高二物理人教版选择性高分突破考点专题第三章《热力学定律》高分必刷巩固达标检测卷（培优版）

第三章《热力学定律》高分必刷巩固达标检测卷（培优版）全解全析1．B【详解】根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气要吸收热量，而分子动能不变，则其分子势能增加，选项B正确；分子在永不停息的做无规则运动，则当物体的温度为0℃时，物体分子的平均动能不为零，选项C错误；根据热力学第一定律，用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.0×105J，同时空气的内能增加了2.0×105J，则空气向外界放出热量1.0×105J，选项D错误.2．C【详解】A．热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，故A正确，不符合题意；B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，故B正确，不符合题意；C．不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误，符合题意；D．根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，故D正确，不符合题意。故选C。3．D【详解】A．温度相同则说明分子平均动能相同，但相同质量的氢气和氧气的分子数不同，因此质量和温度相同氢气和氧气的内能不同，故A错误；B．水变成相同温度的水蒸气需要吸收热量内能增加，因此1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能，故B错误；C．内能少的物体温度可能高，内能多的物体温度可能低，因此内能少的物体也可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体，故C错误；D．温度是物体内部分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，故D正确。故选D。4．D【详解】AB．由理想气体状态方程结合图乙可知，由状态a到状态b的过程中温度在降低，同时体积在增大，则可知压强一定减小；再结合热力学第一定律可知，体积增大，气体对外做功，，同时温度降低可知，，由此不能确定气体由状态a到状态b的过程中是吸热还是放热，或是既不吸热也不放热，故AB错误；C．由理想气体状态方程变式可得结合乙图可知，气体由状态b到状态c的过程中，气体的压强不变，故C错误；D．由状态b到状态c的过程中，气体体积增大，对外做功的同时，温度也在升高，则根据热力学第一定律可知，气体一定吸热，故D正确。故选D。5．B【详解】A．该气体从状态到状态为等容变化，则解得该气体从状态到状态为等压变化，则解得故A错误；D．气体从状态到状态过程中,气体体积不变，气体不做功，D错误；BC．整个过程中，从状态到状态气体对外做功根据热力学第一定律状态与状态温度相同，则所以故B正确，C错误。故选B。6．C【详解】A．根据图像可知，B→C过程气体的体积增大，则气体分子的数密度减小，A错误；B．根据B→C过程为绝热过程，气体体积增大，对外做功，则，则有即气体温度降低，B错误；C．，图像中，图线与V轴所围几何图形的面积表示功，A→C过程气体体积增大，气体对外做功，C→A过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于A→C过程图线与V轴所围几何图形的面积大于C→A过程图线与V轴所围几何图形的面积，则A→C过程气体对外做功大于C→A过程外界对气体做功，C正确；D．根据热力学第一定律有，由于则有根据上述A→C过程气体对外做功大于C→A过程外界对气体做功，即则有由于C→D是等温过程，内能不变，体积减小，外界对气体做功，则气体放出的热量，而D→A为绝热过程，即C→D过程放出的热量即为C→A过程放出的热量，又由于A→B是等温过程，内能不变，体积增大，气体对外界做功，则气体吸收的热量，而B→C为绝热过程，即A→B过程吸收的热量即为A→C过程吸收的热量，可知C→D过程放出的热量小于A→B过程吸收的热量，D错误。故选C。7．B【详解】A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误；B．根据热力学第二定律可知，机械能转化为内能的过程具有方向性，是不可逆过程，故B正确；C．在一个可逆过程中，当工作物质回到初状态时，内能没有发生改变，根据热力学第一定律可得，工作物质净吸热等于对外作的功，但这不是热力学第二定律所表述的能量转化的方向性问题，故C错误；D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功的话，可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱；故D错误。故选B。8．B【详解】A．A→B过程是等压变化，根据理想气体状态方程可知，过程中气体温度升高，体积增大，气体在状态B的温度高于在状态A的温度，所以A→B过程气体内能增加。根据热力学第一定律可知，这一过程中气体从外界吸收的热量等于气体内能增加的量与气体对外做功之和，故A错误；B．B→C过程是等容变化，体积不变，气体分子数密度不变，温度降低，气体分子运动的平均速率减小，所以单位时间单位面积气体撞击器壁的个数减小，故B正确；C．气体在状态A和状态C的温度相等，所以分子的平均动能相等，故C错误；D．A→B过程，气体对外做功，做功量为AB线段下方与横轴围成的面积；B→C过程是等容变化，气体不做功；C→D→A过程，气体做负功，做功量为曲线C→D→A下方与横轴围成的面积。所以气体状态变化的全过程中，气体对外做的功等于两个面积之差，即等于气体变化过程图像围成的面积。故D错误。故选B。9．B【详解】A．由图像可知则由a至c的过程是等容变化，而由a至b的过程不是等容变化，且气体体积减小，外界对气体做功，A错误；B．由c至a气体温度降低，内能减小，而外界对气体不做功，则气体要对外放热，即c至a不可能在绝热状态下进行，B正确；C．ba的延长线过坐标原点，由几何关系知，b状态下热力学温度为287K，b至c为等压变化，由状态方程可知解得故C错误；D．由题意及图可知Va＝Vc由A中分析可得Vb<Va从a至b气体压强逐渐增大，b至c为等压过程，根据W＝pΔV可得a经b至c的过程外界对气体做的功为Wabc＝Wab＋Wbc<0根据热力学第一定律有ΔUac＝Wabc＋Qabc而ΔUac>0，则Qabc>0，即气体由a经b至c吸热，吸收的热量为Qabc＝ΔUac－Wabc而气体从c至a，外界对气体所做功Wca＝0，根据热力学第一定律有－ΔUac＝Wca＋Qca可知气体由c至a放热，释放的热量Qca＝ΔUac比较可知，Qabc>Qca，故D错误。故选B。10．D【详解】A．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，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，分子的平均动能减小，压强变小，单位时间内气体分子对器壁单位面积的冲量气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量减小，B错误；C．C→D，等温压缩，温度不变，单位体积内的分子数增多，压强增大。D→A过程中，绝热压缩，体积减小，分子内能增加，单位体积内的分子数增多，且分子平均撞击力增大，导致压强增大，故两种气体压强都增大的微观机制不相同，C错误；D．B→C过程中由于内能，故由热力学第一定律可知，两个过程均绝热，可知B→C过程中气体对外做的功与D→A过程中外界对气体做的功相等，故D正确。故选D。11．AD【详解】A．气体发生等压变化，则有解得故活塞上升时理想气体的温度为，A正确；BCD．活塞上升过程，气体的压强为此过程气体克服外界做功为根据热力学第一定律可得解得即此过程气体吸热，D正确，BC错误。故选AD。12．CD【详解】A、热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，故A错误；B、热量和功二者可作为物体内能改变的量度，而不是内能大小的量度，故B错误；C、热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，故C正确；D、对一个绝热过程，对一个单纯热传递过程，故D正确；故选CD．【点睛】热量是热传递过程中转移的能量，是一个过程量；功是能量转换的量度，也是一个过程量．13．AD【详解】A．根据热力学第二定律可知，在自然过程中一个孤立系统的总熵不会减小，故A正确；B．热量在自发过程中只能由高温物体传递给低温物体，故B错误；C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故C错误；D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确。故选AD。14．ACD【详解】A．汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，所以气体分子平均动能不变，故A正确；B．仅用此气体的摩尔质量和密度可以算出气体的摩尔体积，但是气体分子之间距离远大于分子直径，所以不能计算出气体分子体积，故B错误；C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故C正确；D．气体温度不变而体积增大，由玻意耳定律可知，气体压强减小，气体分子每秒撞击器壁单位面积的分子数减少，故D正确。故ACD。15．BCE【详解】AB．只打开隔板K1时，b中气体向a中真空扩散，气体不做功W＝0绝热容器导致Q＝0由热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝0内能不变，A错误，B正确；C．只打开隔板K1时，b中气体内能不变，温度不变，由玻意耳定律pV＝C知b中气体体积增大，压强减小，C正确；D．只打开卡销K2时，由于pb<p0，活塞将向左移动，b中气体体积减小，外界对b中气体做功W′>0但Q′＝0则ΔU′＝W′＋Q′>0内能增加，E正确，D错误。故选BCE。16．BC【详解】A．全部充气完毕，罐内气体压强也变为p0，设充出的气体总体积为V，则根据理想气体状态变化规律将p1=1.0×107Pa，V1=30L，p0=1.0×105Pa，带入可解得V=3000L设总共充气n个符合要求的气体，则V=V1+nV0V0=6L带入可得n=495故A错误；B．对充入气球内的氦气，从氦气罐内到气球内的过程，体积增大，对外做功，不计温度变化，将氦气实为理想气体，则内能不变，根据热力学第一定律=0，W为负值，则Q为正值，气体吸热，故B正确；C．当气球发生爆裂时，气球体积膨胀到9L，设此时气球离地面高度为h，则爆裂时气体的压强和温度分别是p2=p011h带入理想气体状态变化方程解得h=3448m故C正确；D．由C中分析可以推导出h与V0的函数关系式为可见，V0越小，h越大，D错误。故选BC。17．

