备战高考物理选修33第十章热力学定律（含解析）.docx

1、2019备战高考物理选修3-3第十章-热力学定律（含解析）一、单选题1.下列关于热学的说法中，正确的是（ ） A.气体体积是指所有气体分子体积的总和B.分子间距离减小，分子势能一定增大C.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D.温度升高，分子间距离一定增大2.一定质量的理想气体（分子力不计），体积由V膨胀到V如果通过强不变的过程实现，对外做功大小为W1 ， 传递热量的值为Q1 ， 内能变化为U1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2 ， 传递热量的值为Q2 ， 内能变化为U2 ， 则（） A.W1W2 ， Q1Q2 ， U1U2B.W1W2 ， Q1Q2 ， U1U2C.

2、W1W2 ， Q1=Q2 ， U1U2D.W1=W2 ， Q1Q2 ， U1U23.根据热力学定律判断下列说法中正确的是（ ） A.第一类永动机不违反能量守恒定律B.当人类的科学技术发展到一定程度时永动机是可以制造出来的C.冰箱可以自发地使热量由温度较低的冰箱内向温度较高的冰箱外转移D.墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行4.一定量的气体吸收热量，则该气体的（ ） A.内能一定增加B.内能可能减少C.压强一定增大D.温度一定升高二、多选题5.有关热力学第二定律，下列说法正确的是（ ） A.热力学第二定律说明自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.热力学第

3、二定律可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的C.由热力学第二定律的克劳修斯表述可知热量只能从高温物体传到低温物体D.第一类永动机违背了热力学第二定律，因此制不成6.如图所示，电路与一绝热密闭气缸相连，R为电阻丝，气缸内有一定质量的理想气体，外界大气压恒定。闭合电键后，绝热活塞K缓慢且无摩擦地向右移动，则下列说法正确的是_A.气体的内能增加B.气体分子平均动能不变C.电热丝放出的热量等于气体对外所做的功D.气体的压强不变E.气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少7.在下列叙述中，错误的是（） A.熵是物体内分子运动无序程度的量度B.对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向减少的方向进

4、行C.热力学第二定律的微观实质是：熵总是增加的D.熵值越大，表明系统内分子运动越无序E.能量耗散说明能量在不断减小8.下列叙述正确的有（ ） A.自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.外界对气体做正功，气体的内能一定增大C.温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大D.扩散现象与布朗运动都与温度有关E.第二类永动机违反了热力学第二定律9.下列说法中正确的是（ ） A.除了一些有机物质的大分子外，大多数分子的大小数量级为1010cmB.两个分子间距离增大时，它们之间的分子势能一定减小C.在绝热过程中，外界对理想气体做功，气体的内能一定增加D.水的饱和汽压随温度的升高而增大E.液

5、体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，所以液体表面存在张力10.下列有关热现象的叙述中，正确的是（ ） A.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行B.机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程C.气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功D.第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E.热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化11.下列说法错误的是（） A.气体的扩散运动总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行B.物体的内能在宏观上只与其温度和体积有关C.一定质量的气体经历等容过程，如果吸热则其内能一定增加D.分子a从远处趋近固定不动的分子

6、b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大E.物质的状态在一定的条件下可以相互转变，在转变过程中会发生能量交换三、填空题12.改变内能的方法有_和_它们两种是等价的 13.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2105J的功，同时空气的内能增加了1.5105J 在这一过程中，空气_热（填“吸”、“放”等），热量为_J 四、解答题14.如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S开始时气体的温度为T0 ， 活塞与容器底的距离为h0 将整个装置放在大气压恒为p0的空气中后，当气体从外界吸收热量Q，活塞缓慢上升d后再次平衡求

7、：外界空气的温度是多少？在此过程中密闭气体的内能增加了多少？15.如图所示，用不计重力的轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间的摩擦忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h1=0.50m给汽缸加热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h2=0.80m处，同时缸内气体吸收了Q=450J的热量已知活塞横截面积S=5.0103 m2 ， 大气压强p0=1.0105 Pa求：缸内气体对活塞所做的功W此过程中缸内气体增加的内能U五、综合题16.一定质量的理想气体在某一过程中内能增加了3105J （1）若吸收了2105J的热量，则是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？ （2）若气体对外界做

8、了4105J的功，则是气体向外界放热，还是从外界吸热？放出或吸收多少焦耳的热量？ 17.如图所示，p-V图中一定质量的理想气体从状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J.（1）状态A经过程变至状态B，增大或减少的内能是多少？ （2）当气体从状态B经过程回到状态A时外界压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少？（过程过程的U互为相反数） 18.如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2P0的理想气体P0和T0分别为大气的压强和温度已知：气体内能U与温度T的关系为U=a

9、T，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的求：（1）气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1； （2）在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q 答案解析部分一、单选题1.【答案】C 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律），热力学第二定律 【解析】【解答】解：A、气体体积是指气体分子能够充满的空间，它包括所有气体分子体积以及它们之间的空隙，故A错误；B、当分子之间的距离较大时，它们之间的作用表现为引力，距离减小时，分子引力做正功，分子势能减小，故B错误；C、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，故C正确；D、温度升高或降低，与分子间距离没有直接的关系，故D错误故选C

