2022届高考物理一轮复习热学---热力学三大定律基础过关

2022届高考物理一轮复习热学---热力学三大定律基础过关

练习

一、单选题，共10小题

1．如图所示，直立容器内有一薄层隔板，把容器分成体积相等的两部分A和B，A中气体的密度较小，B中气体的密度较大。若抽去隔板，加热容器，使A、B两部分气体均匀混合，设在此过程中气体共吸热Q，气体内能增量为，不考虑散热损失，则（　　）

A． B． C． D．无法比较与Q的大小关系

2．下列说法中正确的是（　　）

A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动

B．一切晶体的所有物理性质都具有各向异性

C．热量不能从低温物体传到高温物体

D．浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象，浸润液体在细管内上升，不浸润液体在细管内下降

3．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，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中（　　）

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，内能减少

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

4．下列说法正确的是（　　）

A．物体放出热量，其内能一定减少

B．外界对物体做功，其内能一定增加

C．物体吸收热量同时对外做功，其内能一定减少

D．物体吸收热量且外界对物体做功，其内能一定增加

5．如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B再变化到状态C，其中状态A到状态B过程为等压变化过程，状态B到状态C过程为等容变化过程，A、C两个状态处在同一条双曲线上，则下列说法正确的是（　　）

A．状态A到状态B过程，气体放出热量

B．状态A到状态B过程，气体对外做功，内能增加

C．状态B到状态C过程，气体内能增加

D．状态A到状态B，再到状态C过程，气体分子的平均动能先减小后增大

6．下列说法正确的是（　　）

A．液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离

B．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，分子平均动能减小

C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的

D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能

7．关于热力学第二定律，下列表述中正确的是（　　）

A．物体可以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

B．热传递是有方向性的

C．不可能使热量从低温物体传到高温物体

D．第二类永动机是可以制成的

8．如图所示为某品牌的气压式电脑椅，其主要构造是由汽缸和活塞及气缸内的封闭气体组成，气缸及活塞为导热材料制成。人坐下时，向下压活塞，使气体体积减小；人离开椅子后，汽缸内的气体体积增大将椅子顶起。假设汽缸内的气体可视为理想气体，周围环境温度及大气压强恒定，则下列说法正确的是（　　）

A．人迅速坐下时，缸内气体的温度一定不变

B．人坐在椅子上不动，当环境温度降低，气体的压强将减小

C．人离开椅子后，足够长时间内，汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量

D．人离开椅子后，气缸内气体吸收的热量一定比对外做的功少，否则违背了热力学第一定律

9．关于物理学的发展历史，下列说法正确的是（　　）

A．第二类永动机不能实现正是能量守恒定律的又一种表述

B．伽利略首先对自由落体运动进行了系统的研究，并测出了自由落体加速度

C．经典力学既适用于宏观低速运动的物体，也适用于高速运动的微观粒子

D．牛顿首先利用万有引力定律测出了地球的质量

10．下列说法正确的是（　　）

A．多晶体和非晶体都没有固定的熔点

B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体

C．影响人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汽压的差距

D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小

二、多选题，共3小题

11．下列说法正确的是（　　）

A．分子间距离减小时分子势能一定减小

B．处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果

C．一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热

D．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大

E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器的内壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多

12．如图所示是一定质量的理想气体的p—T图象，按图示箭头从状态a变化到状态b，再变化到状态c。下列说法正确的是（　　）

A．a→b的过程中，理想气体从外界吸热

B．a→b的过程中，理想气体分子的平均动能减小

C．a→b→c的过程中，理想气体的体积先增大后减小

D．b→c的过程中，理想气体对外界做功

E.b→c的过程中，理想气体的内能增大

13．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内看做理想气体。则上升过程中，以下说法正确的是（　　）

A．气泡内气体对外界做功

B．气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小

C．气泡内气体温度升高导致放热

D．气泡内气体的压强可能不变

三、填空题，共4小题

14．一定量的理想气体从状态开始，经历、、三个过程回到原状态，其图像如图所示。则过程中气体一定___________（选填“吸热”或“放热”），过程中容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定___________（选填“减小”或“增大”），、过程中，压强逐渐___________（选填“减小”或“增大”）。

15．如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的图像，已知A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，气体对外做功为250J，则由B→C的过程中，气体温度_______（选填“升高”或“降低”），对外做功_______J，放出热量______J（大气压p0取1.0×105Pa）。

16．如图，一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，已知状态A的压强为，则状态B的压强___________；B到C过程中气体___________（选填“吸热”“放热”或“与外界无热交换”）．

