第三章 热力学定律 期末复习重难点训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以热力学定律为核心，按“概念辨析-定律理解-应用拓展”逻辑分层设题，覆盖能量观念与科学推理素养 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |功、热和内能|6题|基础概念辨析（如内能比较、改变方式）|为热力学定律铺垫能量转化基础| |热力学第一定律|5+10题|含表述理解（如P-V图像分析）和应用计算（如气体做功与吸放热）|从定律表达式到实际情境应用| |能量守恒等|4题|结合生活实例（如变频空调节能）|热力学第一定律的延伸与验证| |热力学第二定律|8+4+5题|含两种表述辨析、永动机不可制成及熵增加原理（如扩散不可逆）|揭示能量转化方向性| |能源与环境|5题|实际应用计算（如太阳能利用、节能分析）|联系社会热点，体现科学态度与责任| |热力学第三定律|3题|基础内容识记（如绝对零度不可达到）|完善热力学定律体系|

第三章 热力学定律 题型1 功、热和内能的改变（共6小题） 题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式（共5小题） 题型3 （共10小题） 题型4 （共4小题） 题型5 热力学第二定律两种表述（共8小题） 题型6 第二类永动机不可制成（共4小题） 题型7 （共5小题） 题型8 能源与环境（共5小题） 题型9 （共3小题） 题型1 功、热和内能的改变（共6小题） 1．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 2．下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低 B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直不变 C．由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 3．关于物体的内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递 4．（多选）下列有关物体的内能、温度、热量的说法中，正确的是（　　） A．只要两物体的质量、温度和体积相等，两物体内能一定相等 B．只要温度升高，每个分子的动能就都增加 C．热量是热传递过程中物体内能变化的量度 D．做功和热传递都能改变物体的内能，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同 5．（多选）下面例子中，通过做功改变物体的内能的是（　　） A．太阳把地面晒热 B．刹车时轮胎变热 C．汽缸内的气体被压缩，气体温度升高 D．用砂轮磨刀具时，刀具温度升高 6．如图所示，体积相同的玻璃瓶分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过__________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若瓶中水的质量为，水的密度为，阿伏加德罗常数，则瓶中水分子个数约为__________个（保留两位有效数字） 题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式（共5小题） 7．一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 8．如图所示的实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（　　） A．做功使管内气体热量增加 B．热传递不能改变物体的内能 C．做功改变了管内气体的内能 D．热传递改变了管内气体的热量 9．（多选）薯片包装袋采用真空充氮技术实现食品与外界隔绝，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输冲击。一包薯片从陇南到甘南，海拔升高，袋内气体膨胀。已知袋内气体的温度不变，视为理想气体。则（    ） A．袋内气体压强减小 B．袋内气体内能减小 C．袋内气体对外界做正功 D．袋内气体向外界放出热量 10．（多选）如图所示，对其中所涉及的实验现象分析正确的是（    ） A．图甲：用橡胶棒连接金属箔张角不同的验电器，发现金属箔张角不变，说明橡胶棒是绝缘体 B．图乙：将两个铅柱底面削平、削干净，然后紧紧压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊一个重物不能把它们拉开，说明分子在不停地做无规则运动 C．图丙：铁丝快速反复弯折后，铁丝弯折处发热，说明做功可以改变物体的热量 D．图丁：与头发摩擦过的塑料梳子能吸起碎纸屑，说明摩擦过的梳子带了电荷 11．如图甲，某同学将透明吸管插入铝制空饮料罐，接口处用蜡密封，并在吸管内引入一小段油柱。制成探究罐内空气体积随温度变化规律的装置。通过改变罐内气体的温度，测出多组体积V与对应温度T的数据，作出V-T图像如图乙，求： (1)已知大气压强，气体由状态a到状态b的过程中对外做的功Wab； (2)若（1）问过程中气体吸收热量80J，气体的内能增加量。 (3)已知1mol任何气体在压强，温度时，体积约为V0=22.4L。罐内空气的平均摩尔质量M=29g/mol，体积Vt=2.24L，温度，估算罐内空气密度ρ（计算结果保留三位有效数字）。 题型3 （共10小题） 12．如图，一定质量的理想气体从A状态沿直线变化到B状态，在此过程中，下列说法正确的是（     ） A．气体对外界做功，内能增加 B．气体吸热，内能增加 C．气体放热，内能减少 D．气体对外界做功，同时吸热 13．如图所示，假设一团理想气体从同一状态开始，经历a、b、c三个过程，三个过程吸收的热量分别是、、，则三者之间的关系是（　　） A． B． C． D． 14．我国奋斗者号潜水器开展深海科考时，在深海采集样品并将样品密封在导热良好的金属采样管中，密封后管内留有部分空气，该空气可视为理想气体。在采样管缓慢上升的过程中，空气从状态到状态的压强随热力学温度变化的图像如图所示，图线的延长线过坐标原点。该过程中（     ） A．管内空气的分子平均动能逐渐增大 B．管内空气对外界放出热量 C．管内空气分子撞击单位面积管壁产生的平均作用力减小 D．管内单位体积内分子个数增加 15．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 16．一定质量的理想气体经历了的循环，其图像如图所示，其中过程气体分子的平均动能不变，过程气体压强不变，则（     ） A．过程，气体的压强与体积乘积增大 B．过程，气体分子单位时间单位面积碰撞次数增多 C．过程，气体内能可能减小 D．整个过程中气体放出热量和吸收热量相等 17．（多选）洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆口用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．F大小逐渐增大 B．气体压强与体积成反比 C．封闭气体分子的无规则运动更加剧烈 D．气体内能保持不变 18．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的变化过程，其中与轴平行，连线延长过坐标原点，下列说法正确的是（     ） A．过程气体压强增大 B．过程气体向外界放出热量 C．过程外界对气体做功 D．过程，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数不变 19．（多选）水中小气泡内气体可视为质量不变的理想气体，气体从状态Q等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能减小 B．过程中，气体对外做功 C．过程中，气体内能不变 D．过程中，气体温度升高 20．如图所示，用空的铝制饮料罐和透明吸管制成一个简易气温计。已知罐的容积为360 cm3，吸管横截面积为0.2 cm2，有效长度为18 cm，当温度为300 K时，油柱在罐口处，已知大气压强为。 (1)求这个气温计能够测量的最高温度T； (2)若温度升高，油柱从罐口处移动到吸管的最右边，该过程中被油柱密封的气体内能增加0.90 J，求气体吸收的热量Q。 21．热力学循环是一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态参量的变化，最终使热力学系统回到初始状态。一定质量的理想气体，从初始状态经状态、、再回到，其体积随热力学温度的变化关系如图所示，已知气体在状态下的压强为，其余物理量的大小已在图中标出，求： (1)气体在状态下的压强； (2)整个过程气体是吸热，还是放热？对应的热量是多少？ 题型4 （共4小题） 22．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显 B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子势能变大 C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力 D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律 23．