10、【分析】气体体积是指气体分子能够充满的空间，它包括所有气体分子体积以及它们之间的空隙；当分子之间的距离较大时，它们之间的作用表现为引力，距离减小时，分子引力做正功，分子势能减小；自发的宏观热学过程是有方向性的，热量只能从高温物体传到低温物体2.【答案】B 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【解答】解：第一种情况，根据 =C可知，气体压强不变，体积增大，因此温度升高，U10，根据热力学第一定律有：U1=Q1W1第二种情况，气体等温变化，U2=0，根据热力学第一定律有：U2=Q2W1 ， 第二中情况下，压强减小，体积变化相同，因此W1W2 ， 且U1U2=0，因此Q1Q2 ， 故答案

11、为：B【分析】根据两种情况列出热力学第一定律的表达式，注意两次变化的体积变化相同，因此气体对外做功相同，根据温度的变化判断内能的变化，然后进一步比较吸热、放热情况3.【答案】D 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律），热力学第二定律 【解析】【解答】解：A、第一类永动机违反能量守恒定律，永远无法实现；故AB错误；C、热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，但不能自发地从低温物体转移到高温物体；故C错误；D、由墒增加原理可知，一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行；故D正确；故选：D【分析】第一类永动机违背了能量守恒定律，而第二类永动机违背了热力学第二定律4.【答案】B 【考点】热

12、力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【分析】一定量的气体吸收热量，根据热力学第一定律分析内能的变化气体吸收热量，压强不一定增大、温度不一定升高。A、B一定量的气体吸收热量，根据热力学第一定律分析可知，其内能不一定增加，也可能减小，还与做功情况有关故A错误，B正确。C、D气体吸收热量，压强不一定增大、温度不一定升高故CD错误。故选B。【点评】本题解答时要抓住改变内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律分析内能的变化。二、多选题5.【答案】A,B 【考点】热力学第二定律 【解析】【解答】根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，A符合题意；热力学第二定律可以表述

13、为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的，B符合题意；克劳修斯在大量研究的基础上提出，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，C不符合题意；第一类永动机违背了能量守恒定律定律，因此制不成，D不符合题意。所以AB符合题意，CD不符合题意。故答案为：AB【分析】根据热力学第二定律的几种表述方式选择正确说法。6.【答案】A,D,E 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【解答】活塞可无摩擦滑动，外界大气压强不变，故气体为等压变化；活塞缓慢向右移动过程中，气体体积增大，故温度一定升高，气体内能增加，A符合题意，D符合题意；电阻丝向气体放热气体温度升高，而理想气体内能只取决于分子动能，气体温度升高，分

14、子平均动能增大，B不符合题意；气体内能增大，由热力学第一定律可知，电阻丝向气体放出的热量一定大于对外做功，C不符合题意；气体体积变大，故气体单位体积内的分子数减小时，故单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数减小，故E正确故答案为：ADE。【分析】理想气体内能只与温度有关，温度决定分子的动能。7.【答案】B,E 【考点】热力学第二定律 【解析】【解答】A、D、熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大故AD正确B、对孤立系统而言，一个自发的过程中熵总是向增加的方向进行，故B错误C、根据热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，是与热现象有关的宏观过程，具有方向性，其实质表明

15、熵总是增加的，故C正确E、能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但能量仍然是守恒的故E错误故选：B、E【分析】熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵值越大，表明系统内分子运动越无序任何自然过程一定总是沿着熵增加的方向进行的，即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的能量耗散是指能量的可利用率越来越低8.【答案】A,D,E 【考点】热力学第二定律 【解析】【解答】解：A、自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A正确；B、改变内能的方式有做功和热传递，外界对气体做正功，气体的内能不一定增大，故B错误；C、温度升高，平均动能增大，物体内的每一个分子的热运动速率不一定都增大，故

16、C错误；D、扩散现象与布朗运动都与温度有关，温度越高，现象越明显，故D正确；E、第二类永动机违反了热力学第二定律，故E正确；故选：ADE【分析】温度是平均动能的标志，改变内能的方式有做功和热传递，自然界中所进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，扩散现象与布朗运动都与温度有关9.【答案】C,D,E 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【解答】解：A、除了一些有机物质的大分子，多数分子大小的数量级为1010m，故A错误B、在平衡距离以外引力大于斥力，分子力表现为引力，随分子间距增大，分子力做负功，它们之间的分子势能一定增大故B错误；C、在绝热过程中没有热交换，外界对理想气体做功，根据

17、热力学第一定律可知，气体的内能一定增加故C正确；D、温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压随温度的升高而增大故D正确；E、液体间的作用力是由分子间的引力和斥力相互作用一起的，即由分子作用力引起的，表面张力产生的原因是由于表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大故E正确故选：CDE【分析】分子动理论的内容主要有三方面：一是物质是由分子组成，二是分子在永不停息地做无规则运动，三是分子之间存在引力和斥力根据每个选项具体事例，分别进行判断根据热力学第一定律分析气体内能的变化；温度越高，液体越容易挥发，饱和汽压会随之增大；表面张力产生的原因是由于表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大10.【答案

