【物理】2020届二轮复习热力学定律专题练（信阳高中） 13页

热力学定律专题练 ‎1．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 ‎2．下列说法正确的是 A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 B．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 C．功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功 D．凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现 ‎3．2018年3月2日上映的《厉害了我的国》的票房和评分都极高。影片中展示了我们中国作为现代化强国的方方面面的发展与进步。如图是影片中几个场景的截图，则下列说法正的是 A．甲图中火箭点火后加速上升阶段，舱内的物体处于失重状态 B．乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能 C．丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力垂直于倾斜的电线 D．丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力是一对作用力和反作用力 ‎4．如图是一定质量理想气体状态变化的V-T图像，图中ab和cd平行，bc和T轴垂直，ad和T轴平行，cd延长线经过原点O．由图像可知(   ) ‎ A．a→b过程气体压强不变 B．b→c过程气体内能变大 C．c→d过程气体密度变小 D．d→a过程气体放出热量 ‎5．如图所示，导热的气缸固定在平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭气体（ ）‎ A．外界对气体做功 B．气体分子平均动能不变 C．气体压强保持不变 D．单位体积内气体分子个数增加 ‎6．下列说法错误的是 A．热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但是不能自发地从低温物体传到高温物体 B．第二类永动机无法制成是因为违背了能量守恒定律 C．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 D．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 ‎7．下列说法正确的是 ‎ A．一定质量的气体,在体积不变时,分子每秒钟与嚣壁均碰次数随着温度降低而减少 B．晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大 C．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度 D．外界对气体做功时,其内能一定会增大 E. 生产半导体器件时,需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 ‎8．下列说法正确的是（ ）‎ A．液体表面层内分子间的相互作用力表现为引力 B．松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变 C．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大 D．布朗运动就是分子的运动 E. 自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 ‎9．关于物体的热运动与内能，下列说法正确的是 （　　）‎ A．容器中气体压强由气体分子碰撞容器内壁产生,大小由单位体积内的气体分子数和温度决定 B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子势能总和增加 D．分子间距离增大，分子势能一定增大 E. 一定质量的理想气体放出热量，它的内能可能增加 ‎10．下列说法正确的是_____________‎ A．熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态 B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化 C．根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以相互转化 D．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变 E. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的 ‎11．如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为3T0、压强为2P0的理想气体．P0和T0分别为大气的压强和温度．已知：容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：缸内气体与大气达到热平衡时外界对气体所做的功W.‎ ‎12．绝热气缸A和导热气缸B固定在水平地面上，由钢性杆连接的两个等大活塞封闭着两部分体积均为V的理想气体，此时气体的压强与外界大气压强p0相同，气体的温度与环境温度T0也相同。已知理想气体的内能U与温度T的关系为，为常量且>0。现给气缸A的电热丝通电，当电热丝放出的热量为Q1时气缸B的体积减为原来的一半。若加热过程是缓慢的，求：‎ ‎(1)气缸A内气体的压强；‎ ‎(2)气缸B在该过程中放出的热量Q2。‎ ‎13．一定质量的理想气体被活塞封闭在一导热汽缸内。活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞（厚度不计）可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时汽缸水平放置，如图所示，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm，外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa。‎ ‎（取g＝10m/s2）‎ ‎（1）将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，稳定后，求活塞与汽缸底的距离L。‎ ‎（2）汽缸口向上且稳定后，对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，求此时气体的温度为多少？‎ ‎（3）在对汽缸内气体加热的过程中，气体吸收Q＝370J的热量，求对汽缸内气体加热的过程中气体增加的内能ΔU多大？‎ ‎14．在大气中，空气团运动时经过各气层的时间很短，因此，运动过程中空气团与周围空气热量交换极少，可看做绝热过程．潮湿空气团在山的迎风坡上升时，水汽凝结成云，到山顶后变得干燥，然后沿着背风坡下降时升温，气象上称这股干热的气流为焚风．‎ ‎①空气团在山的迎风坡上升时温度降低，试说明其原因？‎ ‎②设空气团的内能U与温度T满足U＝CT(C为一常数)，空气团沿着背风坡下降过程中，外界对空气团做的功为W，求此过程中空气团升高的温度ΔT.‎ ‎15．带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于A状态，然后经过A→B→C状态变化过程到达C状态．在V-T图中变化过程如图所示．‎ ‎（1）气体从A状态经过A→B到达B状态的过程要______ （填“吸收”或“放出”）热量．‎ ‎（2）如果气体在A状态的压强为PA=40Pa，求气体在状态B和状态C的压强____，____．‎ ‎（3）将上述气体状态变化过程在p-V图中表示出来______．‎ ‎16．下列说法正确的是______‎ A．布朗运动和扩散现象都是分子的无规则运动 B．太空中飞行的宇宙飞船内飘着的水滴呈球形，是由于表面张力作用的结果 C．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但也是不可能制成的 D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减小 E.利用水分子的质量和水的摩尔质量可求出阿伏伽德罗常数 参考答案 ‎1．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.‎ ‎2．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. 热量能够自发从高温物体传到低温物体，也能在一定的条件下从低温物体传到高温物体，如电冰箱，故A错误；‎ B．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，这是热力学第二定律的内容，故B正确；‎ C. 功可以全部转化为热，热也可以全部转化为功，但会引起其它变化，故C错误；‎ D. 不违背能量守恒定律的过程不一定都能实现，还不能违背热力学第二定律，故D错误；‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. 甲图中火箭点火后加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故A错误；‎ B. 乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为内能，但并不能全部转化成内能，存在一定的能量损耗，故B错误；‎ C. 丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力与重力等大反向，故竖直向上，故C错误；‎ D. 丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力为相互作用，故是一对作用力和反作用力，故D正确。‎ ‎4．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．在V-t图象中，过坐标原点的直线为等压变化，ab不过坐标原点，故不是等压变化，故A错误；‎ B．由图可知，b→c的横坐标温度不变，即为等温变化，而理想气体的内能由温度决定，故内能不变，故B错误；‎ C．c→d为等压变化，由c到d体积减小，而质量不变，故密度增大，故C错误；‎ D．d→a过程为等容变化，气体对外不做功W=0；温度降低，表示内能减小，由可得，即气体放热，故D正确；‎ ‎5．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．水平外力作用在活塞上，向右移动，气体的体积增大。此过程中，气体对外界做功，故A错误；‎ B．温度是气体平均动能的标志，温度升高，气体平均动能增大，反之则降低。由题中“保持气缸内气体温度不变”可知，气体分子平均动能不变，故B正确；‎ C．由理想气体状态方程可知，当V增大，T不变时，P减小，故C错误；‎ D．因为体积增大，所以单位体积内气体分子个数减少，故D错误。‎ ‎6．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但是不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A正确；第二类永动机无法制成是因为违背了热力学第二定律，但是不违背能量守桓定律，选项B错误；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，选项C正确；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.‎ ‎7．ACE ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、一定量的气体，在体积不变时，温度降低，压强减小，根据气体压强原理知道分子每秒平均碰撞次数也减小，故选项A正确；‎ B、晶体都有固定的熔点，晶体熔化时温度不变，分子平均动能不变，故选项B错误；‎ C、干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，故选项C正确；‎ D、根据热力学第一定律可知，当外界对气体做功的同时，对外放热，其内能可能会增大，也可能减小，也可为不变，故选项D错误；‎ E、生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故选项E正确；‎ ‎8．ACE ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．液体表面层内分子间的距离比较稀疏，相互作用力表现为引力，选项A正确；‎ B．