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在气值中，汽缸和活塞的绝热性、密封性良好。初始时，气体的压强、温度与外界大气相同。现接通电热丝加热气体，活塞缓慢向右移动，不计活塞与汽缸间的摩擦，外界大气压强保持不变，则该过程中（　　）    A．气体压强增大 B．气体分子的平均动能不变 C．气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功 D．气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数增加 24．（多选）在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 25．如图所示，轻质弹簧的左端与固定在水平地面上的挡板连接，弹簧处于原长时右端位于A点，并与一质量为的滑块接触但不连接。距A点处固定有一半径的半圆形轨道，轨道上的P、Q是轨道的三等分点。滑块在外力的推动下向左压缩弹簧右端至N点后锁定，某时刻由静止释放滑块，滑块由轨道竖直直径的最低点B进入轨道后，在一始终沿运动切线方向的外力作用下做匀速圆周运动，到达轨道最高点C点时撤去外力，滑块从C飞出后恰好落在A点。已知滑块与水平地面间的动摩擦因数，滑块与半圆形轨道间的动摩擦因数，弹簧的劲度系数，弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧的形变量），重力加速度的大小取。求： (1)滑块在半圆形轨道内做匀速圆周运动的速度大小v； (2)滑块在P点和Q点所受支持力的大小的比值； (3)从滑块由静止释放到滑块运动到C点过程中因摩擦而产生的热量Q。 题型5 热力学第二定律两种表述（共8小题） 26．下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是（    ） A．布朗运动的快慢只与固体微粒的大小有关 B．根据每隔相同时间记录的固体微粒做布朗运动的折线图可知，两点之间的距离越大，固体微粒的平均速度越大 C．固体分子间距很小，所以固体之间不会发生扩散现象 D．扩散现象的宏观过程是可逆的 27．根据热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C．即使没有漏气和摩擦，也没有机体热量的损失，热机也不可能把燃料产生的热量完全转化成机械能 D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” 28．布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量 29．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热的过程是可逆的 B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C．实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性” D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 30．（多选）下列说法正确的是（　　） A．当分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式 D．知道某气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可求出分子的体积 31．（多选）下列有关热学知识的说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能 B．热量可以从低温物体传递给高温物体 C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 32．（多选）如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，Ⅰ、Ⅲ内理想气体的压强相等，Ⅱ内为真空。时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，时刻取消右侧活塞的固定状态，在时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是（　　） A．阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的扩散是不可逆的 B．Ⅰ中气体在时刻的温度低于时刻的温度 C．时间内Ⅲ中气体的内能减少 D．时刻后右侧活塞能自发回到时的位置 33．如图所示，两个完全相同的绝热容器A和B用绝热细管连接，中间设置阀门开关，容器底部的绝热细管竖直插入水银槽中。开始时阀门关闭，容器A中的理想气体处于温度T1=300K的状态1，容器 B内为真空，已知水银柱的高度h1=76cm，h2=46cm。现将阀门打开，容器A中气体向容器B内扩散，最终气体达到状态2。然后用电阻丝加热，使水银柱的高度变为h3=56cm，气体达到状态3。不计细管内气体的体积。 (1)气体从状态1到状态2是___________（选填“可逆”或“不可逆”）过程，气体分子平均动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求状态2时细管内水银柱的高度； (3)求状态3时容器内气体的温度。 题型6 第二类永动机不可制成（共4小题） 34．下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机不违反能量守恒定律，所以它是能制造出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 35．利用所学知识判断，下列描述正确的是（　　） A．甲图中用细棉线实现自动浇水，利用了毛细现象 B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡熔化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体 C．丙图中悬浮在液体中的微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 D．丁图中“饮水小鸭”喝完一口水后，直立起来又慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能持续工作下去 36．（多选）根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（　　） A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 D．如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100% 37．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 题型7 （共5小题） 38．关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 39．如图所示，爆米花机内气体的初始温度为27℃、压强为1atm，将玉米粒装入手摇爆米花机中，对爆米花机密封加热，当气体压强达到为4atm时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，机内气体视为理想气体，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。已知加热过程中气体吸热4200J，则下列说法正确的是（　　） A．开盖前瞬间，气体的温度为108℃ B．加热过程中，机内气体的熵可能在减少 C．加热过程中，机内气体的分子数密度增大 D．加热过程中，气体的内能增加4200J 40．（多选）下列说法正确的是（　　） A．水池中水的温度相同，水底一小气泡因扰动而上升时一定吸热 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．同一容器中同种气体所有的分子运动速率基本相等 D．熵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大的方向进行 41．（多选）下列关于晶体熔化的说法中正确的是（　　） A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变 B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为无序排列，则无序度增大 C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变 D．在晶体熔化的过程中，熵将增加 42．由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边为真空。