AD##DA

50

10【详解】（1）[1]A．根据盖吕萨克定律可知，当压强不变时，对于一定质量的理想气体其不变，所以温度升高时，被封空气的压强跟大气压强相等保持不变，可知瓶内气体体积增大，A正确；B．温度升高时，瓶内气体分子的平均动能增大，而不是每个气体分子的动能都增大，B错误；CD．温度升高，瓶内气体分子的平均动能增大，由于气体压强保持不变，根据气体压强的微观意义可得瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少，C错误，D正确。故选AD。（2）[2][3]设水平玻璃管的横截面积为S，油柱从状态a到状态b的过程中移动的长度为，可得气体对外做的功为根据热力学第一定律，气体的内能增加了18．

减小

降低

【详解】[1][2]由热力学第一定律可知，在瓶塞被冲开，水快速喷出时，不考虑气体与外界热交换，气体对外做功，气体的内能将减小，温度将降低。[3]由玻意耳定律得瓶塞刚被冲开时瓶内气体的压强[4]瓶塞刚被冲开时，对瓶塞受力分析，不计活塞重力得19．（1），；（2）【详解】（1）由题意，可知AC线为等容线，根据查理定律，有解得根据理想气体状态方程，有解得（2）由图像可知从状态A到状态C，气体等容变化，做功为零；根据热力学第一定律可得从状态C到状态B，气体等温变化，内能不变，则有所以从状态B到状态A，有设从状态B到状态A，气体与外界交换的热量为，根据热力学第一定律可知解得气体与外界交换的热量为20．（1）；（2）；（3），【详解】（1）当气缸水平放置时，以密封气体为对象，有，，当气缸后朝上，活塞上表面刚好与气缸口相平时，以活塞为对象，根据受力平衡可得解得此时由理想气体状态方程可得解得此时缸内气体的热力学温度为（2）从开始到气缸口向上，稳定时，由玻意耳定律可得解得加热过程，气体等压膨胀，外界对气体做功为根据热力学第一定律可得可知气体增加了的内能。（3）继续加热，气体体积保持不变，则，可得一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，则有解得气体发生等容变化，则有解得21．（1）