松香是非晶体，只有晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏分子结构，增加分子势能，而熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B错误；‎ C．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，外界对气体做功，内能增加，温度升高，则根据PV/T=c可知压强一定增大，选项C正确；‎ D．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，选项D错误；‎ E．根据熵原理可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，选项E正确；‎ ‎9．ACE ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．根据压强的微观解释可知：容器中气体压强由气体分子碰撞容器内壁产生的，压强微观上与分子平均动能及分子数密度有关，所以压强大小由单位体积内的气体分子数和温度决定，A正确 B．气体温度升高，分子平均动能变大，而分子仍在无规则运动，单个分子速率无法判断，B错误 C．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，需要吸热，内能增大，而温度不变，平均动能不变，所以分子势能总和增大，C正确 D．如果分子间距小于，分子间表现为斥力，分子间距增大，分子斥力做正功，势能减小，D错误 E．根据热力学第一定律：，可知，如果外力对气体做功大于气体对外放热，内能仍然增大，E正确 ‎10．ADE ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据熵的定义，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，选项A正确；根据热力学第二定律可知，内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化，选项B错误；根据能量守恒定律可知，各种形式的能可以相互转化；根据热力学第二定律，宏观自然的过程都具有方向性，选项C错误；根据热力学第一定律可知，若外界对物体做功等于物体向外界放出热量，物体的内能不变，选项D正确；根据热力学第二定律，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，选项E正确；故选ADE.‎ ‎11．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 在气体由压强p=2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T=3T0变为T1， 由查理定律得： ‎ 解得：T1=T0 在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖•吕萨克定律得 解得：V1＝V 在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=p0△V   △V=V-V1‎ ‎， 解得：W=P0V ‎12．（1）2p0（2）Q2-Q1-2αT0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）设AB内气体末态压强为P，对B气体由玻意耳定律得： P0V＝P 解得：P=2P0 （2）对A气体由理想气体状态方程得： 解得：T=3T0 气缸A内气体升温时内能增加：△U=α（T-T0）=2αT0 气缸B内气体内能不变；以气缸AB内两部分气体为研究对象，由热力学第一定律得：Q1=△U+Q2 解得气缸B内气体放出热量为：Q2=Q1-2αT0‎ ‎13．(1)10cm；(2)450K；(3)310J ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 解：(1)当汽缸口朝上且活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有：‎ 则有：‎ 当汽缸口向上且未稳定时：气体发生等温变化，由玻意耳定律得：‎ 则有：‎ ‎(2)当汽缸水平放置时，，，‎ ‎ ，‎ 由理想气体状态方程得：‎ 解得：‎ ‎(3)稳定后加热气体，气体做等压变化，外界对气体做功为：‎ 根据热力学第一定律可得：‎ ‎14．①坡上空气压强小，气团绝热膨胀，对外做功，温度降低．②‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎①空气团在沿坡向上升时空气压强小，气团绝热膨胀，对外做功，温度降低．‎ ‎②根据 得 ①‎ 由热力学第一定律得 ②‎ 以及 Q＝0③‎ 联立①②③解得ΔT＝.‎ ‎15．吸收； PB=10Pa PC=4Pa 图象见解析； ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1].由图象可知，A→B为等温变化，体积变大，对外做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量．‎ ‎(2)[2][3].由图示图象可知，A→B过程为等温变化，由玻意耳定律可得：‎ PAVA=PBVB 即：40×10=PB×40‎ 解得：‎ PB=10Pa 由图象可知，B→C过程是等容过程，由查理定律可得：‎ ‎(3).[4].A→B为等温变化，B→C为等容变化，气体的p-V图象如图所示： ‎ ‎16．BCE ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.扩散现象是分子的无规则运动；而布朗运动是固体小颗粒的运动.故选项A不符合题意.‎ B. 太空中飞行的宇宙飞船内飘着的水滴呈球形，是由于表面张力作用的结果.故选项B符合题意.‎ C. 第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律，是不可能制成的.故选项C符合题意.‎ D. 当分子力表现为引力时，分子间距离增大时分子力做负功；分子势能随分子间距离的增大而增大.故选项D不符合题意.‎ E. 若知道水的摩尔质量和水分子质量，可以求出1moL水分子的数目，即能求出阿伏伽德罗常数.故选项E符合题意.‎