若把隔板撤去，气体将进行自由膨胀，达到平衡后气体的温度______（填“升高”或“降低”或“不变” ）；气体的熵______（填“增加”或“减小”或“不变” ） 题型8 能源与环境（共5小题） 43．下列说法正确的是（　　） A．水能是不可再生能源 B．声源远离观察者时，观察者接收到的声音的频率增大 C．发生稳定干涉的两列波，振动减弱点经过半个周期仍为振动减弱点 D．如图所示，使摆球1偏离平衡位置后释放，稳定后摆球3的振幅最大 44．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（　　） A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为 B．一天内，水加热的平均功率约为0.4kW C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费 D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000mAh、电压3.7V，不计损耗，大约可充满66块电池 45．（多选）物理兴趣小组在参加完学校的“节能环保、低碳减排”活动后，提出了自己的一些设想，从物理学的角度，你认为可行的是（　　） A．制造一种运动装置，将它与地面的摩擦产生的内能全部转化为动能 B．制造一种自行车，把它行进时的一部分动能转化成电能，提供照明 C．将城市的楼顶全部安装光伏发电装置，节能减排 D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 46．（多选）关于能量和能源，下列说法中正确的是（　　） A．化石能源是清洁能源；水能是可再生能源 B．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性 C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了 47．某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1个夏季节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字） 题型9 （共3小题） 48．下列关于布朗运动、浸润现象、晶体和温度的说法，正确的是（　　） A．一杯水中某个水分子的运动是无规则的，该水分子的运动是布朗运动 B．水能浸润玻璃，是因为水分子之间的相互作用强于玻璃与水分子之间的相互作用 C．单晶和多晶都是晶体，都表现出各向异性 D．温度升高1℃即温度升高1K，任何物体的温度都不可能低于-273.15℃ 49．下列说法正确的是（　　） A．涉及热现象的宏观自然过程是可逆的 B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律 C．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少 D．在一定条件下，物体的温度可以降低到绝对零度 50．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．热量能够从高温物体传到低温物体 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡是不违背能量守恒定律的过程一定都能实现 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 热力学定律 题型1 功、热和内能的改变（共6小题） 题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式（共5小题） 题型3 （共10小题） 题型4 （共4小题） 题型5 热力学第二定律两种表述（共8小题） 题型6 第二类永动机不可制成（共4小题） 题型7 （共5小题） 题型8 能源与环境（共5小题） 题型9 （共3小题） 题型1 功、热和内能的改变（共6小题） 1．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法不正确的是（　　） A．因质量相等，故A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大 B．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递 D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态 【答案】B 【详解】A．温度是分子的平均动能的标志，因质量相等，故A瓶中水的分子平均动能大，A的内能比B瓶中水的内能大。故A正确，与题意不符； B．质量相等的60℃的热水和0℃的冷水相比，60℃的热水体积比较大，所以A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大。故B错误，与题意相符； C．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。故C正确，与题意不符； D．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，热量会自发从高温向低温传递，它们的状态都会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡，达到热平衡的两个系统都处于平衡态。故D正确，与题意不符。 本题选不正确的故选B。 2．下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低 B．由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直不变 C．由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 【答案】D 【详解】A．由分子热运动的速率的分布特点可知，分子热运动的速率分布呈现“中间多两头少”的规律，且随温度的升高，大部分的分子热运动速率增大，故由图可知状态①的温度高，故A错误； B．由理想气体状态方程结合图乙可知，气体在状态A和状态B时，气体的温度相同，结合气体的等温线可知，该过程气体的温度先升高，后降低，故气体分子平均动能先增大后减小，故B错误； C．由分子力随分子间距的变化关系图象可知，当分子间的距离时，随分子间距离的增大，分子间的作用力先增大后减小，故C错误； D．由图丁可知，在分子间距为时，分子间距离为平衡位置的距离。在r由变到的过程中，分子力为斥力，随分子间距的增大，分子力做正功，故D正确。 故选D。 3．关于物体的内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．热水的内能比冷水的内能多 B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递 【答案】D 【详解】AB．物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，故AB错误； CD．在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，也可以在内能相等的两物体之间进行热传递，故C错误，D正确。 故选D。 4．（多选）下列有关物体的内能、温度、热量的说法中，正确的是（　　） A．只要两物体的质量、温度和体积相等，两物体内能一定相等 B．只要温度升高，每个分子的动能就都增加 C．热量是热传递过程中物体内能变化的量度 D．做功和热传递都能改变物体的内能，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同 【答案】CD 【详解】A．物体的内能由物体中的分子数、温度和体积共同决定，两物体的质量相等，而分子数不一定相同， A错误； B．温度升高，分子的平均动能增加，每个分子的动能不一定都增加，故选项B错误； C．热量是热传递过程中物体内能变化的量度，C正确； D．做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同，D正确。 故选CD。 5．（多选）下面例子中，通过做功改变物体的内能的是（　　） A．太阳把地面晒热 B．刹车时轮胎变热 C．汽缸内的气体被压缩，气体温度升高 D．用砂轮磨刀具时，刀具温度升高 【答案】BCD 【详解】A．太阳把地面晒热是热辐射，温差导致热传递，故A错误； B．刹车时轮胎变热，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故B正确； C．汽缸内气体被压缩，气体温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C正确； D．用砂轮磨刀具时，刀具温度升高，是机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D正确。 故选BCD。 6．