高考物理新力学知识点之热力学定律解析含答案

一、选择题

1．如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞C（质量为m）与容器用良好的隔热材料制成。活塞横截面积为S，大气压为p0，另有质量为M的物体从活塞上方的

A点自由下落到活塞上，并随活塞一 起到达最低点B而静止，在这一过程中，容器内空气内能的改变量E，外界对容器内空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化量的关系是（ ）

A．Mghmgh=EW

B．EW，W=Mghmghp0Sh C．EW，W2．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（ ）

A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小

3．如图所示的p-V图像， 1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，下列说法中正确的是( )

A．气体从1状态变化到2状态要放热，N1 > N2，T1>T2 B．气体从2状态变化到3状态对外做功，吸热，N2 = N3，T3>T2 C．气体从3状态变化到1状态内能不变，放热，N14．若通过控制外界条件，使图甲装置中气体的状态发生变化．变化过程中气体的压强p随热力学温度T的变化如图乙所示，图中AB线段平行于T轴，BC线段延长线通过坐标原点，CA线段平行于p轴．由图线可知

A．A→B过程中外界对气体做功 B．B→C过程中气体对外界做功 C．C→A过程中气体内能增大

D．A→B过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功

5．一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

6．如图所示,用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在一杯热水中,接触点2插在一杯冷水中,此时灵敏电流计的指针会发生偏转,这就是温差发电现象,根据这一现象,下列说法中正确的是( )

A．这一过程违反了热力学第二定律 B．这一过程违反了热力学第一定律 C．热水和冷水的温度将发生变化 D．这一过程违反了能量守恒定律

7．下列说法正确的是（ ） A．气体的温度升高，分子动能都增大

B．功可以全部转化为热，但吸收的热量一定不能全部转化为功 C．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化

8．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中

A．温度保持不变

B．温度先升高，后又减小到初始温度 C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热 D．气体的密度在不断增大

9．根据热力学第二定律，下列说法中错误的是（ ） ．．A．电流的电能不可能全部变成内能

B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能 C．在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能

D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

10．如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )

图13－2－4

A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 11．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

12．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点，以下说法不正确的是

A．从状态d到c,气体体积增大，气体对外做功 B．从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功 C．从状态a到d,内能增加，气体从外界吸热 D．从状态b到a，内能增加，气体对外界放热 13．在下列叙述中，正确的是

A．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能

B．—定质量的气体，体积不变时，温度越高，气体的压强就越大 C．对一定质量的气体加热，其内能一定增加

D．随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力一定减小 14．下列关于热现象和热力学规律的说法正确的是（ ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大 C．热量不可能从低温物体传到高温物体

D．压缩气体需要用力，这是气体分子间斥力的宏观表现

15．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中

A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小

16．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( ) A．逐渐有所升高 B．保持不变

C．开机时降低，停机时又升高 D．开机时升高，停机时降低 17．下列说法正确的是（ ）

A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子 B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大

C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度、气体的重力都有关 D．熵值越大，代表系统分子运动越无序

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=Tb C．VaVb，TaTb

B．VaVb，Ta=Tb D．Va=Vb，TaTb

19．如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中把柱塞向下缓慢按压使气柱体积变小（保持空气柱质量和温度不变），若玻璃管中封闭的气体可视为理想气体，对于这个过程下列分析正确的是（ ）

A．对管壁单位面积的平均作用力增大 C．分子平均动能增大

20．下列说法正确的是（ ）

B．分子间平均距离增大

D．气体从外界吸收热量，内能增大

A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的 B．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能

C．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 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律

21．如图所示，一定量的理想气体由状态A经过过程①到达状态B，再由状态B经过过程②到达状态C，其中过程①图线与横轴平行，过程②图线与纵轴平行。对于这个变化过程，下列说法中正确的是（ ）

A．从状态A到状态B的过程，气体放出热量

B．从状态A到状态B的过程，气体分子热运动的平均动能在减小 C．从状态B到状态C的过程，气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加 D．从状态B到状态C的过程，气体吸收热量 22．下列说法不正确的是（ ） A．饱和气压与热力学温度成正比

B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律

C．当分子间的引力与斥力平衡时，分子力一定为零，分子势能一定最小 D．在任何自然过程中，一个孤立系统中的总熵不会减少

23．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 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．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

