專題1.6熱力學定律(提高篇)(解析版)

1、2020年高考物理100考點最新模擬題千題精練（選修3-3、 3-4）第一部分熱學（選修3-3）專題 1.6 熱力學定律（提高篇）1. （ 2019 湖南衡陽三模）下列說法正確的是（）A 已知銅的密度、摩爾質量和阿伏伽德羅常數(shù)，可以估算銅分子的直徑B 熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體C 一定質量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內能一定增加D 在一定的條件下，某些晶體可以轉化為非晶體，但非晶體一定不可以轉化為晶體E 當液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤時，附著層內分子間的作用力表現(xiàn)為斥力【參考答案】ACE【名師解析】已知銅的密度和摩爾質量可求摩爾體積，摩爾體積除以阿伏伽德羅常數(shù)得銅分子體積，把銅分子看成球

2、型，即可求解銅分子直徑，故A 正確；根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量能從低溫物體傳到高溫物體，如空調，但會引起其他的變化，故B 錯誤；一定質量的某種理想氣體在等壓膨脹過程，根據(jù)蓋呂薩克定律可知溫度升高，故氣體內能一定增大，故C 正確；晶體與非晶體在一定的條件下可以相互轉化，即在一定的條件下，某些晶體可以轉化為非晶體，非晶體也可以轉化為晶體。故D 錯誤；液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤時，附著層內分子之間的作用力表現(xiàn)為斥力；附著層出現(xiàn)擴展的趨勢；故E 正確。2. （ 2019河南示范性高中聯(lián)考）下列說法正確的是（）A. 物體吸收熱量時，其分子平均動能一定增大B. 空氣中水蒸氣的壓強越大，空氣的絕對濕度一定越

3、大C. 當兩分子間距離小于平衡位置的間距r0 時，分子間的距離越大，分子勢能越小D. 熵值越大表明系統(tǒng)內分子運動越無序E. 同種物質不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)【參考答案】BCD【名師解析】物體吸收熱量時，若同時對外做功，則其內能可能會減小，溫度降低，則其分子平均動能減小，選項A 錯誤；空氣中水蒸氣的壓強越大，空氣的絕對濕度一定越大，選項B 正確；當兩分子間距離小于平衡位置的間距r0 時，分子力表現(xiàn)為斥力，分子間的距離越大，分子力做正功，則分子勢能越小，選項C 正確；熵是物體內分子運動無序程度的量度，系統(tǒng)內分子運動越無序，熵值越大。故D 正確。同種物質可能以晶體和 非晶體兩種不同的形

4、態(tài)出現(xiàn)，如煤炭與金剛石，故 E錯誤；故選BCD.3. （2019湖南岳陽二模）下列有關熱現(xiàn)象的說法正確的是（）A.花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了花粉分子在不停的做無規(guī)則運動B.熱量不可能自發(fā)從低溫物體傳到高溫物體C.單晶體某些物理性質沿不同方向是各向異性的D.影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和氣壓的差距E. 一定質量的理想氣體在等溫壓縮的過程中，氣體的內能不變，從外界吸熱【參考答案】BCD【名師解析】花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了水分子在不停的做無規(guī)則運動，故 A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，不 可能使熱量自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，比如電

5、冰箱要耗電， 故B正確；因為組成它們的原子 （分子、離子）在空間上的排列是有序的，所以單晶體的某些物理性質呈現(xiàn)各向異性，故C正確；影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是相對濕度，與空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和氣壓的差距有關，故 D正確； 一定質量理想氣體等溫壓縮的過程中，溫度不變，氣體內能不變 川=0；體積縮小，外界對氣體做功， W>0,根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體放熱，故E錯誤；【關鍵點撥】布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，不是分子的無規(guī)則運動，形成的原因是由于液體分子對懸浮微粒無規(guī)則撞擊引起的；熱力學第二定律反映了自發(fā)的宏觀熱現(xiàn)象具有方向性；單晶體的物理性質各向異性

6、；根據(jù)熱力學第一定律和氣體實驗定律分析氣體內能變化和吸放熱情況。本題考查布朗運動、熱力學第一定律、熱力學第二定律、晶體、氣體實驗定律等，知識點多，難度小，關 鍵是記住基礎知識。4.（2019甘肅蘭州月考）（多選）如圖所示，一定質量的理想氣體經(jīng)歷了A-B-C的狀態(tài)變化過程，則下列說法正確的是（）。A . A-B過程中，壓強不變B. A-B過程中，外界對氣體做負功C. B-C過程中，氣體分子間距增大D. B-C過程中，氣體分子無規(guī)則熱運動變劇烈E. C-A過程中，氣體對外放熱【參考答案】BDE、，, PV 人 、，【名師解析】A-B過程溫度降低，體積增大，由 T=c可知壓強變小，則氣體膨脹對外做功