如图所示，体积相同的玻璃瓶分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过__________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若瓶中水的质量为，水的密度为，阿伏加德罗常数，则瓶中水分子个数约为__________个（保留两位有效数字） 【答案】 热传递 【详解】[1]若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。 [2]根据题意，由公式可得，瓶中水的体积为 一个水分子的体积为 瓶中水分子个数约为 联立代入数据解得 个 题型2 理解热力学第一定律的表述和表达式（共5小题） 7．一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的关系如图所示。该气体从状态变化到状态的过程中（    ） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 【答案】C 【详解】AB.根据理想气体状态方程可知：气体在状态和状态的温度相等，该气体从状态变化到状态的过程中，温度先升高后降低，因此内能先增大后减小，故AB错误； C.该气体从状态变化到状态的过程中，气体体积一直增大，因此气体始终对外界做正功，故C正确； D.体在状态a和状态b的温度相等，则内能相等，根据热力学第一定律可知：气体对外界做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。 故选C。 8．如图所示的实验装置，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（　　） A．做功使管内气体热量增加 B．热传递不能改变物体的内能 C．做功改变了管内气体的内能 D．热传递改变了管内气体的热量 【答案】C 【详解】快速压下活塞时，外界对管内气体做功，棉花燃烧起来，是因为气体内能增大，温度升高，所以此实验说明做功改变了管内气体的内能。 故选C。 9．（多选）薯片包装袋采用真空充氮技术实现食品与外界隔绝，既抑制微生物繁殖与氧化反应，又能缓冲运输冲击。一包薯片从陇南到甘南，海拔升高，袋内气体膨胀。已知袋内气体的温度不变，视为理想气体。则（    ） A．袋内气体压强减小 B．袋内气体内能减小 C．袋内气体对外界做正功 D．袋内气体向外界放出热量 【答案】AC 【详解】A．气体膨胀体积变大，温度不变，由理想气体状态方程，可知气体压强减小，A正确； B．气体视为理想气体，温度决定内能，温度不变，内能不变，B错误； CD．气体膨胀，对外界做正功，内能不变，由，气体从外界吸收热量，C正确，D错误。 故选AC。 10．（多选）如图所示，对其中所涉及的实验现象分析正确的是（    ） A．图甲：用橡胶棒连接金属箔张角不同的验电器，发现金属箔张角不变，说明橡胶棒是绝缘体 B．图乙：将两个铅柱底面削平、削干净，然后紧紧压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊一个重物不能把它们拉开，说明分子在不停地做无规则运动 C．图丙：铁丝快速反复弯折后，铁丝弯折处发热，说明做功可以改变物体的热量 D．图丁：与头发摩擦过的塑料梳子能吸起碎纸屑，说明摩擦过的梳子带了电荷 【答案】AD 【详解】A．用橡胶棒连接金属箔张角不同的验电器，发现金属箔张角不变，说明电子没有发生转移，所以橡胶棒是绝缘体，故A正确； B．将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个钩码都不能把它们拉开，说明分子间存在引力，故B错误； C．铁丝快速反复弯折后，铁丝弯折处发热，这是通过做功的方法改变铁丝的内能从而使得铁丝的温度升高，故C错误， D．与头发摩擦过的塑料梳子能吸起碎纸屑，说明摩擦过的梳子带了电荷，故D正确。 故选AD。 11．如图甲，某同学将透明吸管插入铝制空饮料罐，接口处用蜡密封，并在吸管内引入一小段油柱。制成探究罐内空气体积随温度变化规律的装置。通过改变罐内气体的温度，测出多组体积V与对应温度T的数据，作出V-T图像如图乙，求： (1)已知大气压强，气体由状态a到状态b的过程中对外做的功Wab； (2)若（1）问过程中气体吸收热量80J，气体的内能增加量。 (3)已知1mol任何气体在压强，温度时，体积约为V0=22.4L。罐内空气的平均摩尔质量M=29g/mol，体积Vt=2.24L，温度，估算罐内空气密度ρ（计算结果保留三位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为 （2）由热力学第一定律得 （3）对罐内被封气体状态1可知， 状态2可知 由等压变化定律得 物质的量为 质量 罐内空气密度 联立代数据解得 题型3 （共10小题） 12．如图，一定质量的理想气体从A状态沿直线变化到B状态，在此过程中，下列说法正确的是（     ） A．气体对外界做功，内能增加 B．气体吸热，内能增加 C．气体放热，内能减少 D．气体对外界做功，同时吸热 【答案】D 【详解】由图可知，根据理想状态方程 可得，理想气体内能只与温度有关，因此 从A状态沿直线变化到B状态的过程中，气体体积增大，气体对外界做功， 根据 得，即气体从外界吸热。 故选D。 13．如图所示，假设一团理想气体从同一状态开始，经历a、b、c三个过程，三个过程吸收的热量分别是、、，则三者之间的关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 理想气体内能仅与温度有关，由得，末态温度和成正比。 初态，对应温度 过程末态 对应， 过程末态 对应， 过程末态 对应， 即 图中，过程曲线与轴围成的面积等于气体对外做的功： 过程体积不变，气体对外做功 过程体积从到，气体对外做功 过程体积从到，面积为梯形面积，气体对外做功 即 由热力学第一定律得（为气体对外做功），变形得 代入得 ，， 综上关系可得。 故选D。 14．我国奋斗者号潜水器开展深海科考时，在深海采集样品并将样品密封在导热良好的金属采样管中，密封后管内留有部分空气，该空气可视为理想气体。在采样管缓慢上升的过程中，空气从状态到状态的压强随热力学温度变化的图像如图所示，图线的延长线过坐标原点。该过程中（     ） A．管内空气的分子平均动能逐渐增大 B．管内空气对外界放出热量 C．管内空气分子撞击单位面积管壁产生的平均作用力减小 D．管内单位体积内分子个数增加 【答案】A 【详解】A．空气从状态A到状态B，温度升高，管内空气的分子平均动能逐渐增大，故A正确； B．根据理想气体状态方程，变形得 由题意，图线延长线过原点，说明为定值，因此管内空气体积不变，该过程为等容变化； 管内空气温度升高，内能增大，体积不变，外界对气体做的功为0，根据热力学第一定律，得，因此管内空气从外界吸收热量，故B错误； C．管内空气压强在数值上等于空气分子撞击单位面积管壁产生的平均作用力，结合空气压强增大，可知管内空气分子撞击单位面积管壁产生的平均作用力增大，故C错误； D．管内空气分子总个数不变，空气体积不变，单位体积内分子个数保持不变，故D错误。 故选A。 15．如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 【答案】A 【详解】AB．玻璃管导热，则管内外气体的温度总相等，则气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体压强减小，体积变大，气体分子数密度减小，可知分子碰撞器壁频率降低，A正确，B错误； C．气体体积变大，则分子间平均距离增大，但分子间引力作用可认为为零，不变，C错误； D．气体体积变大，则气体对外做功，因气体温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，而气体内能是指大量气体分子的总动能和分子势能之和，单个气体分子内能没有意义可言，D错误。 故选A。 16．一定质量的理想气体经历了的循环，其图像如图所示，其中过程气体分子的平均动能不变，过程气体压强不变，则（     ） A．过程，气体的压强与体积乘积增大 B．过程，气体分子单位时间单位面积碰撞次数增多 C．过程，气体内能可能减小 D．整个过程中气体放出热量和吸收热量相等 【答案】B 【详解】A．过程，气体分子的平均动能不变，对于理想气体，这意味着温度不变。根据理想气体状态方程（常数），可知乘积保持不变，故A错误； B．过程，气体压强不变，由图可知体积减小。根据理想气体状态方程，可知温度降低，分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小。压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的，宏观上压强不变，微观上必然是单位时间单位面积碰撞次数增多，以补偿单个分子撞击力的减小，故B正确； C．过程，由图可知体积不变，压强增大。根据查理定律，可知温度升高。理想气体的内能只由温度决定，温度升高，内能一定增大，故C错误； D．整个循环过程，气体回到初始状态，内能变化量，在图像中，图线与轴围成的面积表示功。过程气体体积增大，对外做功（对应曲线下方的面积）；过程气体体积减小，外界对气体做功（对应线段下方的面积）；过程体积不变，不做功。由图可知曲线下方的面积大于线段下方的面积，即，整个过程中气体对外做净功。