2024届高考物理第一轮复习：热力学定律

试卷更新日期：2023-09-03 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 关于能源和能量，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、能量被使用后就消失了，所以要节约资源 C、能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性 D、自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用

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2. 下列关于能量守恒定律的认识不正确的是（）

A、某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B、某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 C、不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，不可能制成 D、石子从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了

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3. 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、能量守恒表明，节约能源是无意义的 C、机械能守恒是自然界遵循的普遍规律 D、能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性

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4. 下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是（　　）

A、汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律 B、冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律 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，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律 D、冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律

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5. 关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A、内燃机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能 B、电冰箱的工作过程说明可以将热量自发地从低温物体传递到高温物体 C、第二类永动机违反了能量守恒定律 D、一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

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6. 压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（　　）

A、绝热压缩空气，分子平均动能不变 B、绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大 C、该方式能够将压缩空气储能的效率提升到 $100 %$ D、压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大

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7. 一同学在室内空调显示屏上看到室内的空气温度，为了测出室外的空气温度，他将一近似球形的气球在室内吹大并放置较长一段时间后，测量其直径为 $L_{1}$ 之后拿到室外并放置较长一段时间后，测量其直径为 $L_{2}$ ， $L_{2} > L_{1}$ 若不考虑气球表皮的弹力变化，且气球吹大后视为球体，大气压不变，室内、外的温度均保持不变，则（　　）

A、气球内气体对外界做负功 B、气球内气体对外界不做功 C、室外温度比室内温度高 D、气球在室外放出了热量

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8. 一定质量的理想气体从状态a开始，经 $a \to b$ 、 $b \to c$ 、 $c \to a$ 三个过程后再回到状态a，其 $p - T$ 图像如图所示，则该气体（）

A、在状态a的内能小于在状态b的内能 B、在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度 C、在 $a \to b \to c$ 过程中，外界对气体做功为0 D、由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热

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9. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了 $300 J$ 的热量，关于从A到B过程下列说法中正确的是（　　）

A、气体内能增加 $220 J$ B、气体内能增加 $380 J$ C、气体内能减少 $380 J$ D、气体内能减少 $220 J$

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10. 如图所示，开口竖直向上的薄壁绝热气缸内壁光滑，缸内下部装有电热丝，一定质量的理想气体被一绝热活塞封闭在气缸内，活塞与气缸壁紧密接触。现通过电热丝对缸内气体缓慢加热，则该过程中（　　）

A、气体的压强增大 B、气体的内能增大 C、气体分子热运动的平均动能可能减小 D、气体对外界做的功等于气体吸收的热量

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11. 2022年5月，我国首个商用压缩空气储能电站投产发电。在用电低谷期，利用剩余的电力把洞外空气压缩到盐矿开采后留下的密闭盐穴矿洞中，储存能量；在用电高峰期，将储存在矿洞内的高压空气释放出来驱动汽轮机发电。矿洞可视为绝热容器，在充气过程中，矿洞内（　　）

A、气体内能保持不变 B、气体分子数密度不变 C、气体分子的运动速率都增加了 D、气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变大

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12. 一定质量的理想气体从状态a开始，经 $a \to b$ 、 $b \to c$ 、 $c \to a$ 三个过程后回到状态a，其 $p - V$ 图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为 $a (V_{0} ， p_{0})$ 、 $b (2 V_{0} ， 2 p_{0})$ 、 $c (3 V_{0} ， p_{0})$ 。以下判断正确的是（）

A、 $a \to b$ ，气体对外做的功小于气体从外界吸收的热量 B、 $a \to b$ 及 $b \to c$ ，气体均向外界放出热量 C、 $a \to b$ 气体对外做的功小于 $b \to c$ 对外界做的功 D、 $a \to b \to c \to a$ 中，气体从外接吸收的热量大于对外做的总功

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13. 如图所示，绝热容器被绝热隔板K₁和卡销锁住的绝热光滑活塞K₂隔成a、b、c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄理想气体，且压强 $p_{b} < p_{0}$ （ $p_{0}$ 是大气压强），c与大气连通，则下列说法中正确的是（）

A、只打开隔板K₁ ， b中气体对外做功，内能减少 B、只打开隔板K₁ ， b中气体压强减小，温度不变 C、只打开卡销K₂ ，外界对b中气体做功，b中气体内能不变 D、打开隔板K₁和卡销K₂ ，待活塞K₂稳定后，b部分气体的内能减少

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二、多项选择题

14. 下列关于物体内能的说法正确的是（）

A、同一个物体，运动时比静止时的内能大 B、一定质量的 $0 ℃$ 的水的内能比相同质量的 $0 ℃$ 的冰的内能大 C、静止物体的分子平均动能不为零 D、一定质量的理想气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

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15. 下列说法正确的是（）

A、只有同种物质之间才能发生扩散 B、晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 C、液体的表面张力跟液面相切，使液体表面绷紧 D、不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功

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16. 下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）

A、一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 B、空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 C、从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展 D、没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能

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17. 下列说法正确的是（）

A、机械能转化为内能的实际宏观过程一定不可逆 B、第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律 C、热量可以从低温物体传到高温物体，但是会引起其它变化 D、随着科技的进步，绝对零度可以达到

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18. 关于热学现象与规律，下列说法正确的是（）

A、热机的效率不可能达到 $100 %$ B、自然界中某些热现象不具有方向性 C、热量能从低温物体传到高温物体 D、孤立系统的自发过程中熵可能减小

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19. 以下说法正确的是（）

A、液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈 B、做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C、密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的 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加的方向进行

