高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编含答案1.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编含答案1.docx
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高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编含答案1
高考物理力学知识点之热力学定律易错题汇编含答案
(1)
一、选择题
1.如图所示,水平放置的封闭绝热气缸,被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。
已知a部分气体为1mol氧气,b部分气体为2mol氧气,两部分气体温度相等,均可视为理想气体。
解除锁定,活塞滑动一段距离后,两部分气体各自再次达到平衡态时,它们的体积分别为Va、Vb,温度分别为Ta、Tb。
下列说法正确的是
A.Va>Vb,Ta>TbB.Va>Vb,Ta<Tb
C.Va<Vb,Ta<TbD.Va<Vb,Ta>Tb
2.一定质量的理想气体,从状态a开始,经历ab、bc、ca三个过程回到原状态,其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,图线bc平行于T轴,图线ca平行于V轴,则( )
A.ab过程中气体压强不变,气体从外界吸热B.bc过程中气体体积不变,气体不吸热也不放热
C.ca过程中气体温度不变,气体从外界吸热D.整个变化过程中气体的内能先减少后增加
3.下列说法正确的是
A.物体吸收热量,其内能一定增加
B.不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响
C.第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律
D.热量能够自发地从低温物体传递到高温物体
4.一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,气体的压强随热力学温度变化如图所示,则此过程( )
A.气体的密度减小
B.外界对气体做功
C.气体从外界吸收了热量
D.气体分子的平均动能增大
5.关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.在一定条件下物体的温度可以降到0K
B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C.吸收了热量的物体,其内能一定增加
D.压缩气体气体的温度一定升高
6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态a;然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c,b、c状态温度相同,如V﹣T图所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则( )
A.pb>pc,Qab>QacB.pb>pc,Qab<Qac
C.pb<pc,Qab<QacD.pb<pc,Qab>Qac
7.一定质量的理想气体在某一过程中压强
保持不变,体积增大100cm3,气体内能增加了50J,则此过程()
A.气体从外界吸收50J的热量
B.气体从外界吸收60J的热量
C.气体向外界放出50J的热量
D.气体向外界放出60J的热量
8.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
9.如图所示,A、B为两相同的绝热气缸,用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体,活塞和杠杆质量不计,活塞和杠杆接触,忽略一切摩擦.O为固定轴,且MO=NO,将A中气体温度升高(变化不大)到杠杆MN重新平衡,下列说法正确的是()
A.B中气体温度不变
B.B中气体温度降低
C.A中气体克服外力做功,外界对B气体做功
D.A中气体内能增加,B中气体内能减少
10.关于能量的转化与守恒,下列说法正确的是()
A.任何制造永动机的设想,无论它看上去多么巧妙,都是一种徒劳
B.空调机既能致热,又能致冷,说明热传递不存在方向性
C.由于自然界的能量是守恒的,所以说能源危机不过是杞人忧天
D.一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来,说明这个过程的能量不守恒
11.把水和酒精混合后,用蒸发的方式又可以分开,然后液化恢复到原来的状态,这说明()
A.扩散现象没有方向
B.将水和酒精分开时,引起了其他变化,故扩散具有方向性
C.将水和酒精分开时,并没有引起化学变化,故扩散现象没有方向性
D.用本题的实验,无法说明扩散现象是否具有方向性
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.某校开展探究性课外活动,一名同学用右图所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的变化关系。
该同学选用导热良好的汽缸将其开口向下,内装理想气体,并将汽缸固定不动,但缸内活塞可自由滑动且不漏气,他把一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时活塞恰好静止。
他把沙桶底部钻一个小洞,让细沙慢慢漏出,外部环境温度恒定,由此可确定( )
A.外界对气体做功,内能增大B.外界对气体做功,温度计示数不变
C.气体体积减小,温度计示数减小D.外界对气体做功,温度计示数增大
15.如图所示,上端开口的圆柱形导热气缸竖直放置,一定质量的理想气体被光滑活塞封闭在气缸内,设环境的大气压保持不变,若外界温度逐渐升高,则缸内的气体( )
A.气体的体积增大,内能减小B.气体的体积增大,吸收热量
C.气体的体积不变,内能增大D.气体的体积不变,放出热量
16.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
17.如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量理想气体的状态变化过程。
则以下说法正确的是()
A.在状态C和状态A时,气体的内能一定相等
B.从状态C变化到状态A的过程中,气体一定放热
C.从状态B变化到状态C的过程中,气体一定吸热
D.从状态B变化到状态C的过程中,气体分子的平均动能减小
18.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=TbB.Va
Vb,Ta=Tb
C.Va
Vb,Ta
TbD.Va=Vb,Ta
Tb
19.封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经状态B、C变到状态D,其体积V与热力学温度T的关系如图所示,O、A、D三点在同一直线上。
则在此过程中( )
A.由A到B,气体所有分子的动能都增大
B.由B到C,气体对外做功,放出热量
C.由C到D,气体压强增大,内能减少
D.由A到D,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
20.气体膨胀对外做功100J,同时从外界吸收了120J的热量,它的内能的变化是