根据热力学第一定律（为气体吸收的净热量），可得，即气体吸收的热量大于放出的热量，故D错误。 故选B。 17．（多选）洪涝灾害时，可利用圆柱形塑料盆实施紧急漂浮自救，如图（a）所示。将盆口用力F向下迅速竖直压入水面，如图（b）所示。设盆内气体可以视为理想气体，盆内气体压缩过程中与外界无热量交换。下列说法正确的是（　　） A．F大小逐渐增大 B．气体压强与体积成反比 C．封闭气体分子的无规则运动更加剧烈 D．气体内能保持不变 【答案】AC 【详解】A．将盆用力向下迅速竖直压入水面，对盆进行受力分析，即 解得 因为下压过程为绝热压缩，气体体积减小、温度升高，压强增大，所以F逐渐增大，故A正确； B．气体经历的是绝热压缩过程，不是等温过程，不满足玻意耳定律，故B错误； CD．由于竖直向下压盆过程中，外界对气体做功，忽略此过程中封闭气体与外界的热交换，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，气体分子的无规则运动更加剧烈，故C正确，D错误。 故选AC 。 18．（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的变化过程，其中与轴平行，连线延长过坐标原点，下列说法正确的是（     ） A．过程气体压强增大 B．过程气体向外界放出热量 C．过程外界对气体做功 D．过程，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数不变 【答案】AC 【详解】AB．过程：与轴平行，说明体积不变，是等容变化。根据理想气体状态方程，不变，温度升高，所以压强增大。 温度升高，内能；体积不变，气体不做功。根据热力学第一定律，得，即气体从外界吸热。 故A正确，B错误。 C．过程：连线过原点，说明与成正比，根据，斜率不变，因此是等压变化，压强不变。 做功情况：体积减小，说明外界对气体做功，，C正确。 D．过程：温度降低，分子平均动能减小；压强不变，要维持压强不变，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数必须增加，D错误。 故选AC。 19．（多选）水中小气泡内气体可视为质量不变的理想气体，气体从状态Q等温膨胀至状态R，再绝热收缩至状态S，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体内能减小 B．过程中，气体对外做功 C．过程中，气体内能不变 D．过程中，气体温度升高 【答案】BD 【详解】AB．过程，温度不变，内能不变；体积增大，对外做功，故A错误，B正确； CD．过程，绝热，也即和外界没有热传递，做功与内能变化大小相等；该过程体积变小，外界对气体做功，气体内能变大，温度升高，故C错误，D正确。 故选BD。 20．如图所示，用空的铝制饮料罐和透明吸管制成一个简易气温计。已知罐的容积为360 cm3，吸管横截面积为0.2 cm2，有效长度为18 cm，当温度为300 K时，油柱在罐口处，已知大气压强为。 (1)求这个气温计能够测量的最高温度T； (2)若温度升高，油柱从罐口处移动到吸管的最右边，该过程中被油柱密封的气体内能增加0.90 J，求气体吸收的热量Q。 【详解】（1）封闭气体做等压变化，当油柱到达透明吸管的最右端时，气体的温度最高，由盖吕萨克定律可得 其中，， 解得 （2）气体对外做功，所以 其中 解得 根据热力学第一定律可得 其中 解得 21．热力学循环是一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态参量的变化，最终使热力学系统回到初始状态。一定质量的理想气体，从初始状态经状态、、再回到，其体积随热力学温度的变化关系如图所示，已知气体在状态下的压强为，其余物理量的大小已在图中标出，求： (1)气体在状态下的压强； (2)整个过程气体是吸热，还是放热？对应的热量是多少？ 【详解】（1）气体从状态d到状态a，从状态b到状态c均为等压变化，即， 气体从状态a到状态b是等容变化，由查理定律有 联立各式解得气体在状态c下的压强 （2）a状态到b状态，c状态到a状态气体做等容变化气体不做功，b状态到c状态外界对气体做功，则有 d状态到a状态气体对外界做功 整个过程的总功为 根据热力学第一定律有 又因为整个过程内能变化量为0，，联立解得 则整个过程气体放热，放出的热量为。 题型4 （共4小题） 22．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（　　） A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显 B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子势能变大 C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力 D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．甲图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故A错误； B．从图乙可知当分子间的距离小于r₀时，分子间距变小，分子力做负功，分子势能变大，故B正确； C．分子间同时存在引力和斥力，液体表面是分子间作用力的合力为引力，故C错误； D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其违背热力学第一定律，故D错误。 故选B。 23．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在气值中，汽缸和活塞的绝热性、密封性良好。初始时，气体的压强、温度与外界大气相同。现接通电热丝加热气体，活塞缓慢向右移动，不计活塞与汽缸间的摩擦，外界大气压强保持不变，则该过程中（　　）    A．气体压强增大 B．气体分子的平均动能不变 C．气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功 D．气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数增加 【答案】C 【详解】A．活塞向右运动，不计活塞与汽缸间的摩擦，外界大气压强保持不变，则整个过程属于等压变化，气体压强与外界大气压强大小相等，保持不变，故A错误； B．由于气体温度升高，气体内能升高，则气体分子的平均动能升高，故B错误； C．活塞向右移动，气体对外做功，根据热力学第一定律 气体内能升高可知气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故C正确； D．气体压强取决于气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数和每次撞击活塞的平均作用力，气体分子的平均动能升高，即气体分子的速度增大，则每次撞击活塞的平均作用力增大，而气体压强不变，则气体分子在单位时间内撞击活塞单位面积的次数减少，故D错误； 故选C。 24．（多选）在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5~7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是（　　） A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律 B．变频空调运行中做功少，转化能量多 C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电 D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 【答案】CD 【详解】A．自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误； BD．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错误，D正确； D．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C正确。 故选CD。 25．如图所示，轻质弹簧的左端与固定在水平地面上的挡板连接，弹簧处于原长时右端位于A点，并与一质量为的滑块接触但不连接。距A点处固定有一半径的半圆形轨道，轨道上的P、Q是轨道的三等分点。滑块在外力的推动下向左压缩弹簧右端至N点后锁定，某时刻由静止释放滑块，滑块由轨道竖直直径的最低点B进入轨道后，在一始终沿运动切线方向的外力作用下做匀速圆周运动，到达轨道最高点C点时撤去外力，滑块从C飞出后恰好落在A点。已知滑块与水平地面间的动摩擦因数，滑块与半圆形轨道间的动摩擦因数，弹簧的劲度系数，弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧的形变量），重力加速度的大小取。求： (1)滑块在半圆形轨道内做匀速圆周运动的速度大小v； (2)滑块在P点和Q点所受支持力的大小的比值； (3)从滑块由静止释放到滑块运动到C点过程中因摩擦而产生的热量Q。 