2023届二轮复习 专题十 热力学定律 专项练（含解析）

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2023届二轮复习 专题十 热力学定律 专项练（含解析）1.如图所示，一定质量的理想气体由状态a经过等压变化到达状态b，再从状态b经过等容变化到达状态c，状态a与状态c温度相等.对于整个变化过程，下列说法正确的是(   )A.气体在状态a的温度大于气体在状态b的温度B.气体在状态a的内能等于气体在状态c的内能C.从状态a到状态b的过程中，外界对气体做正功D.从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加2.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，其中状态c与状态a的温度相同，比较两段变化过程，则(   )A.从c到b的过程气体放出热量较多 B.从a到b的过程气体放出热量较多C.从c到b的过程气体内能减少较多 D.从a到b的过程气体内能减少较多3.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态后再回到状态A，其中和为等温过程，和为绝热过程.下列说法正确的是(   )A.过程中，每个气体分子的动能都没有变化B.过程中，气体吸收的热量比气体对外做的功多C.和过程中，气体压强都增大的微观机制完全相同D.过程中气体对外做的功与过程中外界对气体做的功相等4.如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体(   )
 A.内能增加，外界对气体做正功
B.内能减小，所有分子热运动速率都减小
C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
5.如图所示，固定的汽缸内由活塞封闭着一定质量的气体，在通常的情况下，这些气体分子之间的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，将活塞缓慢地向上拉动。在拉动活塞的过程中，假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，下列对汽缸内气体的论述正确的是(   )
 A.气体对活塞做功，气体的内能减小 B.气体从外界吸热，气体分子的平均动能增大C.气体从外界吸热，气体压强不变 D.气体单位体积的分子数减小，气体压强减小6.热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(   )A.能量耗散说明能量不守恒B.能量耗散不符合热力学第二定律C.能量耗散过程中能量不守恒D.能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性7.关于对永动机的认识，下列说法正确的是(   )A.第一类永动机和第二类永动机都违背了能量守恒定律，所以都不可能制成B.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机没有违背能量守恒定律，因此，随着科学技术的迅猛发展，第二类永动机是可以制成的C.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制成D.两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的美好设想，是永远不会实现的8.下列关于热力学定律和热现象的说法正确的是(   )A.第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式B.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C.能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，所以机械能不可能完全转化为内能D.功是能量转化的量度，所以摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能9.下列说法正确的是(   )A.第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式B.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C.因为能量守恒，所以能源危机是不存在的D.摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能10.以下现象违背热力学第二定律的是(   )A.室内一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉B.没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能达到100%C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D.在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能11.如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中的延长线过原点，则下列说法正确的是(   )A.气体从状态a到b的过程，气体体积不变B.气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量C.气体从状态c到d的过程，外界对气体做功D.气体从状态d到a的过程，气体对外界做功12.如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝（图中未画出），质量不计、面积为S的绝热活塞位于气缸内，活塞与气缸之间封闭一定质量的某种理想气体。活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡，此时气缸内理想气体的温度为，活塞距气缸底部的高度为h。现用电热丝缓慢给气缸内的理想气体加热，使活塞上升了，封闭理想气体的内能增加了。已知大气压强为，重力加速度为g。下列说法正确的是(   )A.活塞上升时理想气体的温度为 B.理想气体吸收的热量为C.理想气体吸收的热量为 D.理想气体吸收的热量为13.如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(   )
 A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变14.一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态回到原状态M，其图像如图所示，其中平行于横轴，平行于纵轴。则(   )
