高二物理人教版選擇性高分突破考點(diǎn)專題第三章《熱力學(xué)定律》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測(cè)卷（培優(yōu)版）

第三章《熱力學(xué)定律》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測(cè)卷（培優(yōu)版）全解全析1．B【詳解】根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其他的變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣要吸收熱量，而分子動(dòng)能不變，則其分子勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確；分子在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)物體的溫度為0℃時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，用活塞壓縮氣缸里的空氣，對(duì)空氣做功3.0×105J，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了2.0×105J，則空氣向外界放出熱量1.0×105J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2．C【詳解】A．熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進(jìn)行，故A正確，不符合題意；B．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，故B正確，不符合題意；C．不可能從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D正確，不符合題意。故選C。3．D【詳解】A．溫度相同則說明分子平均動(dòng)能相同，但相同質(zhì)量的氫氣和氧氣的分子數(shù)不同，因此質(zhì)量和溫度相同氫氣和氧氣的內(nèi)能不同，故A錯(cuò)誤；B．水變成相同溫度的水蒸氣需要吸收熱量內(nèi)能增加，因此1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；C．內(nèi)能少的物體溫度可能高，內(nèi)能多的物體溫度可能低，因此內(nèi)能少的物體也可以自發(fā)地將一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移給內(nèi)能多的物體，故C錯(cuò)誤；D．溫度是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，故D正確。故選D。4．D【詳解】AB．由理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合圖乙可知，由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中溫度在降低，同時(shí)體積在增大，則可知壓強(qiáng)一定減??；再結(jié)合熱力學(xué)第一定律可知，體積增大，氣體對(duì)外做功，，同時(shí)溫度降低可知，，由此不能確定氣體由狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中是吸熱還是放熱，或是既不吸熱也不放熱，故AB錯(cuò)誤；C．由理想氣體狀態(tài)方程變式可得結(jié)合乙圖可知，氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體的壓強(qiáng)不變，故C錯(cuò)誤；D．由狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體體積增大，對(duì)外做功的同時(shí)，溫度也在升高，則根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸熱，故D正確。故選D。5．B【詳解】A．該氣體從狀態(tài)到狀態(tài)為等容變化，則解得該氣體從狀態(tài)到狀態(tài)為等壓變化，則解得故A錯(cuò)誤；D．氣體從狀態(tài)到狀態(tài)過程中,氣體體積不變，氣體不做功，D錯(cuò)誤；BC．整個(gè)過程中，從狀態(tài)到狀態(tài)氣體對(duì)外做功根據(jù)熱力學(xué)第一定律狀態(tài)與狀態(tài)溫度相同，則所以故B正確，C錯(cuò)誤。故選B。6．C【詳解】A．根據(jù)圖像可知，B→C過程氣體的體積增大，則氣體分子的數(shù)密度減小，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)B→C過程為絕熱過程，氣體體積增大，對(duì)外做功，則，則有即氣體溫度降低，B錯(cuò)誤；C．，圖像中，圖線與V軸所圍幾何圖形的面積表示功，A→C過程氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，C→A過程，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，由于A→C過程圖線與V軸所圍幾何圖形的面積大于C→A過程圖線與V軸所圍幾何圖形的面積，則A→C過程氣體對(duì)外做功大于C→A過程外界對(duì)氣體做功，C正確；D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律有，由于則有根據(jù)上述A→C過程氣體對(duì)外做功大于C→A過程外界對(duì)氣體做功，即則有由于C→D是等溫過程，內(nèi)能不變，體積減小，外界對(duì)氣體做功，則氣體放出的熱量，而D→A為絕熱過程，即C→D過程放出的熱量即為C→A過程放出的熱量，又由于A→B是等溫過程，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，則氣體吸收的熱量，而B→C為絕熱過程，即A→B過程吸收的熱量即為A→C過程吸收的熱量，可知C→D過程放出的熱量小于A→B過程吸收的熱量，D錯(cuò)誤。故選C。7．B【詳解】A．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，但是?huì)引起其他的變化，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程具有方向性，是不可逆過程，故B正確；C．在一個(gè)可逆過程中，當(dāng)工作物質(zhì)回到初狀態(tài)時(shí)，內(nèi)能沒有發(fā)生改變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，工作物質(zhì)凈吸熱等于對(duì)外作的功，但這不是熱力學(xué)第二定律所表述的能量轉(zhuǎn)化的方向性問題，故C錯(cuò)誤；D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，若有外界做功的話，可以從低溫物體傳遞到高溫物體，比如冰箱；故D錯(cuò)誤。故選B。8．B【詳解】A．A→B過程是等壓變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，過程中氣體溫度升高，體積增大，氣體在狀態(tài)B的溫度高于在狀態(tài)A的溫度，所以A→B過程氣體內(nèi)能增加。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，這一過程中氣體從外界吸收的熱量等于氣體內(nèi)能增加的量與氣體對(duì)外做功之和，故A錯(cuò)誤；B．B→C過程是等容變化，體積不變，氣體分子數(shù)密度不變，溫度降低，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，所以單位時(shí)間單位面積氣體撞擊器壁的個(gè)數(shù)減小，故B正確；C．氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)C的溫度相等，所以分子的平均動(dòng)能相等，故C錯(cuò)誤；D．A→B過程，氣體對(duì)外做功，做功量為AB線段下方與橫軸圍成的面積；B→C過程是等容變化，氣體不做功；C→D→A過程，氣體做負(fù)功，做功量為曲線C→D→A下方與橫軸圍成的面積。