【详解】（1）滑块从点飞出后做平抛运动：在竖直方向上 在水平方向上 解得 （2）由于、是半圆形轨道的三等分点，连线、连线与竖直方向的夹角均为 分别对滑块在和受力分析，由牛顿第二定律得：在点 在点 又 解得 （3）在滑块由点运动到点的过程中，根据能量守恒定律 解得 这个过程中由于摩擦产生的热量 滑块进入半圆形轨道后，滑块位于过点的水平线以下任意一点时 设连线与竖直方向的夹角为， 此时滑块受到的摩擦力 在点附近取极短圆弧，克服摩擦力做功为 当滑块位于点关于过点的水平线的对称点点时， 滑块在受到的摩擦力 在点附近取极短圆弧，克服摩擦力做功为 可得 同理，对于滑块在半圆轨道上的整个运动过程， 克服摩擦力做的总功 根据功能关系，滑块在半圆形轨道上由于摩擦产生的热量 从滑块由静止释放到滑块运动到点过程中因摩擦而产生的热量 解得 题型5 热力学第二定律两种表述（共8小题） 26．下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是（    ） A．布朗运动的快慢只与固体微粒的大小有关 B．根据每隔相同时间记录的固体微粒做布朗运动的折线图可知，两点之间的距离越大，固体微粒的平均速度越大 C．固体分子间距很小，所以固体之间不会发生扩散现象 D．扩散现象的宏观过程是可逆的 【答案】B 【详解】A．布朗运动的快慢除了与固体微粒的大小有关之外，还与温度有关，A错误； B．布朗运动折线图中两点间的距离表示位移的大小，根据平均速度的定义式可知，在时间间隔相同的情况下，两点之间的距离（即位移大小）越大，固体微粒的平均速度的大小就越大，B正确； C．固体、液体、气体分子间都会发生扩散现象，C错误； D．根据热力学第二定律可知，扩散现象的宏观过程是不可逆的，D错误。 故选B。 27．根据热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C．即使没有漏气和摩擦，也没有机体热量的损失，热机也不可能把燃料产生的热量完全转化成机械能 D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” 【答案】C 【详解】A．根据克劳修斯表述可知，热量不能自发的从低温物体传到高温物体，故A错误； B．根据开尔文表述可知，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，故B错误； C．根据热力学第二定律，在循环过程中，热机从高温热源吸收的热量不可能全部转化为功，必须将一部分热量释放给低温热源，因此热机效率不可能达到100%，即热机不可能把燃料产生的热量完全转化成机械能，故C正确； D．根据能量守恒定律，自然界的总能量是守恒的，“能源危机”的本质是可被人类利用的高品质能量不断减少，并非总能量减少，故D错误。 故选C。 28．布雷顿循环是一种热力循环，常用于核反应堆燃气轮机和航空发动机等领域。该循环由两个等压过程、两个绝热过程构成，其压强p和体积的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，下列说法中正确的是（     ） A．状态的温度低于状态的温度 B．经过一个布雷顿循环，气体吸收的热量大于放出的热量 C．该热机工作时，能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化 D．到过程，外界对气体做的功大于气体向外界放出的热量 【答案】B 【详解】A．B到C过程，气体经历绝热过程，气体的体积增大，对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，热力学温度降低，所以状态B的温度高于状态C的温度，故A错误； B．由图可知，经过一个布雷顿循环，气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，即吸收的热量大于放出的热量，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，该热机工作时，不能将吸收的热量全部转化为对外做功而不引起其它变化，故C错误； D．C到D过程，气体经历等压变化，体积减小，外界对气体做功，则热力学温度降低，即内能在减小。由热力学第一定律，可知外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量，故D错误。 故选B。 29．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　） A．摩擦生热的过程是可逆的 B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C．实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性” D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 【答案】C 【详解】A．摩擦生热是机械能转化为内能的过程，根据热力学第二定律，涉及热现象的宏观过程不可逆，故A错误； B．能量守恒是过程发生的必要条件，但符合能量守恒的过程未必可逆（如热量自发从高温传向低温），故B错误； C．实际宏观过程（如热传导、扩散等）均涉及热现象，因此都具有“单向性”或“不可逆性”，符合热力学第二定律，故C正确； D．空调制冷或制热需外界做功，不能说明热传递无方向性，热量自发传递仍具有方向性，故D错误。 故选C。 30．（多选）下列说法正确的是（　　） A．当分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C．场像分子、原子等实物一样具有能量和动量，是物质存在的一种形式 D．知道某气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可求出分子的体积 【答案】AC 【详解】A．分子间的引力和斥力均随分子间距离的减小而增大，仅斥力增大得更快，故A正确； B．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热库吸热使之完全变成功，而不产生其他影响，若产生其他影响则可实现，故B错误； C．场是物质存在的基本形式之一，和实物粒子一样具有能量、动量等物理属性，故C正确； D．气体分子间距离远大于分子自身直径，摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值是气体分子平均占据的空间体积，并非分子本身的体积，故D错误。 故选AC。 31．（多选）下列有关热学知识的说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能 B．热量可以从低温物体传递给高温物体 C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 【答案】AB 【详解】A．机械能可以全部转化为内能（如摩擦生热）；在引起其他变化的前提下，内能也可以全部转化为机械能，比如理想气体等温膨胀过程中，气体内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，但是同时引起了气体体积增大的变化，因此该说法正确，故A正确。 B．热量不能自发从低温物体传递给高温物体，但在外界做功的条件下，热量可以从低温物体传递给高温物体（如冰箱、空调的工作过程），因此该说法正确，故B正确。 C．第二类永动机并不违反能量守恒定律，它不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故C错误。 D．热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，若允许引起其他变化，是可以实现的，选项D缺少“不引起其他变化”这个前提，故D错误。 故选AB。 32．（多选）如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，Ⅰ、Ⅲ内理想气体的压强相等，Ⅱ内为真空。时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，时刻取消右侧活塞的固定状态，在时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是（　　） A．阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的扩散是不可逆的 B．Ⅰ中气体在时刻的温度低于时刻的温度 C．时间内Ⅲ中气体的内能减少 D．时刻后右侧活塞能自发回到时的位置 【答案】AC 【详解】A．阀门K打开后，气体自Ⅰ向Ⅱ的真空中扩散是不可逆的，遵循热力学第二定律，故A正确。 B．，气体自Ⅰ向Ⅱ的真空中扩散时不做功，总内能不变，温度不变，故B错误。 C．体积变为原来的2倍，由理想气体状态方程可知，时刻Ⅰ中气体的压强是时刻的，时间内Ⅲ中气体通过活塞对Ⅰ、Ⅱ中的气体做功，Ⅲ中气体的内能减小，故C正确。 D．Ⅰ、Ⅱ中气体的内能增加，温度升高，同时体积减小，再由理想气体状态方程可知Ⅰ、Ⅱ中气体的压强增大，活塞因压强差而移动，两边压强相等时停下，不会自发再返回，故D错误。 故选AC。 33．