2024年高考物理二轮专题复习：热力学定律（能力提升）

更新时间：2024-02-27 浏览次数：69 类型：二轮复习

一、选择题

1. (2019高一下·翔安月考) 下列说法中正确的是（）

A . 随着科技的发展，永动机是可以制成的 B . 某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 C . 能量耗散表明，在能量的转化过程中能的总量逐渐减少 D . 不用电池，也不用上发条的“全自动”手表，说明能量可以凭空产生的

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2.
17世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图4所示，在斜面顶端放一块强磁铁M ，斜面上、下端各有一个小孔P、Q ，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q ，由于这时球具有速度可以对外做功．然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下……对于这个设计，下列判断中正确的是( )

A . 满足能量转化和守恒定律，所以可行 B . 不满足热力学第二定律，所以不可行 C . 不满足机械能守恒定律，所以不可行 D . 不满足能量守恒定律，所以不可行

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3. (2017高二下·宿迁会考) 下列说法中错误的是（　　）

A . 能量既不会创生也不会消失 B . 石沉水底，石头的能量消失了 C . 某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 D . 不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器﹣﹣﹣﹣﹣永动机是不可能制成的

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4. (2024高二下·苏州月考) 海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡。当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小。该过程中水蒸气可视作理想气体。下列关于该过程说法正确的是（）

A . 水蒸气上升过程中吸收热量 B . 水蒸气分子的平均动能增大 C . 水蒸气放出的热量大于其减小的内能 D . 该过程违反了热力学第二定律

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5. (2023高二下·新华月考) 根据所学的热学的有关知识，判断下列说法中正确的是（）

A . 机械能可以全部转化为内能，内能也可以自发地全部转化成机械能 B . 凡与热现象有关的自发的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能够从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体 C . 随着技术不断进步，制冷机可以使温度降到 $\text{[math]}$ D . 满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行

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6. (2020高二下·临沂月考) 根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（）

A . 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-293℃ B . 第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律 C . 把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动 D . 改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能

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二、多项选择题

7. (2023高二下·广州期末) 列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（）

A . 上下乘客时，气体的内能不变 B . 上下乘客时，气体从外界吸热 C . 剧烈颠簸时，外界对气体做功 D . 剧烈颠簸时，气体的温度不变

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8. (2024高三上·太原期末) 如图为一定质量的理想气体在状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ 的循环过程中，气体压强 $\text{[math]}$ 随热力学温度 $\text{[math]}$ 变化的关系。 $\text{[math]}$ 的延长线过坐标原点， $\text{[math]}$ 平行于 $\text{[math]}$ 轴，下列说法正确的是（）

A . 气体在状态 $\text{[math]}$ 时的内能最大 B . 状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ ，气体分子数密度增大 C . 状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ ，气体向外界放热 D . 状态 $\text{[math]}$ 状态 $\text{[math]}$ ，气体对外做的功大于气体吸收的热量

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9. (2024高三上·联合期中) 下列说法中正确的是（）

A . 布朗运动是指液体或气体中悬浮的固体小颗粒的无规则运动 B . 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C . 液体表面张力形成的原因是由于液体表面层分子间距离大于r₀ ，分子间作用力表现为引力 D . 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸发越慢 E . 空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律

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10. (2023高三上·浙江开学考) 下列说法正确的是（　　）

A . 热量能自发地从低温物体传到高温物体 B . 液体的表面张力方向总是跟液面相切 C . $\text{[math]}$ 粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝的延展性好 D . 核子结合成原子核释放的能量叫作结合能，结合能越大，原子核越稳定

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11. (2021高二下·河南期中) 对分子动理论及热力学定律的理解，下列说法正确的是_______________。

A . 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵是不会减少的 B . 一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，吸收热量，内能增大 C . 冰箱把热量从低温物体传递到高温物体的过程，是遵循热力学第二定律的 D . 布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的 E . 两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大

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12. (2020·海拉尔模拟) 下列说法正确的是（）

A . 由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在张力 B . 把金片儿和铅片压在一起，经过足够长时间后，可发现金会扩散到铅中，但铅不会扩散到金中 C . 物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大 D . 热力学第二定律表明，不可能通过有限的过程，把一个物体冷却到绝对零度 E . 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