A.减小20JB.增大20JC.减小220JD.增大220J
21.随着世界经济的快速发展,能源短缺问题日显突出,油价的不断攀升,已对各国人民的日常生活造成了各种影响,如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生,能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。
下列有关能量转化的说法正确的是( )
A.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
B.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
C.可以直接利用空气中的内能,减少“温室效应”
D.物体吸收热量,物体的内能可能减小
22.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插人水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同
23.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程,这就是著名的“卡诺循环”。
下列说法正确的是( )
A.A→B过程中,气体和外界无热交换
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
24.关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( )
A.物体吸收热量,内能一定增大
B.物体对外做功,内能一定减少
C.物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变
D.物体放出热量,同时对外做功,内能可能不变
25.在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体发生以下两种状态变化:
第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6J;第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸热的热量为9J,图线AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零,则下列说法中正确的是( )
A.从A状态到B状态气体放出3J的热量
B.从A状态到C状态气体内能增加9J
C.气体从A状态到B状态与外界交换热量和A状态到C状态相同
D.气体从A状态到B状态的内能变化小于从A状态到C状态
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一、选择题
1.D
解析:
D
【解析】
【详解】
AB.解除锁定前,两部分气体温度相同,体积相同,由
可知质量大的部分压强大,即b部分压强大,故活塞左移,平衡时
,故A、B错误;
CD.活塞左移过程中,
气体被压缩内能增大,温度增大,b气体向外做功,内能减小,温度减小,平衡时
,故C错误,D正确;
故选D。
2.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
A.其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,所以ab过程中气体压强不变。
体积变大,气体对外做功,温度升高,内能增加,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,故A正确;
B.bc过程中气体体积不变,温度降低,体积不变,气体不对外界做功,外界也不对气体做功,温度降低内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,故B错误;
C.ca过程中气体温度不变,内能不变,体积变小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放热,故C错误;
D.整个变化过程温度先升高,后降低,最后不变,所以气体的内能先增加,后减小,最后不变,故D错误。
故选A。
3.B
解析:
B
【解析】
【详解】
A.物体吸收热量,同时对外做功,则其内能不一定增加,选项A错误;
B.根据热力学第二定律可知,不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响,选项B正确;
C.第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律,不违背能量守恒定律,选项C错误;
D.根据热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,选项D错误.
4.B
解析:
B
【解析】
【详解】
A.由图线可知,在从A到B的过程中,气体温度不变,压强变大,由玻意耳定律可知,气体体积变小,VB<VA;气体质量不变,体积变小,由密度公式可知气体密度变大,故A错误;
B.气体体积变小,外界对气体做功,故B正确;
C.气体温度不变,内能不变,ΔU=0,外界对气体做功,W>0,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知:
Q<0,气体要放出热量,故C错误;
D.气体温度不变,分子平均动能不变,故D错误.
5.B
解析:
B
【解析】
选B.根据热力学第三定律的绝对零度不可能达到可知A错误;物体从外界吸收热量、对外做功,根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变,C错;压缩气体,外界对气体做正功,可能向外界放热,内能可能减少、温度降低,D错;物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的,B对.
6.D
解析:
D
【解析】
由图象可知,b、c两点温度相同,Vb>Vc,由玻意耳定律pV=C可知:
pb<pc;b、c两点温度相同,理想气体的内能相同,则△Uab=△Uac,由a到b过程中,气体体积变大,气体对外做功W,由热力学第一定律可知:
△Uab=Qab﹣W;从a到c过程中,气体体积不变,气体不对外做功W=0,由热力学第一定律可知:
△Uac=Qac;而△Uab=△Uac,则Qab﹣W=Qbc,则Qab>Qac.故D正确;故选D.
7.B
解析:
B
【解析】
【详解】
气体体积增大100cm3,所以气体对外界做功
,而气体内能增加了50J,根据
,可知气体吸收热量
,故B正确;ACD错误
8.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
9.C
解析:
C
【解析】
【详解】
AB.活塞和杠杆质量不计,将A中气体温度升高,则A的体积增大,A上方的活塞上升,B上方的活塞下降,外界对B做功,
,由于汽缸与活塞都绝热,
,由热力学第一定律可知:
,B中气体内能增加,气体温度升高,故AB错误;
C.A气体体积变大,气体对外做功,即A中气体克服外力做功,B体积减小,外界对B做功,故C正确;
D.A气体温度升高,内能增加,由A的分析可知,B的内能增加,故D错误.
故选C.
点睛:
理想气体的内能由温度决定,温度升高内能增大,温度降低内能减少;根据气体A的温度升高判断气体的体积如何变化,然后判断气体B的体积如何变化,然后判断气体做功情况,再判断气体内能如何变化.