所以氣體狀態(tài)變化的全過程中，氣體對(duì)外做的功等于兩個(gè)面積之差，即等于氣體變化過程圖像圍成的面積。故D錯(cuò)誤。故選B。9．B【詳解】A．由圖像可知?jiǎng)t由a至c的過程是等容變化，而由a至b的過程不是等容變化，且氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，A錯(cuò)誤；B．由c至a氣體溫度降低，內(nèi)能減小，而外界對(duì)氣體不做功，則氣體要對(duì)外放熱，即c至a不可能在絕熱狀態(tài)下進(jìn)行，B正確；C．ba的延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)，由幾何關(guān)系知，b狀態(tài)下熱力學(xué)溫度為287K，b至c為等壓變化，由狀態(tài)方程可知解得故C錯(cuò)誤；D．由題意及圖可知Va＝Vc由A中分析可得Vb<Va從a至b氣體壓強(qiáng)逐漸增大，b至c為等壓過程，根據(jù)W＝pΔV可得a經(jīng)b至c的過程外界對(duì)氣體做的功為Wabc＝Wab＋Wbc<0根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔUac＝Wabc＋Qabc而ΔUac>0，則Qabc>0，即氣體由a經(jīng)b至c吸熱，吸收的熱量為Qabc＝ΔUac－Wabc而氣體從c至a，外界對(duì)氣體所做功Wca＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有－ΔUac＝Wca＋Qca可知?dú)怏w由c至a放熱，釋放的熱量Qca＝ΔUac比較可知，Qabc>Qca，故D錯(cuò)誤。故選B。10．D【詳解】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化，A錯(cuò)誤；B．B→C過程中，絕熱膨脹，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小，壓強(qiáng)變小，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)器壁單位面積的沖量氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的平均沖量減小，B錯(cuò)誤；C．C→D，等溫壓縮，溫度不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，壓強(qiáng)增大。D→A過程中，絕熱壓縮，體積減小，分子內(nèi)能增加，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，且分子平均撞擊力增大，導(dǎo)致壓強(qiáng)增大，故兩種氣體壓強(qiáng)都增大的微觀機(jī)制不相同，C錯(cuò)誤；D．B→C過程中由于內(nèi)能，故由熱力學(xué)第一定律可知，兩個(gè)過程均絕熱，可知B→C過程中氣體對(duì)外做的功與D→A過程中外界對(duì)氣體做的功相等，故D正確。故選D。11．AD【詳解】A．氣體發(fā)生等壓變化，則有解得故活塞上升時(shí)理想氣體的溫度為，A正確；BCD．活塞上升過程，氣體的壓強(qiáng)為此過程氣體克服外界做功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得解得即此過程氣體吸熱，D正確，BC錯(cuò)誤。故選AD。12．CD【詳解】A、熱量、功和內(nèi)能的國際單位都是焦耳，但熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是不同的，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，故A錯(cuò)誤；B、熱量和功二者可作為物體內(nèi)能改變的量度，而不是內(nèi)能大小的量度，故B錯(cuò)誤；C、熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定，熱量和功是內(nèi)能變化的量度，故C正確；D、對(duì)一個(gè)絕熱過程，對(duì)一個(gè)單純熱傳遞過程，故D正確；故選CD．【點(diǎn)睛】熱量是熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量，是一個(gè)過程量；功是能量轉(zhuǎn)換的量度，也是一個(gè)過程量．13．AD【詳解】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在自然過程中一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小，故A正確；B．熱量在自發(fā)過程中只能由高溫物體傳遞給低溫物體，故B錯(cuò)誤；C．第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，故C錯(cuò)誤；D．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的，故D正確。故選AD。14．ACD【詳解】A．汽缸是導(dǎo)熱的，封閉氣體的溫度始終與環(huán)境溫度相同，保持不變，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以氣體分子平均動(dòng)能不變，故A正確；B．僅用此氣體的摩爾質(zhì)量和密度可以算出氣體的摩爾體積，但是氣體分子之間距離遠(yuǎn)大于分子直徑，所以不能計(jì)算出氣體分子體積，故B錯(cuò)誤；C．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，同時(shí)伴隨著外力F的作用，即引起了其他的變化，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律，故C正確；D．氣體溫度不變而體積增大，由玻意耳定律可知，氣體壓強(qiáng)減小，氣體分子每秒撞擊器壁單位面積的分子數(shù)減少，故D正確。故ACD。15．BCE【詳解】AB．只打開隔板K1時(shí)，b中氣體向a中真空擴(kuò)散，氣體不做功W＝0絕熱容器導(dǎo)致Q＝0由熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝0內(nèi)能不變，A錯(cuò)誤，B正確；C．只打開隔板K1時(shí)，b中氣體內(nèi)能不變，溫度不變，由玻意耳定律pV＝C知b中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，C正確；D．只打開卡銷K2時(shí)，由于pb<p0，活塞將向左移動(dòng)，b中氣體體積減小，外界對(duì)b中氣體做功W′>0但Q′＝0則ΔU′＝W′＋Q′>0內(nèi)能增加，E正確，D錯(cuò)誤。故選BCE。16．BC【詳解】A．全部充氣完畢，罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)也變?yōu)閜0，設(shè)充出的氣體總體積為V，則根據(jù)理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律將p1=1.0×107Pa，V1=30L，p0=1.0×105Pa，帶入可解得V=3000L設(shè)總共充氣n個(gè)符合要求的氣體，則V=V1+nV0V0=6L帶入可得n=495故A錯(cuò)誤；B．對(duì)充入氣球內(nèi)的氦氣，從氦氣罐內(nèi)到氣球內(nèi)的過程，體積增大，對(duì)外做功，不計(jì)溫度變化，將氦氣實(shí)為理想氣體，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律=0，W為負(fù)值，則Q為正值，氣體吸熱，故B正確；C．當(dāng)氣球發(fā)生爆裂時(shí)，氣球體積膨脹到9L，設(shè)此時(shí)氣球離地面高度為h，則爆裂時(shí)氣體的壓強(qiáng)和溫度分別是p2=p011h帶入理想氣體狀態(tài)變化方程解得h=3448m故C正確；D．由C中分析可以推導(dǎo)出h與V0的函數(shù)關(guān)系式為可見，V0越小，h越大，D錯(cuò)誤。故選BC。17．