 A.过程气体温度先升高后降低 B.过程气体对外做功C.过程气体内能减小 D.过程气体放出热量


答案以及解析1.答案：B解析：气体从状态a到状态b发生等压变化，根据盖-吕萨克定律知，体积增大，温度升高，所以气体在状态b的温度大于在状态a的温度，A错误；理想气体的内能只与温度有关，两状态温度相等，所以气体在状态a的内能等于气体在状态c的内能，B正确；气体从状态a到状态b，体积变大，气体对外界做正功，即外界对气体做负功，C错误；气体从状态b到状态c发生等容变化，根据查理定律可知，压强减小，温度降低，内能减小，D错误.2.答案：B解析：从a到b过程与从c到b过程理想气体的温度变化情况相同，所以内能减少相同，故C、D错误；从a到b过程压强不变，气体温度降低，由理想气体状态方程知，气体体积减小，；从c到b过程，由理想气体状态方程知气体体积不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，从a到b过程气体放出热量较多，故A错误，B正确.3.答案：D解析：过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，但不是每个气体分子的动能都不变，A错误；过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热，过程中，绝热膨胀，气体对外做功，由热力学第一定律可知内能减小，故过程中，内能减少，气体吸收的热量比气体对外做的功少，B错误；过程中，等温压缩，温度不变，单位体积内的分子数增多，压强增大，过程中，绝热压缩，体积减小，内能增加，单位体积内的分子数增多，且分子平均撞击力增大，导致压强增大，故两种气体压强都增大的微观机制不相同，C错误；过程中，，由于内能，故，两个过程均绝热，由热力学第一定律可知，，可知过程中气体对外做的功与过程中外界对气体做的功相等，D正确.4.答案：C解析：本题考查热力学第一定律和分子热运动。初始时活塞处于平衡状态，设气缸内、外的压强分别为和，活塞的面积为S，气缸壁与竖直方向的夹角为θ，则初始时，根据力的平衡可知，，气缸在缓慢转动过程中，θ增大，则减小，故气缸内气体缓慢地将活塞往外推，最后气缸水平时，，则，则，即缸内气压等于大气压。因为活塞和气缸是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，而缸内气体将活塞往外推，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，A项错误；理想气体的内能只由温度决定，故理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，但不是每个分子的速率都减小，只是速率大的分子数占总分子数比例减少，B、D项错误，C项正确。5.答案：D解析：本题考查热力学第一定律和压强的微观解释。由题意知，汽缸内的封闭气体是理想气体且温度不变，所以气体分子的平均动能不变，气体内能不变，故A、B错误；气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热；封闭气体温度不变，体积增大，单位体积的分子数减小，压强减小，故C错误，D正确。6.答案：D解析：能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律。能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，所以A、B、C错误，D正确。7.答案：C解析：第一类永动机违背了能量守恒定律，不可能实现；第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制成。故A、B、D错误，C正确。8.答案：B解析：第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；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，机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能而不引起其他变化，选项B正确，选项C错误；静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，选项D错误。故选B。9.答案：B解析：第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，A错误；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，B正确；能量虽然守恒，但有些能量耗散以后将不能再被利用，故要节约能源，C错误；静摩擦力做功的过程中，没有机械能转化为内能，D错误。10.答案：B解析：热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体；任何热机效率都不可能达到100%；泥水分离是机械能（重力势能）向内能的转化；物体因摩擦力而停下来，是机械能（动能）向内能的转化，是自发过程。故选B。11.答案：AB解析：的延长线过原点，则从状态a到b是等容变化过程，故A正确；从状态b到c是等压、升温的过程，气体内能增大，根据可知体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故B正确；从状态c到d，温度不变，压强减小，根据可知体积增大，气体对外界做功，故C错误；如图所示，连接原点O和状态d，找出与状态a温度相等的状态e，由图像可知状态d和状态e体积相等，根据可知状态a的体积比状态e的体积小，从状态d到a过程气体体积减小，外界对气体做功，故D错误.12.答案：AD解析：活塞上升时，理想气体温度为，得，选项A正确；活塞上升过程，气体压强为，气体对外做功，由热力学第一定律知，，选项B、C错误，选项D正确。13.答案：AB解析：本题考查汽缸中气体的能量变化。气体向真空扩散过程中对外不做功，又因为汽缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，故A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因汽缸绝热，则气体内能增大，故B正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，故D错误。14.答案：AD解析：本题结合图像考查对热力学第一定律的理解。过程气体的乘积先增加后减小，可知气体温度先升高后降低，选项A正确；过程气体的体积不变，不对外做功，选项B错误；过程气体压强增大，体积不变，由可知，气体温度升高，则内能增加，选项C错误；过程气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，即，由可知，气体温度降低，内能减小，即，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，选项D正确。