如图所示，两个完全相同的绝热容器A和B用绝热细管连接，中间设置阀门开关，容器底部的绝热细管竖直插入水银槽中。开始时阀门关闭，容器A中的理想气体处于温度T1=300K的状态1，容器 B内为真空，已知水银柱的高度h1=76cm，h2=46cm。现将阀门打开，容器A中气体向容器B内扩散，最终气体达到状态2。然后用电阻丝加热，使水银柱的高度变为h3=56cm，气体达到状态3。不计细管内气体的体积。 (1)气体从状态1到状态2是___________（选填“可逆”或“不可逆”）过程，气体分子平均动能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； (2)求状态2时细管内水银柱的高度； (3)求状态3时容器内气体的温度。 【详解】（1）[1]气体向真空扩散是不可逆过程； [2]两个完全相同的绝热容器A和B用绝热细管连接，气体自由膨胀不对外做功，此时也无热交换 由，可知气体内能不变，气体分子平均动能不变。 （2）容器 B内为真空，已知水银柱的高度h1=76cm，设状态1气体的压强为p1，状态2气体的压强为p2，则大气压强 两个完全相同的绝热容器A和B，，由玻意耳定律 得 状态2时细管内水银柱的高度 （3）设状态2气体温度为T2，状态3气体的压强为p3，温度为T3，则 由查理定律 得状态3时容器内气体的温度 题型6 第二类永动机不可制成（共4小题） 34．下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机不违反能量守恒定律，所以它是能制造出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 【答案】A 【详解】A．在绝热条件下压缩气体，外界对气体做功（W>0），且Q=0，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，内能一定增加，故A正确； B．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，但并非液体分子本身的运动，故B错误； C．第二类永动机虽不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律（涉及过程的方向性），因此无法制造，故C错误； D．气体被压缩时外界做功（W>0），同时放热（Q<0），由ΔU=W+Q可知，若W大于，则内能增加，故D错误。 故选A。 35．利用所学知识判断，下列描述正确的是（　　） A．甲图中用细棉线实现自动浇水，利用了毛细现象 B．乙图中热针接触涂蜡固体后，蜡熔化区域呈现圆形，说明该固体为非晶体 C．丙图中悬浮在液体中的微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 D．丁图中“饮水小鸭”喝完一口水后，直立起来又慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复，小鸭不需要外界提供能量，也能持续工作下去 【答案】A 【详解】A．细棉线内有许多细小空隙，类似毛细管，水能在细棉线中上升实现自动浇水，是毛细现象，故A正确； B．热针接触涂蜡固体，蜡熔化区域呈圆形，说明固体具有各向同性，多晶体和非晶体都可能各向同性，不能据此说明是非晶体，故B错误； C．悬浮微粒越大，液体分子撞击的不平衡性越不明显，布朗运动越不明显，故C错误； D．“饮水小鸭”工作时，水分蒸发会从外界吸收热量，需要外界提供能量，不能持续无能量输入工作，故D错误。 故选A。 36．（多选）根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（　　） A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 D．如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100% 【答案】AC 【详解】A．根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸收热量并全部转化为功而不引起其他变化。故A正确。 B．若热机仅从单一热库吸热并全部做功，这违反了开尔文表述（第二类永动机不可能实现），即使没有冷凝器也无法实现，故B错误； C．根据克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。若需实现此过程（如制冷机），必须外界做功（引起其他变化），故C正确； D．热机必须将部分热量排放到低温热源（如环境），以维持循环过程。不可能将吸收的热量全部转化为功，否则违反热力学第二定律（开尔文表述）。故D错误。 故选AC。 37．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 D．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能一定减小 【答案】AC 【详解】AD．改变物体内能的两种方式是热传递和做功，在绝热条件下压缩气体，对气体做正功，气体与外界没有热交换，气体的内能一定增加，若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能不一定变化，故A正确，D错误； B．布朗运动的悬浮在液体中固体微粒的运动，不是液体分子的热运动，固体微粒运动的无规则性，反应了液体分子运动的无规则性，故B错误； C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了物理过程的方向性，所以制造不出来，故C正确； 故选AC 。 题型7 （共5小题） 38．关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 【答案】B 【详解】A．第二类永动机不能制成，是因为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； B．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，即向熵增大的方向进行，所以热力学第二定律也叫熵增加原理，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，内能可全部转换为机械能，但要引起其他变化，选项C错误； D．物体向外界释放热量，若外界对物体做功，则物体的温度不一定会降低，选项D错误。 故选B。 39．如图所示，爆米花机内气体的初始温度为27℃、压强为1atm，将玉米粒装入手摇爆米花机中，对爆米花机密封加热，当气体压强达到为4atm时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，机内气体视为理想气体，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。已知加热过程中气体吸热4200J，则下列说法正确的是（　　） A．开盖前瞬间，气体的温度为108℃ B．加热过程中，机内气体的熵可能在减少 C．加热过程中，机内气体的分子数密度增大 D．加热过程中，气体的内能增加4200J 【答案】D 【详解】A．机内的气体发生等容变化，根据查理定律有 其中，，代入上式，解得 根据 解得 故A错误； B．从微观角度看，气体分子热运动加剧，无序程度增加，熵在增加，故B错误； C．因为不计玉米粒在加热过程中的体积变化和不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化，整个过程气体体积不变，分子总数不变，故机内气体的分子数密度不变，故C错误； D．已知加热过程中气体吸热4200J，加热过程中气体体积不变，则外界不对气体做功，即 根据热力学第一定律有 故内能增加4200J，故D正确。 故选D。 40．（多选）下列说法正确的是（　　） A．水池中水的温度相同，水底一小气泡因扰动而上升时一定吸热 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．同一容器中同种气体所有的分子运动速率基本相等 D．熵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大的方向进行 【答案】ABD 【详解】A．随着气泡的上升，压强减小，因为温度不变，根据可知，体积增大，气泡对外界做正功，根据可知，温度不变时，不变，又W＜0，所以Q＞0，即气泡吸热，故A正确； B．布朗运动与颗粒大小和温度有关，温度越高，颗粒越小，布朗运动越明显，故B正确； C．温度越高，分子热运动的平均动能越大，分子的平均速率越大，这是统计规律，具体到个别分子，其速率不一定都相等，故C错误； D．熵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大的方向进行，根据热力学第二定律，一个孤立系统的总熵不会减小，如果过程可逆，熵不变；如果过程不可逆，则熵增加。从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展，故D正确； 故选ABD。 41．