AD##DA

50

10【詳解】（1）[1]A．根據(jù)蓋呂薩克定律可知，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體其不變，所以溫度升高時(shí)，被封空氣的壓強(qiáng)跟大氣壓強(qiáng)相等保持不變，可知瓶內(nèi)氣體體積增大，A正確；B．溫度升高時(shí)，瓶內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，而不是每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)誤；CD．溫度升高，瓶內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，由于氣體壓強(qiáng)保持不變，根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義可得瓶內(nèi)氣體分子單位時(shí)間碰撞到容器壁單位面積的次數(shù)減少，C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。（2）[2][3]設(shè)水平玻璃管的橫截面積為S，油柱從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中移動(dòng)的長度為，可得氣體對(duì)外做的功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增加了18．

減小

降低

【詳解】[1][2]由熱力學(xué)第一定律可知，在瓶塞被沖開，水快速噴出時(shí)，不考慮氣體與外界熱交換，氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能將減小，溫度將降低。[3]由玻意耳定律得瓶塞剛被沖開時(shí)瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)[4]瓶塞剛被沖開時(shí)，對(duì)瓶塞受力分析，不計(jì)活塞重力得19．（1），；（2）【詳解】（1）由題意，可知AC線為等容線，根據(jù)查理定律，有解得根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有解得（2）由圖像可知從狀態(tài)A到狀態(tài)C，氣體等容變化，做功為零；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得從狀態(tài)C到狀態(tài)B，氣體等溫變化，內(nèi)能不變，則有所以從狀態(tài)B到狀態(tài)A，有設(shè)從狀態(tài)B到狀態(tài)A，氣體與外界交換的熱量為，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知解得氣體與外界交換的熱量為20．（1）；（2）；（3），【詳解】（1）當(dāng)氣缸水平放置時(shí)，以密封氣體為對(duì)象，有，，當(dāng)氣缸后朝上，活塞上表面剛好與氣缸口相平時(shí)，以活塞為對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得解得此時(shí)由理想氣體狀態(tài)方程可得解得此時(shí)缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度為（2）從開始到氣缸口向上，穩(wěn)定時(shí)，由玻意耳定律可得解得加熱過程，氣體等壓膨脹，外界對(duì)氣體做功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得可知?dú)怏w增加了的內(nèi)能。（3）繼續(xù)加熱，氣體體積保持不變，則，可得一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，則有解得氣體發(fā)生等容變化，則有解得21．（1）