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一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 【详解】

由于系统隔热，所以气体与外界没有热交换，活塞对气体做正功，所以由热力学第一定律知气体的内能增加，且

△E=W

而从能量守恒的角度考虑，m和M减少的机械能即重力势能和大气压做功共

Mgh+mg△h+poS△h

这部分损失的能量一部分使气体的内能增加，另一部分损失到碰撞过程中m和M的内能上，所以

W＜Mgh+mg△h+poS△h

故选C。

2．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

由题可知，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中，气体对外界做功。因筒内气体不与外界发生热交换，则

Q0

由热力学第一定律

UWQW0

可知气体内能减小，故ABC错误，D正确。 故选D。

3．A

解析：A 【解析】 【详解】

A. 气体从1状态变化到2状态，体积不变，压强减小，则温度降低，即T1>T2；温度降低，内能减小，体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，所以气体要放热；体积不变，气体的数密度不变，而温度减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数减小，即N1 > N2，故选项A正确；

B. 气体从2状态变化到3状态，体积变大，压强不变，则温度升高，即T3>T2；体积变大，则气体对外做功，温度升高，则气体内能增加，所以气体吸热。状态2到状态3，温度升高，分子运动更加剧烈，单个分子对器壁的平均作用力变大，压强不变，所以在状态2单位时间内撞击器壁单位面积的分子数大于状态3单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，即N2>N3，选项B错误；

C. 由图像可知气体在状态3和状态1的pV乘积相同，则温度相同，即T1=T3，所以气体从3状态变化到1状态内能不变，体积减小，则外界对气体做功，所以气体放热；因从3状态变化到1状态体积减小，气体的数密度变大，又温度不变，所以气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数增加，即N1>N3，选项C错误； D. 由以上分析可知，选项D错误。

4．D

解析：D 【解析】 【详解】

A. A→B过程中，压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外界做功，选项A错误； B. B→C过程中气体做等容变化，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，选项B错误；

C. C→A过程中温度不变，则气体内能不变，选项C错误；

D. A→B过程中气体压强不变，温度升高，体积变大，内能变大，气体对外做功，根据∆E=W+Q可知，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D正确．

5．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．

6．C

解析：C 【解析】 【详解】

A.热力学第二定律有实际热现象总结而来，故任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；

B.吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B错误。 C.在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，故C正确。

D.能量守恒定律是普遍定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，有电阻的位置都会产生热能，符合能量守恒定律，故D错误。

7．C

解析：C 【解析】 【详解】

A.气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，故A错误. B.当存在其他影响时，吸收的热量可以全部转化为功，故B错误.

C.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确.

D.一切宏观自然过程除了要符合能量守恒定律，还得符合热力学第二定律，故D错误.

8．B

解析：B 【解析】 【详解】

A.等温过程pV=常量，应是一条双曲线（上半支），明显不符图象。或者可以在过程中任意找个点，例如（2，2），明显pV=4不等于初态和终态的pV=3，所以从M到N温度要变化，故A错误；

B.pV=CT，C不变，pV越大，T越高，由图像可知，状态在（2，2）处温度最高。在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；

C.整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0。气体体积一直变大，则气体对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q，由于△U=0， 所以Q＞0，即气体一定吸收热量，故C错误；

D.气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误。

9．A

解析：A 【解析】 【分析】 【详解】

A项：由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故A错误；

B项：火力发电机发电时，能量转化的过程为内能--机械能--电能，因为内能--机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，B正确；

C项：凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故C正确；

D项：热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种表述的主要思想，故D正确．

10．C

解析：C 【解析】

试题分析：绝热活塞使得气体不能与外界发生热传递，那么活塞向下移动过程，外力对气态做正功，导致气体内能增加，而气体内能主要取决于分子平均动能，分子平均动能的标准是温度，所以内能增加，温度升高，根据体积变小，分子平均动能变大，那么单位时间内分子对单位面积的容器壁撞击力增大，压强增大，对照选项C对． 考点：改变气体内能的两种方式

11．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

12．D

解析：D 【解析】 【详解】

A项：从状态d到c，气体温度不变，压强减小，由公式PVC可知，体积增大，气体对外做功，故A正确； B项：由图示图象可知，

'a到b过程p与T成正比，是等容变化，则vbvb ，从c到b是等压变化，由等压变化可'知，体积减小，即vcvb，则vcvb，从c到b过程体系积减小，外界对气体做功，故B

正确；

VC可知，体积增大，T气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确；

VD项：从状态b到a为等容变化，温度升高，内能增大，由公式C可知，体积增大，

T气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。 13．B

C项：从状态a到d，压强不变，温度升高，内能增大，由公式解析：B 【解析】

试题分析：由分子动理论的知识知，物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能，所以A选项错误；对一定质量的气体，当体积不变时，气体的压强和热力学温度成正比，所以B选项正确；由热力学第一定律WQU可知，对一定质量的气体加热，气体的热量增加，但是不知道气体的做功情况，所以气体的内能的变化不能判断，所以C选项错，随着分子间的距离增大分子间引力和斥力的合力可能是先增大，后减小，也可能减小，原因是题中没有清楚的说明分子间的距离从什么位置开始增大，所以D选项错误．

考点：物体的内能 玻意耳定律 热力学第一定律WQU分子间的距离和分子力的关系

14．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是液体分子的运动，故A错误；

B．温度是分子平均动能的标志，气体分子的平均动能只与分子的温度有关，故物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，故B正确；

C．热量在一定条件下可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他变化，故C错误； D．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成的，故D错误。

故选B。

15．A

解析：A 【解析】 【分析】 【详解】

筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，外界对气体做功使气体的内能增大．A正确．

16．A

解析：A 【解析】

冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，A正确．

17．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

A．把气体中分子速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体的由于碰撞等原因，仍然会出现速率大于v的分子；故A错误；

B．温度高的物体的分子平均动能一定大，而内能与物体的温度、体积和物质的量有关，所以温度高的物体内能不一定大。故B错误；

C．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的，压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关。故C错误；

D．微观状态的数目是分子运动无序性的一种量度，由于越大，熵也越大，那么熵自然也是系统内分子运动无序性的量度，所以熵越大，代表系统分子运动越无序，故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

VaVb

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

TaTb

故ABD错误，C正确。 故选C。

19．A

解析：A 【解析】 【分析】 【详解】

该过程为等温变化，根据

pV11p2V2

可知压缩后气体压强增大。

A．对管壁单位面积的平均作用力增大即是压强增大，故A正确； B．分子间平均距离增大即体积变大，不符合分析，故B错误；

C．分子平均动能增大意味着温度升高，但该过程为等温变化，故C错误；

D．该过程外界对气体做功，但内能不变，根据热力学第一定律可知，释放热量，故D错误。 故选A。

20．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

A．虽然能量守恒，但的有些能量是可利用的，有些是不容易利用的，因此能源危机是存在的，A错误；

B．摩擦力做功的过程，如果没有发生相对滑动，就没有机械能转化为内能，B错误； C．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正确； D．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，D错误。 故选C。

21．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

A．从状态A到状态B的过程，气体体积不变，W0，温度升高，U0，根据热力学第一定律UQW可知Q0，气体吸收热量，A错误；

B．从状态A到状态B的过程，气体温度升高，气体分子热运动的平均动能在增大，B错误；

C．从状态B到状态C的过程，温度不变，体积减小，单位体积内的分子个数增大，所以气体分子对容器壁撞击的频繁程度增加，C正确；

D．从状态B到状态C的过程，温度不变，U0，气体体积减小，W0，根据热力学第一定律UQW可知Q0，气体放出热量，D错误。 故选C。

22．A

解析：A 【解析】 【分析】 正确 【详解】

A．饱和汽的气压随温度而变。温度越高，饱和汽的气压越大，但与热力学温度不成正比，故A错误，符合题意；

B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律，因为热力学第二定律的前提是不引起其他变化，B选项中并没有限制，故B正确；

C．当分子间的引力与斥力平衡时，如下图中r0 处

此时分子势能一定最小，故C正确；

D．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故D正确。 故选A。

23．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．

24．C

解析：C 【解析】

根据热力学第一定律EWQ ,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．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，0，由于汽缸与活塞都绝热，Q0，由热力学第B上方的活塞下降，外界对B做功，W＞一定律可知：UWQ＞0，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．