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13. (2020·大连模拟) 下列说法中正确的是（）

A . 无论对物体如何进行冷却，都不能把它的温度降为绝对零度 B . 三个热力学系统A，B，C，若A与B内能相等，B与C内能相等，则根据热平衡定律A与C接触时不会发生热交换 C . 当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 D . 阳光下看到细小的尘埃飞扬，是固体颗粒在空气中做布朗运动 E . 一定温度下饱和汽的分子数密度是一定的，温度升高，饱和汽的分子数密度增大

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14. (2019·武功模拟) 下列说法中正确的是（）

A . 外界对物体做功，物体内能一定增大 B . 温度越高，布朗运动就越显著 C . 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 D . 在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 E . 随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度

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15. (2019·临沂模拟) 下列说法正确的（）

A . 气体分子的速率分布规律遵从统计规律，在一定温度下，某种气体的分子速率分布是确定的 B . 随着科技的发展，绝对零度是可能达到的 C . 不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数 D . 气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得 E . 相对湿度是100％，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态

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16. (2019·沙坪坝模拟) 对于热力学定律，下列说法正确的是（）

A . 第一类永动机不可能实现，因为违背了热力学第一定律 B . 热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度 C . 热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和 D . 热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响 E . 热力学第二定律指出，热量可以自发地由低温物体传给高温物体

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三、非选择题

17. (2023高三上·泉州月考) 某实验器材的结构如图所示，导热金属内筒和隔热外筒间封闭了一定质量的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭空气的压强，内能，单位体积空气分子数。（均选填“变大”“变小”或“不变”）

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18. (2023高二下·虹口期末) 如图所示，竖直放置的绝热气缸和绝热活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为 $\text{[math]}$ ，质量为 $\text{[math]}$ 。初态时活塞处于静止状态，理想气体内能为 $\text{[math]}$ 。现用外力将活塞缓慢向下压缩 $\text{[math]}$ ，此时理想气体的内能为 $\text{[math]}$ ，若大气压强为 $\text{[math]}$ ，重力加速度取 $\text{[math]}$ ，则初态时气缸内气体的压强为；外力所做的功为。

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19. (2023高三上·罗湖期末) 如图，某实验小组为测量一个玻璃葫芦的容积，在玻璃葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为 $\text{[math]}$ 的均匀透明足够长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度为 $\text{[math]}$ ；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为 $\text{[math]}$ Pa，水柱长度不计。
1. （1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
2. （2）求葫芦的容积。
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20. (2023高三上·怀仁期中) 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有。（填正确答案标号）
A. 汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B. 冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C. 某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D. 冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内

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21. (2023高三上·重庆市期末) 如图所示，一定质量的气体从状态A经状态B、C、D再回到状态A．已知气体在状态A时的体积是1L。（1atm=1.013×10⁵Pa，ln3=1.099）
1. （1）求气体在状态C的体积；
2. （2）气体从状态A经状态B、C、D再回到状态A的过程中，吸收或放出的热量Q。
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22. (2023高三上·新乡月考) 某同学利用数字化信息系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图所示的 $\text{[math]}$ 图像。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：
1. （1）该气体在状态C时的温度是多少；
2. （2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热，传递的热量是多少。
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23. (2023高三上·浦东期中) 在日常生活中有很多有趣的热学现象，可以用所学的气体知识来解释。例如，如果你留心观察，会发现在暴雨期间，水位迅速上涨，井盖可能出现不断跳跃的现象。
如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量m=20kg，圆柱形竖直井内水面面积S=0.30m² ，图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m，井内密封有压强刚好等于大气压强p₀=1.01×10⁵Pa ，温度T₀=300K的空气（可视为理想气体），重力加速度g=10m/s² 。密封空气的温度始终不变。
1. （1）随着水面上涨到井盖被顶起之前，对于被井盖封闭的理想气体，下列说法正确的是____
  
  A . 气体经历了等压变化 B . 气体对外界放出热量 C . .气体分子平均动能不变 D . 气体的分子势能减小
2. （2）从图示位置起，水面上涨 cm 后，井盖第一次被顶起。（保留两位有效数字）
3. （3）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p₀ ，温度仍为T₀ ，则此次向外界排出的空气当压强为p₀ ，温度T₁=290K 时体积是 m³。（结果保留两位有效数字）
4. （4）井盖每次被顶起后，都迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p₀ ，温度仍为T₀ ，若水面匀速上升，井盖相邻两次跳跃的时间间隔将____
  
  A . 变小 B . 变大 C . 不变 D . 不能确定
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