17．一定量的理想气体从状态a变化到状态b，再变化到状态c，再回到状态a，该过程的图线如图所示，则气体从状态a变化到状态b过程内能______（填“增大”、“减小”或“不变”）；气体从状态b变化到状态c过程温度____________（填“升高”、“降低”或“不变”），气体从状态c变化到状态a过程_______（填“吸收”、“放出”或“不吸收也不放出”）热量。

四、解答题，共4小题

18．如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射．

①这三种方式在传递能量时有什么共同点？

②热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？

19．导热气缸内用光滑轻质活塞密封一定质量的理想气体，初状态的温度为，体积，气缸内压强。现保持气体压强不变，将环境温度缓慢降低至，求：

（1）末状态气体的体积；

（2）从初状态至末状态外界对气体做的功。

20．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。

21．如图，一定质量的理想气体经历了的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135J，外界对气体做了90J的功。已知状态A时气体的体积。求：

（1）从状态A到状态的过程中，气体与外界热交换的热量；

（2）状态A时气体的压强。

参考答案

1．B

【详解】

由于A中气体的密度较小，B中气体的密度较大，混合均匀后整体重心升高，重力势能变大，由能量守恒可知

即

故选B。

2．D

【详解】

A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动，选项A错误；

B．多晶体表现为各向同性，单晶体的物理性质表现为各向异性，单不是说单晶体的所有物理性质都具有各向异性，选项B错误；

C．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，但是要引起其他的变化，选项C错误；

D．浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象，浸润液体在细管内上升，不浸润液体在细管内下降，选项D正确。

故选D。

3．C

【详解】

气体在真空中自由膨胀时，对外不做功，又因为该过程绝热，由热力学第一定律

知气体内能不变，温度不变，因而C正确,ABD错误。

故选C。

4．D

【详解】

A．物体放出热量，若外界对物体做功，则物体的内能不一定减少，选项A错误；

B．外界对物体做功，若物体放热，则其内能不一定增加，选项B错误；

C．物体吸收热量同时对外做功，若吸收的热量大于对外做功，则其内能增加，选项C错误；

D．物体吸收热量且外界对物体做功，其内能一定增加，选项D正确。

故选D。

5．B

【详解】

AB．状态A到状态B过程，气体压强不变，体积变大，则温度升高，气体对外做功且内能增加，可知气体吸收热量，选项A错误，B正确；

C．状态B到状态C过程，气体体积不变，压强减小，则温度降低，则气体内能减小，选项C错误；

D．状态A到状态B，再到状态C过程，气体的温度先升高后降低，则气体分子的平均动能先增大后减小，选项D错误。

故选B。

6．A

【详解】

A．液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，选项A正确；

B．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，温度升高，则分子平均动能增大，选项B错误；

C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以即使随着人类科学技术的进步，第二类永动机也不可能研制成功，选项C错误；

D．根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到百分之百，即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终也不可能实现内能完全转化为机械能，选项D错误。

故选A。

7．B

【详解】

A．热力学第二定律的内容的一种表述为：不可能从单一热源吸收热量，完全用来对外做功而不产生其它影响，A错误；

B．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，热传递只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，B正确；

C．热量不能自发地由低温物体传到高温物体，而有外力干预时，热量就能从低温物体传到高温物体，如冰箱、空调，C错误；

D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故第二类永动机不可能制成，D错误。

故选B。

8．C

【详解】

A．人迅速坐下时，外界对气体做功，气体还没来得及与外界充分发生热量交换，所以缸内气体的温度可能升高，故A错误；

B．人坐在椅子上不动，由人处于平衡状态，可知气体的压强不发生变化，故B错误；

CD．人离开椅子后，经过足够长时间，气体的温度和外界温度相等，可知气体的内能不变，气体体积增大，则气体对外界做功，由热力学第一定律

可得

可知汽缸内的气体对外做的功的大小一定等于气体吸收的热量，故C正确，D错误。

故选C。

9．A

【详解】

A．第二类永动机不能实现，并不是因为违背了能量守恒定律，而是因为违背了热学现象的方向性，A正确；

B．伽利略通过斜面实验结合逻辑推理的方法对自由落体运动进行了系统的研究，但没有测出了自由落体加速度，B错误；

C．经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子，C错误；

D．卡文迪许测量出了万有引力常量，利用万有引力定律测出了地球的质量，D错误。

故选A。

10．C

【详解】

A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误；

B．由热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化，空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，这是因为空调制冷引起了其他变化，故B错误；