（多选）下列关于晶体熔化的说法中正确的是（　　） A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变 B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为无序排列，则无序度增大 C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变 D．在晶体熔化的过程中，熵将增加 【答案】BD 【详解】B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为无序排列，则无序度增大，B正确； A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度增大；故A正确； CD．在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序度增大，熵将增加。故C错误，D正确。 故选BD。 42．由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边为真空。若把隔板撤去，气体将进行自由膨胀，达到平衡后气体的温度______（填“升高”或“降低”或“不变” ）；气体的熵______（填“增加”或“减小”或“不变” ） 【答案】 不变 增加 【详解】[1][2]自由膨胀过程外界不对气体做功，又处于绝热状态，则 所以气体内能不变，内能不变，则温度不变。又由于 解得 所以气体熵增加。 题型8 能源与环境（共5小题） 43．下列说法正确的是（　　） A．水能是不可再生能源 B．声源远离观察者时，观察者接收到的声音的频率增大 C．发生稳定干涉的两列波，振动减弱点经过半个周期仍为振动减弱点 D．如图所示，使摆球1偏离平衡位置后释放，稳定后摆球3的振幅最大 【答案】C 【详解】A．水能是通过水循环（降水、径流等）持续补充的能源，属于可再生能源，故A错误。 B．根据多普勒效应，声源远离观察者时，观察者接收到的声音的频率减小，B错误； C．发生稳定干涉的两列波，振动减弱点只与位置有关，振动减弱点经过半个周期仍为振动减弱点，C正确； D．如图所示，使摆球1偏离平衡位置后释放，因摆球１和摆球４摆长相等，固有周期相等，可知稳定后摆球４与摆球１发生共振，则摆球４的振幅最大，D错误。 故选C。 44．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（　　） A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为 B．一天内，水加热的平均功率约为0.4kW C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费 D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000mAh、电压3.7V，不计损耗，大约可充满66块电池 【答案】B 【详解】A．太阳辐射能流密度，聚热面积 ，每天直射时间，转化效率 。 总太阳能 可利用（转化为内能）的能量 故A错误； B．一天（总时长24h）的平均功率 故B正确； C．一天获得的内能约合（度），电热水器效率90%，则一天需要消耗电能约度，全年365天总耗电约度，总电费为 元 故C错误； D．一块4000mAh、3.7V的电池能量为 可充满的块数 故D错误。 故选B。 45．（多选）物理兴趣小组在参加完学校的“节能环保、低碳减排”活动后，提出了自己的一些设想，从物理学的角度，你认为可行的是（　　） A．制造一种运动装置，将它与地面的摩擦产生的内能全部转化为动能 B．制造一种自行车，把它行进时的一部分动能转化成电能，提供照明 C．将城市的楼顶全部安装光伏发电装置，节能减排 D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 【答案】BC 【详解】A．制造一种运动装置，将它与地面的摩擦产生的内能全部转化为动能这个设想违反了热力学第二定律，是不可行的，故A错误； B．制造一种自行车，把它行进时的一部分动能转化成电能，提供照明，这符合能量守恒与热力学第二定律，是可行的，故B正确； C．将城市的楼顶全部安装光伏发电装置，充分利用太阳能，能够做到节能减排，故C正确； D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械，这违背了能量守恒定律，不可行，故D错误。 故选BC。 46．（多选）关于能量和能源，下列说法中正确的是（　　） A．化石能源是清洁能源；水能是可再生能源 B．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性 C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减小，但能量品质降低了 【答案】BD 【详解】A．化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体，会形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，水能是可再生资源，故A错误； B．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性；故B正确； C．有一些重要的不可再生能源是可以被用完的，所以在能源的利用过程中，需要节约能源，故C错误； D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，故D正确。 故选BD。 47．某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1个夏季节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字） 【答案】；2400吨 【详解】设可节省的电能为E，则E=8×6%×60×20×104 kW•h=5.76×106 kW•h≈2.1×1013J； 设可节约标准煤质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%=E 解得m≈2.4×106kg=2400t 题型9 （共3小题） 48．下列关于布朗运动、浸润现象、晶体和温度的说法，正确的是（　　） A．一杯水中某个水分子的运动是无规则的，该水分子的运动是布朗运动 B．水能浸润玻璃，是因为水分子之间的相互作用强于玻璃与水分子之间的相互作用 C．单晶和多晶都是晶体，都表现出各向异性 D．温度升高1℃即温度升高1K，任何物体的温度都不可能低于-273.15℃ 【答案】D 【详解】A．布朗运动不是分子运动，一杯水中某个水分子的运动是无规则的，该水分子的运动不是布朗运动，选项A错误； B．水能浸润玻璃，是因为水分子之间的相互作用弱于玻璃与水分子之间的相互作用，选项B错误； C．单晶和多晶都是晶体，只有单晶体表现出各向异性，选项C错误； D．温度升高1℃即温度升高1K，因为绝对零度是低温的极限，则任何物体的温度都不可能低于-273.15℃，选项D正确。 故选D。 49．下列说法正确的是（　　） A．涉及热现象的宏观自然过程是可逆的 B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律 C．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少 D．在一定条件下，物体的温度可以降低到绝对零度 【答案】C 【详解】A．根据热力学第二定律可知涉及热现象的宏观自然过程都是有方向性的，选项A错误； B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，但不违反热力学第一定律，选项B错误； C．一定质量的理想气体压强不变，温度升高时，气体体积一定增大，则分子的平均动能增大，单位体积内的分子数减小，因此气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少，选项C正确； D．根据热力学第三定律可知绝对零度不可能达到，选项D错误。 故选C。 50．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．热量能够从高温物体传到低温物体 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡是不违背能量守恒定律的过程一定都能实现 【答案】ABC 【详解】A．热量能够自发的从高温物体传到低温物体；热量也能在一定条件下从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A正确； B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，选项B正确； C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它任何变化，选项C正确； D.凡是不违反能量守恒定律的过程不一定能实现，例如第二类永动机，选项D错误； 故选ABC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $