功的，故D错误。

故选B。

11．BCE

【详解】

A．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，如电冰箱，A错误；

B．达到热平衡的条件是温度相等，则可知如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，B正确；

C．由

得知

即热力学温度的变化总等于摄氏温度的变化，C正确；

D．空调机作为制冷机使用时，空气压缩机做功，要消耗电能，制冷过程不是自发进行的，制冷时将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作遵守热力学第二定律，D错误；

E．在卡车装沙的过程中胎内气体经历了一个温度不变，压强增大的变化，由理想气体状态方程可知，气体体积变小，故外界对气体做正功；胎内气体内能不变，外界又对气体做正功，根据能量守恒定律，胎内气体向外界放热，E正确。

故选BCE。

12．AD

【详解】

A．由图可知气体的PV一直增加，由理想气体状态方程

知气体温度一直增加，故A正确；

B．一定量的理想气体内能只与温度有关，温度一直增加，气体的内能一直增加，故B错误；

CD．体积增大，气体一直对外做功，即外界一直对气体做负功，气体内能一直增加，根据热力学第一定律

可知气体一直从外界吸热，故D正确，C错误。

故选AD。

13．BCE

【详解】

A．封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，不是每个分子速率不变，A错误；

BC．随着活塞缓慢向右运动，气缸内部体积变大，根据玻意耳定律可知，在等温膨胀过程，体积变大，则压强变小，随着内外压力差变大，故外力F也逐渐变大，BC正确；

D．封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，气体分子势能不计，故内能不变，D错误；

E．根据热力学第一定律

内能不变，气体膨胀，对外做功，即

故

吸热，E正确。

故选BCE。

14．见解析

【详解】

第二种表述：热机从热源吸收热量，一部分用于做功，一部分会传给其周围的低温物体，则示意图b如下图

实质：一切与热现象有关的宏观过程在自发进行时都具有方向性，或一切与热现象有关的宏观自然过程在进行时都具有方向性。

15．错误    正确    错误    错误   

【详解】

略

16．吸热    增大       

【详解】

[1]，温度不变，内能不变，,体积增大，气体对外做功，,根据热力学第一定律

可知，即气体吸热；

[2] ，体积不变，气体不做功，，温度升高，内能增大；

[3] ，体积与温度的比值不变，做等圧変化，气体做功为

17．600    140   

【详解】

[1]AB延长线过原点，即AB过程的V与T成正比，故A到B过程为等压过程，对A到B的过程运用盖－吕萨克定律可得

代入图象中的数据可得气体在状态B时的温度

[2]因为气体是一定质量的理想气体，而一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，因为

所以A与C的内能相同，故A到B内能的增加量等于B到C内能的减小量，即

根据热力学第一定律可得

A到B过程气体对外做功，故

又已知

可得

根据热力学第一定律可得

B到C为等容过程，故

所以

故气体向外放出的热量为140J。

18．（1）；（2）

【详解】

（1）缸内气体在加热过程中做等压变化，有

解得

（2）设缸内气体的压强为，有

缸内气体加热过程中对外界做的功

在缸内气体的热力学温度从降低到的过程中，气体不做功，即

整个过程缸内气体的内能变化

根据热力学第一定律有

解得

19．（1）；（2）

【详解】

(1)根据理想气体状态方程有

解得

(2)压缩过程活塞对气体所做的功

根据热力学第一定律有

20．(1) ；(2)

【详解】

(1) 在活塞上放一个质量为m的砝码，保持气体的温度不变，平衡后，根据平衡关系可得，气体压强为

由等温变化的状态方程

可得

(2)保持砝码的质量不变，对气体缓慢加热，为等圧变化，活塞始终处于平衡，由等圧变化方程

可得

气体对外做功为

则气体的内能增加

21．（1）；（2）；（3）

【详解】

(1)对容器内水面上的“某一液片”分析可得

(2)对容器底部受力分析得

mg+p0S=pS

因大气压强p0、容器质量m均不变，可知容器内部气体压强p不变，即T1到T2过程为等压膨胀过程，由盖吕萨克定律有

可得

(3)该过程中外界对气体所做的功

由热力学第一定律可得