18、】B,C,E 【考点】热力学第二定律 【解析】【解答】解：A、由熵增加原理知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行故A错误B、根据热力学第二定律知，机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，故B正确C、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功故C正确D、第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律故D错误E、根据热力学第二定律知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化故E正确故选：BCE【分析】本题根据熵增原理、热力学第二定律进行解答热力学第二定律有不同的表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源

19、取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响11.【答案】A,B 【考点】热力学第二定律 【解析】【解答】A、熵增加原理，气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行故A错误B、物体的内能在宏观上与其物质的量、温度和体积有关，故B错误；C、根据热力学第一定律公式U=W+Q ， 一定质量的气体经历等容过程，W=0，如果吸热，其内能一定增加，故C正确；D、分子a从远处趋近固定不动的分子b ， 当分子a到达受分子b的作用力为零处时，由于分子力是引力，一直做正功，故分子a的动能一定最大，故D正确；E、物质的状态（固、液、气三态）在一定的条件下可以相互转变，在转变过程中会发生能量交换，如冰吸热可

20、以化成水，水吸热可以变成水蒸气，故E正确；故选：AB【分析】由熵增加原理可判定A熵增加原理，气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行依据热力学第一定律公式U=W+Q判定C由分子力随距离的变化判定分子力做功的正负，继而判定分子动能变化物质的状态（固、液、气三态）可以转化三、填空题12.【答案】做功；热传递 【考点】改变内能的两种方法 【解析】【解答】解：做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们都可以改变物体的内能， 但热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程同时它们虽然是两种不同的改变物体内能的方法，但是它们取得的最终的效果是相同的，所以是等效的，故答案为：做功 热

21、传递【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程13.【答案】放；5104 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【解答】根据热力学第一定律U=Q+W ， 活塞对气缸中的气体做功为W=2.0105J ， 气体内能增加了1.5105J ， 根据公式为：U=Q+W 放出热量为Q=5.0104J 故答案为：放，5104【分析】热力学第一定律内容为：热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换和传递过程中各种形式能源的总量保持不变公式为：U=Q+W 四、解答题14.【答案】解：取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖吕

22、萨克定律得： 解得：外界的空气温度为： 活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功 W=（mg+p0S）d根据势力学第一定律得密闭气体增加的内能U=Q+W=Q（mg+p0S）d答：外界空气的温度是 ；在此过程中的密闭气体的内能增加了Q（mg+p0S）d 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【分析】对于封闭的气体，发生了等压变化，由盖吕萨克定律可求出外界空气的温度活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，根据势力学第一定律求得气体的内能增加量15.【答案】解：活塞重力不计，封闭气体的压强：p=p0=1105Pa，气体对活塞做的功：W=Fl=

23、pSl=11055.0103（0.80.5）=150J；由热力学第一定律可得：U=W+Q=150+450=300J；答：缸内气体对活塞所做的功W为150J此过程中缸内气体增加的内能U为300J 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【分析】气体发生等压变化，应用功的计算公式可以求出气体对活塞做的功；应用热力学第一定律可以求出气体内能的增加量五、综合题16.【答案】（1）气体的内能增加了3105J ， 吸收了2105J的热量，由热力学第一定律可得：W=UQ=3105J2.0105J=1105J ， 所以外界对气体做功1105J。（2）若气体对外界做了4105J的功，由热力学第一定律可得

24、：Q=UW=3105J（4.0104J）=7105J ， 气体吸收热量为7105J； 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【解答】（1）气体的内能增加了3105J ， 吸收了2105J的热量，由热力学第一定律可得：W=UQ=3105J2.0105J=1105J ， 所以外界对气体做功：1105J；（2）若气体对外界做了4105J的功，由热力学第一定律可得：Q=UW=3105J（4.0104J）=7105J ， 气体吸收热量为7105J；答：（1）气体外界对气体做功：1105J；（2）吸收的热量为7105J【分析】已知气体吸收热量、气体做功与内能变化情况中的两个，由热力学第一定律即可

25、正确解题17.【答案】（1）解：一定质量的理想气体由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1 ， 气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能增加量为 ；（2）解：气体由状态B经过程回到状态A时，气体内能将减少120J，而此过程中外界又压缩气体做了 的功，根据热力学第一定律可得 ，为负，因而气体必向外界放热320J， 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【分析】（1）求解内能的变化，利用热力学第一定律带入数据求解，如果为负值，内能增大，为正值，内能减小。（2）同理，利用热力学第一定律带入数据求解即可。18.【答案】（1）解：在气体由压强P=1.2P0到P0时，V不变，温度由2.4T0变为T1，由查理定律得 得：T1=2T0在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1 ， 气体压强不变，由着盖吕萨克定律得 解得：V1=0.5V（2）解：活塞下降过程中，活塞对气体的功为W=P0（VV1）在这一过程中，气体内能的减少为U=a（T1T0）由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为Q=W+U得：Q= 【考点】热力学第一定律（能量守恒定律） 【解析】【分析】找出初状态和末状态的物理量，由查理定律和盖吕萨克定律求体积，根据功的公式和内能表达式求放出的热量