10.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机违背热力学第二定律,任何制造永动机的设想,无论它看上去多么巧妙,都是一种徒劳,A正确.热传递的方向性是指在没有外界影响的前提下,空调机工作过程掺进了电流做功,显然不满足这个前提,B错误.虽然自然界的能量是守恒的,但存在能量耗散,不同的能量其可利用的品质不同,能源危机不是杞人忧天,C错误.单摆在来回摆动许多次后总会停下来,机械能减少,但由于摩擦等各种因素,变成了其他形式的能量,能量是守恒的,D错误.
11.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
从题中可明显看出,两者混合时是自动产生的,但两者分离时,要先加热后冷却,也就是说,向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的,因此,可以证明扩散是有方向性的.
故选B。
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.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
因细沙慢慢漏出,沙桶重力减少,活塞上移,外界对气体做功,因汽缸导热性能良好,细沙是慢慢漏出,外部环境温度又不变,故此过程汽缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变,因此B正确,ACD错误。
故选B。
15.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
气缸内气体压强不变,气体发生等压变化。
由于气缸是导热的,外界温度逐渐升高,缸内气体温度升高,由盖
吕萨克定律可知,气体体积变大,气体温度升高,气体内能增大;气体体积变大,对外做功,由热力学第一定律可知,为保证内能增大,则气体要吸收热量,故B正确,ACD错误。
故选B。
16.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。
17.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.状态由C→A,根据气体状态方程
知V不变,压强增大,温度升高,分子平均动能增大,内能增大,根据
△U=W+Q
知W=0,Q>0,故气体吸热,故AB错误;
CD.状态由B→C,压强不变,根据气体状态方程
知体积减小,T减小,分子平均动能减小,内能减小,根据
△U=W+Q<0
由W>0知Q<0,故气体放热,故C错误,D正确。
故选D。
18.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。
19.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由A到B,温度升高,气体分子的平均动能增大,但不是气体所有分子的动能都增大,故A错误;
B.由B到C,温度不变,内能不变,即
体积变大,气体对外界做功,则
根据热力学第一定律知
即
气体从外界吸收热量,故B错误;
C.由C到D发生等容变化,根据查理定律有
又
则
即由C到D,气体压强减小;由C到D,温度降低,内能减小,故C错误;
D.O、A、D三点在同一直线上,说明状态A和状态D压强相等,状态D温度高,分子的平均动能大,所以D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少,故D正确。
故选D。
20.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律得:
△U=W+Q=-100J+120J=20J
则气体内能增加了20J
故选B。
.
21.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
A.内燃机工作时,燃料不可能全部燃烧、尾气要带走部分热量、零件之间存在摩擦生热,发动机本身需要散热等等,使得发动机不可能将所有内能转化为机械能,故A错误;
B.由于能量的转移和转化具有方向性,满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行故B错误;
C.空气中的内能并不能直接被利用,如果需要利用,则需要热泵,例如空调,空气能热水器等,都需要热泵工作同时消耗电能,引起了其他变化,故C错误;
D.根据热力学第一定律,改变内能的方式有两种:
做功和热传递,外界对物体做功,若物体同时向外放热,则物体的内能有可能减少,故D正确。
故选D。
22.B
解析:
B
【解析】
选B.由于水银与外界没有热交换,大气压力对水银做功,一部分转化为水银的重力势能,一部分转化为水银的内能,两种情况下管中进入的水银量相等,故大气将槽中水银面向下压的距离相等,因此大气压力做功相等,图A管中水银的重力势能比图B的大,因此A中水银的内能增量比B中小,B正确.
23.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
A.A→B过程中,等温膨胀,体积增大,气体对外界做功,温度不变,内能不变,气体吸热,故A错误;
B.B→C过程中,绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B错误;
C.C→D过程中,等温压缩,体积变小,分子数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故C正确;
D.D→A过程,绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,温度升高,分子平均动能增大,气体分子的速率分布曲线发生变化,故D错误。
故选C。
24.C
解析:
C
【解析】
根据热力学第一定律
若物体吸收热量,内能不一定增大,选项A错误;物体对外做功,若物体吸热,则内能不一定减小,选项B错误;物体吸收热量,同时对外做功,且两者相等时,内能不变,选项C正确;物体放出热量,同时对外做功,内能一定减小,选项D错误;故选C.
25.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
B.p-T图象的斜率表示体积,从A状态到C状态,由图象可知,气体体积不变,即
又由已知条件
则由热力学第一定律得
故B正确;
AD.由于B、C两状态的温度相同,说明分子动能相等,又分子势能为零,所以内能相等,则气体从状态A到状态B过程与A到C的过程内能的增量相等,即
再由热力学第一定律,可求出从A状态到B状态与外界的热量转化为
其中
即需要从外界吸收3J的热量,故AD错误;
C.从A状态到C状态需要吸收9J热量,从A状态到B状态需要吸收3J热量,所以两个过程与外界的热量交换不同,故C错误。
故选B。
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