7、，即外界對氣 體做負功，則 A錯誤，B正確；B-C過程為等容變化，溫度升高，則體積不變，分子運動加劇，C錯誤,D正確。C-A過程為等壓降溫，體積減小，由AU=Q + W知Q<0,則氣體放熱，E正確。5 .（2019四川診斷）（多選）如圖所示，一演示用的 永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形 狀記憶合金制成的葉片。輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而劃水”，推動轉輪轉動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是 。A.轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量B .轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金從熱水中吸收的熱量C.轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升

8、高D.葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量E.葉片在熱水中吸收的熱量一定大于水和轉輪獲得的動能【參考答案】BDE【名師解析】根據(jù)能量守恒定律知，形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，一部分能量在伸展劃水時轉變?yōu)樗娃D輪的動能，另一部分釋放到空氣中。轉輪轉動的過程中克服摩擦力做功，轉輪的速度越來越小，所以要維持轉輪轉動需要外力做功。故A錯誤，B正確。轉動的葉片不斷攪動熱水的過程是水對轉輪做功的過程，同時水會向四周放出熱量，根據(jù)熱力學第一定律可知水的內能減小，故水溫降低，故C錯誤。根據(jù)熱力學第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來對外做功而不引起其變化，故葉片在熱水中吸收的熱量一定大于

9、在空氣中釋放的熱量，也一定大于水和轉輪獲得的動能。故D、E正確。6 . 2019河北衡水聯(lián)考（多選）下列說法正確的是 。A.單晶體在不同方向上的導熱性、導電性、機械強度等物理性質不一樣B.熱量不可能從低溫物體向高溫物體傳遞C. 一定質量的理想氣體，保持氣體的壓強不變，溫度越高，體積越大D.功可以完全轉化為熱量，而熱量不能完全變?yōu)楣Γ床豢赡軓膯我粺嵩次鼰崾怪孔優(yōu)橛杏玫墓.若氣體的溫度不變，壓強增大，說明每秒撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增多 【參考答案】ACE【名師解析】單晶體具有各向異性，A項正確；熱力學第二定律是說熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但是通過外力做功是可以把熱量從低溫物體

10、傳到高溫物體，B項錯誤；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 （或者查理定律）可知C項正確；在引起其他變化的情況下，是可以從單一熱源吸熱使之全部變?yōu)橛杏玫墓?，D項錯誤；根據(jù)氣體壓強的微觀含義可知E項正確。7 .2019湖北武漢模擬（多選）如圖所示，在一定質量的理想氣體壓強隨體積變化的p -V圖象中，氣體先后經(jīng)歷了 ab、bc、cd、da四個過程，其中 ab垂直于cd, ab垂直于V軸且與p軸平行，bc、da是兩條等溫線。 下列判斷正確的是。A .氣體在狀態(tài)a時的溫度低于在狀態(tài) c時的溫度8 .從a-b的過程，氣體分子密集程度不變，分子平均動能增加C.從a-b-c的過程，氣體密度不斷減小，溫度先升高后不變D.從

11、c-d的過程，氣體放出的熱量大于外界對氣體做的功E.從a-b一c-d的過程，設氣體對外做功為Wi,外界對氣體做功為W2,氣體吸熱為Q1，放熱為Q2,則Wi W2<Qi Q2【參考答案】ABD【名師解析】 根據(jù)題圖可知，氣體在狀態(tài) a和狀態(tài)b時體積相同，氣體的壓強越大，溫度越高，故狀態(tài) b 的溫度比狀態(tài)a的溫度高，又bc為等溫線，所以狀態(tài) c的溫度比狀態(tài)a的溫度高，A正確。氣體在狀態(tài) a 和狀態(tài)b時體積相同，故分子密集程度不變，狀態(tài) b的壓強大，溫度高，分子平均動能更大， B正確。由c 到d,氣體體積減小，外界對氣體做正功，且溫度降低，內能減小，由熱力學第一定律可得D正確。從a到b,氣體體

12、積不變，密度不變，從 b到c,氣體體積變大，溫度不變， C錯誤。a、d等溫，內能相等，故外界對氣體做的功與氣體放出的熱量相等,E錯誤。8.（多選）一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程 ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其 V -T圖象如圖所示,pa、Pb、Pc分別表示狀態(tài)a、b、c的壓強，下列判斷正確的是 A .過程ab中氣體一定吸熱8 . Pc= Pb>PaC.過程bc中分子勢能不斷增大D.過程bc中每一個分子的速率都減小E.過程ca中氣體吸收的熱量等于對外界做的功【參考答案】ABE【名師解析】由題圖知，該理想氣體從a到b為等容變化，外界對氣體做功為零，溫度升高，內能增大，根據(jù)AU=