C．液体蒸发的实质是液体分子从液面飞出，随着水的不断蒸发，液面上蒸汽的密度不断增大，当蒸汽分子的密度达到一定程度时，单位时间内离开液体的水分子和回到水中的水分子数相等，蒸汽和液体间达到了动态平衡，所以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汽压的差距，故C正确；

D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离变大，分子力做负功，分子势能增加，即分子间的距离越大，分子势能越大，故D错误。

故选C。

11．BCE

【详解】

A．当分子力表现为斥力时，间距减小斥力做负功分子势能增大，分子间距的增大时反之，故A错误；

B．处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，故B正确；

C．汽车在缓慢装沙的过程中，压强增大，而气体温度不变，所以体积变小，外界对气体做功，内能不变，放出热量，故C正确。

D．把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，故D错误；

E．一定质量的理想气体体积不变时，分子数密度不变，温度越高，则分子平均速率变大，则单位时间内容器的内壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，故E正确；

故选BCE。

12．ACE

【详解】

AB．设理想气体在状态的体积为，由理想气体状态方程

可得

解得

、

的过程中，体积增大，故理想气体对外界做功，

温度升高，理想气体分子的平均动能增大，气体内能增加，

由热力学第一定律

可得

即理想气体从外界吸热，A正确，B错误；

DE．的过程中，体积减小，外界对理想气体做功

温度升高，即气体内能增加。D错误，E正确；

C．的过程中，理想气体体积由变成，再变成，故体积先增大后减小，C正确。

故选ACE。

13．AB

【详解】

AD．气泡内气体压强

气泡升高过程中，其压强减小，温度升高，根据理想气体状态方程

体积一定增大，故气泡内气体对外界做功，故A正确，D错误；

B．根据气体压强定义及其微观意义，气泡内气体压强减小，气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小，故B正确；

C．温度升高，气泡内气体内能增大，即，体积增大，即，根据热力学第一定律

可得

故气泡内的气体吸热，故C错误。

故选AB。

14．吸热    减小    增大   

【详解】

[1]过程中气体体积不变，温度升高，与外界没有做功，但是从外界吸热，其内能增加；

[2]过程中温度降低，气体分子的平均动能减小，体积增加，分子数密度减小，故容器壁单位面积受到气体分子的撞击力一定减小；

[3]过程温度不变，根据玻意耳定律可知体积减小时，压强增加。过程体积不变，根据查理定律可知，温度升高时，气体压强增加。

15．降低    150    150   

【详解】

[1]根据理想气体状态方程

知C不变，pV越大，T越高。状态在B（2，2）处温度最高，故从A→B过程温度升高，由B→C的过程温度降低。

[2][3]在A和C状态，pV乘积相等，所以温度相等，则内能相等；A→B的过程中，理想气体内能变化量为300J，则B→C的过程中，理想气体内能减少300J，由

知由状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功

可知放出的热量为150J。

16．    放热   

【详解】

[1]由题图可知，从状态A经过状态B为等温变化，则有

已知

解得

[2]由题图可知， B到C过程中，温度降低，内能减少，即

体积变小，则外界对气体做功，即

由热力学第一定律

可知

即气体放热。

17．不变    降低    吸收   

【详解】

[1]ab为过原点的直线，根据

压强随着体积的减小而增大，温度不变，所以内能不变。

[2] 气体从状态b变化到状态c过程，压强减小，体积也减小，根据公式

可知温度降低。

[3] 气体从状态c变化到状态a过程，根据公式

压强不变，体积增大对外做功，温度升高，吸收热量。

18．①见解析；②见解析

【详解】

①三种方式都是热量从一个物体传递到另一个物体．

②热传递是内能在物体间（或一个物体的不同部分之间）转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化．

19．（1）6×10-3m3（2）800J

【详解】

（1）已知A态：；

B态；

根据盖吕萨克定理可知

解得

VB=6×10-3m3

（2）根据

W=p∆V

可得

W=800J

20．（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

21．（1）45J；（2）

【详解】

(1)根据热力学第一定律有

代入数据得

即气体从外界吸收45J的热量。

(2)从状态A到状态B为等容变化过程，根据查理定律有

代入数据可得

从状态B到状态C为等压变化过程，根据盖吕萨克定律有

代入数据可得

从状态A到状态B，外界对气体不做功；从状态B到状态C，外界对气体做的功为

可得

据可得状态A时的压强为