13、Q + W,可知氣體一定吸熱，選項 A正確；從b到c為等壓變化，故Pc=Pb,而從a到b為等容 變化，根據(jù)查理定律 P=CT,可知溫度升高，壓強變大，故Pb>Pa,選項B正確；理想氣體沒有分子勢能，選項C錯誤；從b到c,溫度降低，分子的平均動能降低， 平均速率減小，但不是每一個分子的速率都減小， 選項D錯誤；從c到a,氣體發(fā)生等溫變化，內能不變，氣體對外界做功，吸收熱量，根據(jù)AU = Q+W,氣體吸收的熱量等于對外界做的功，選項E正確。9 .（2019遼寧六校聯(lián)考）一定質量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,再變化到狀態(tài) C,其狀態(tài)變化過程的P -V圖象如圖所示，已知氣體處于狀態(tài)A時的溫度

14、為300 K ,則下列判斷正確的是 A .氣體處于狀態(tài) B時的溫度為900 KB .氣體處于狀態(tài) C時的溫度為300 KC.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)C過程氣體內能一直增大D.從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B過程氣體放熱E.從狀態(tài)B變化到狀態(tài)C過程氣體放熱【參考答案】ABE3Va TaVb3M0【名師解析】由題知 Ta= 300 K, A-B過程為等壓變化，則根據(jù) Vb=Tb，解得Tb=VaTa= 1 >0 3X300 K =PB TbPC1900 Ko故A正確。B-C過程是等容變化，則有 PC=TC,得Tc = PTb = 3>900 K = 300 K,故B正確。從狀 態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程，氣體

15、的溫度先升高后降低，則氣體的內能先增大后減小，故 C錯誤。由A-B 氣體的溫度升高，內能增大，體積增大，氣體對外做功，由熱力學第一定律AU = W+ Q知，氣體吸熱，故D錯誤。B-C過程氣體的體積不變，不做功，溫度降低，氣體的內能減小，由熱力學第一定律AU = W+ Q知，氣體放熱，故 E正確。故選A、B、E。二.計算題.1 .如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為 S= 2 cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定 (插入水銀槽中 的部分足夠深)。管中有一個質量不計的光滑活塞， 活塞下封閉著長 L=21 cm的氣柱，氣體的溫度為ti=7 C, 外界大氣壓取 P0= 1.0X05 Pa(相當于7

16、5 cm高的汞柱的壓強)。(1)若在活塞上放一個質量為 m= 0.1 kg的祛碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長？(g=10 m/s2)(2)若保持祛碼的質量不變，對氣體加熱，使其溫度升高到t2=77 C,此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體吸收的熱量為10 J,則氣體的內能增加多少？【答案】(1)20 cm (2)25 cm (3)8.95 J【名師解析】：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為P1=Po=1.0>105 PaV1=LS=42 cm3,=280 K末狀態(tài)壓強 P2= P0+ mg= 1.05 M05 PaSV2= L2S, T2=T1= 280 K根據(jù)玻意耳定律

17、，有 p1V1= p2V2,即p1L= p2L2得 L2="l = 20 cm。P2(2)對氣體加熱后，氣體的壓強不變，P3=P2, V3=L3S, T3= 350 K根據(jù)蓋呂薩克定律，有V2=V3,即，I 2 I 3 I 2 I 3得 L3= T3L2= 25 cm °I 2氣體對外做的功 W= p2Sh= p2s(L3 L2) =1.05 J根據(jù)熱力學第一定律得AU = W+ Q= 1.05 J+ 10 J=8.95 J即氣體的內能增加 8.95 Jo2. 一定質量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A-B-C- D-A循環(huán)，該過程每個狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。A狀態(tài)的

18、壓強為1X105 Pa,求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量?！敬鸢浮?1)600 K (2)放熱150 J【名師解析】：(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強保持不變，根據(jù)蓋-呂薩克定律有Va= VbTa- Tb代入數(shù)據(jù)解得 TB = VBTA= 600 K VA(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功Wi = Pa(Vb - Va)解得 Wi=- 100 J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中，體積保持不變，根據(jù)查理定律有PB_ PCTb- Tc解得 pc= 2.5X05 Pa從C狀態(tài)到D狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功W2 = Pc(VBVa)解得

19、W2= 250 J一次循環(huán)過程中外界對氣體所做的總功W= Wi + W2= 150 J理想氣體從A狀態(tài)完成一次循環(huán)，回到 A狀態(tài)，始末溫度不變，所以內能不變。根據(jù)熱力學第一定律有AU = W+ Q解得 Q= 150 J故完成一次循環(huán)，氣體向外界放熱150 Jo3. (2019寧夏銀川模擬)如圖所示，導熱性能良好的汽缸內用活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞用輕彈簧與缸底相連，當汽缸如圖甲水平放置時，彈簧伸長了xo,活塞到缸底的距離為Lo,將汽缸緩慢轉動豎直放置，開口向上，如圖乙所示，這時活塞剛好向缸底移動了Xo的距離。已知活塞的橫截面積為S,活塞與汽缸壁的摩擦不計，且氣密性良好，活塞的質量為m,重

20、力加速度為g,環(huán)境溫度恒定，大氣壓強為 po,求:甲(1)彈簧的勁度系數(shù)的大?。?2)若從甲圖到乙圖的過程中，氣體放出的熱量為Q,活塞的重力對氣體做的功為W,則彈簧開始具有的彈性勢能為多少？【答案】(1)mg L0 X0 PoXoS (2)Q-W- PoxoS xoLo【解析】(1)汽缸水平放置時，缸內氣體的壓強為 Pi=Po+kX°, S當汽缸豎直放置時，缸內氣體的壓強為P2=Po+mg, S根據(jù)玻意耳定律有 P1 LoS= P2(Lo-Xo)S,解得 k= mg L0 Xo PoxLoXoLo(2)從甲圖到乙圖的過程中，氣體的溫度始終不變，因此氣體的內能不變，根據(jù)熱力學第一定律可

21、知Q=W+ PoxoS+ Ep，求得 Ep=Q-W- PoxoS。4 .(2016漳州模擬)如圖，豎直放置、開口向上的試管內用水銀封閉一段理想氣體，若大氣壓強不變，管內氣體A.溫度升高，則體積減小B.溫度降低，則壓強減小C.溫度降低，則壓強增大D.溫度升高，則體積增大【參考答案】 D【名師解析】溫度升高,壓強不變，則體積增大，選項D 正確 A 錯誤。溫度降低,則壓強不變，體積減小，選項 BC 正確。5 .（9分）（2016長沙卞II擬）（1）（3分）下列敘述中，正確的是（）A. 同一溫度下,氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律B. 布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映

22、C. 第二類永動機是不可能制造出來的,盡管它不違反熱力學第一定律,但它違反熱力學第二定律D. 物體熔化時吸熱,分子平均動能不一定增加E.只知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)就可以算出氣體分子的體積【參考答案】 ACD【名師解析】同一溫度下,氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律，選項A 正確。布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映，選項B 錯誤。第二類永動機是不可能制造出來的 , 盡管它不違反熱力學第一定律,但它違反熱力學第二定律，選項 C 正確。 物體熔化時吸熱, 溫度不變，物體內分子平均動能不一定增加，選項D 正確。只知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)就可

23、以算出每個氣體分子所占的體積，不能算出分子體積，選項E 錯誤。6.（10分）（2016廣東百校聯(lián)盟模擬）（1）（3分）當兩分子間距為ro時，它們之間的引力和斥力相等。關于分子之間的相互作用,下列說法正確的是（）A.當兩個分子間的距離等于ro時，分子勢能最小B.當兩個分子間的距離小于ro時，分子間只存在斥力C.在兩個分子間的距離由很遠逐漸減小到r=ro的過程中，分子間作用力的合力先增大后減小D.在兩個分子間的距離由很遠逐漸減小到r=ro的過程中，分子間作用力的合力一直增大E.在兩個分子間的距離由r=r o逐漸減小白過程中，分子間作用力的合力一直增大【參考答案】 ACE【名師解析】當兩個分子間的距

24、離等于時，分子勢能最小，選項 A正確。當兩個分子間的距離小于 時,分子間存在引力和斥力，但是斥力大于引力，對外表現(xiàn)為斥力，選項B 錯誤。在兩個分子間的距離由很遠逐漸減小到r=ro的過程中，分子間作用力的合力先增大后減小，選項 C正確D錯誤。在兩個分子間的距離由 r=ro逐漸減小的過程中，分子間作用力的合力一直增大，選項 E正確。7. （2016云南昆明二檢）下列說法正確的是 。（填正確答案標號）A.溫度低的物體內能一定小B .從單一熱源吸收熱量使之全部變成有用的機械功而不引起任何變化是不可能的C.液體與大氣相接觸，表層分子所受其他分子的作用表現(xiàn)為相互吸引D.嫡值越大，表明系統(tǒng)內分子運動越無序E.分子運動的平均動能可能為零，瞬時速度不可能為零【參考