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20. 以下说法中正确的是（）

A、一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小 B、悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动 C、液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性 D、饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 E、自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

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21. 关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（　　）

A、一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功 B、布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映 C、阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数 D、第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律 E、水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理

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三、非选择题

22. 疫情反弹期间，快递既可以满足人们的购物需要，又充气袋可以减少人员接触。在快递易碎品时，往往用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品。如图所示，当物品外部的充气袋四周被挤压时，外界对袋内气体（选填“做正功”、“做负功”或“不做功”）；若袋内气体（视为理想气体）与外界无热交换，则袋内气体分子的平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

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23. 二氧化碳灭火器的使用需要一定技巧，如果操作不当，操作人员的皮肤因直接接触喷筒和喷射胶管会造成冻伤，而且在密闭空间使用人员还有窒息的风险，因此要遵守操作要求。一个存放超期的二氧化碳灭火器，工作人员想在空旷的环境中排掉其内的二氧化碳。根据测算该灭火器内的二氧化碳还有 $0.56 kg$ ，且已经全部成为气态，其压强为 $0.5 MPa$ ，温度为 $27 ℃$ ，所处环境的大气压强为 $0. 1MPa$ 、工作人员打开阀门，迅速跑到上风口处，等气体不再排出时，测得灭火器内剩余气体的温度为 $7 ℃$ 。已知热力学温度与摄氏温度的关系为 $T = t + 273 K$ ，求：

(1)、排气过程中为什么灭火器内剩余气体的温度会降低？

(2)、求此过程中排出的二氧化碳气体质量。

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24. 如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体、汽缸的高度为l、缸体内底面积为S ，缸体重力为 $G .$ 弹簧下端固定在桌面上，上端连接活塞，活塞所在的平面始终水平．当热力学温度为 $T_{0}$ 时，缸内气体高为 $0.5 l$ ，已知大气压强为 $p_{0}$ ，不计活塞质量及活塞与缸体的摩擦．现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：

(1)、此时缸内气体的温度；

(2)、该过程缸内气体对汽缸所做的功；

(3)、若该过程缸内气体吸收热量为Q，则缸内气体内能增加多少？

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25. 如图1所示，内壁光滑、导热性能良好的气缸（气缸口足够高）竖直放置在水平桌面上，气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体。开始时环境温度 $T_{0} = 300 K$ ，活塞与气缸底部的距离， $h_{0} = 12 c m$ 。已知活塞的质量 $m = 2 k g$ 、横截面积 $S = 20 c m^{2}$ ，大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，不计气缸和活塞的厚度。

图1 图2

(1)、若环境温度从 $T_{0} = 300 K$ 缓慢上升至 $T_{1} = 320 K$ ，这个过程中缸内气体吸收了4.76J的热量，求：
①稳定时活塞离气缸底部的距离 $h_{1}$ ；
②这个过程中气体内能的变化量 $Δ U_{1}$ ；

(2)、若环境温度 $T_{0} = 300 K$ 保持不变，将气缸缓慢调整成水平放置，如图2所示，求：
①稳定时活塞离气缸底部的距离 $h_{2}$ ；

②这个过程中气体内能的变化量 $Δ U_{2}$ 。

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26. 如图所示在绝热汽缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃，封闭气柱长为9 cm，活塞横截面积S=100cm^2.现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热37 J，稳定后气体温度变为127 ℃。已知大气压强等于10⁵ Pa，活塞与汽缸间无摩擦，不计活塞重力。求：

(1)、加热后活塞到汽缸底部的距离；

(2)、此过程中气体内能改变了多少。

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27. 将100℃的水蒸气、50℃的水和﹣20℃的冰按质量比1：2：10的比例混合，求混合后的最终温度（c_冰=2100J/（kg•℃），c_水=4200J/（kg•℃），L=2.26×10⁶J/kg ， λ=3.36×10⁵J/kg）．

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28. 如图是一款气垫运动鞋，鞋底气垫空间内充满氮气（可视为理想气体），氮气压缩后可产生回弹效果，减少震荡冲击．已知气垫内气体体积为 $V_{0}$ ，脚与气垫间的等效作用面积为 $S$ ，初始压强与大气压相同，不考虑气垫漏气．某运动员穿上一只该鞋子后起身在水平地面上单脚稳定站立，此时气垫内气体体积被压缩至原来的 $\frac{4}{5}$ ，若该过程不计温度变化，设大气压强为 $p_{0}$ 、当地重力加速度为 $g$ ．求：

(1)、此时气垫内气体的压强；

(2)、该过程中气体是放热还是吸热；

(3)、该运动员的质量．

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29. 鱼在水面下深度为h处吐出一个气泡，当气泡缓慢上升至水面时，气泡的体积由 $V_{1}$ 增大至 $V_{2}$ 。已知大气压强为 $P_{0}$ ，水的密度为ρ，重力加速度为g，水面的热力学温度为 $T_{0}$ 且高于水下的温度，气泡内的气体可视为理想气体。

(1)、气泡在上升的过程中对外界做正功还是负功。向外界吸热还是放热？

(2)、求气泡刚被吐出时，其内部气体的温度 $T_{1}$

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30. 图所示，内部横截面积 S = 2 × 10^-3 m²的汽缸放置在水平地面上，质量m = 2kg 的活塞将一部分理想气体密封在汽缸内，活塞用不可伸长的细绳悬挂起来，此时，活塞下表面到汽缸底部的距离 h = 0.2m ，缸内气体的温度t₀ = 27℃，压强刚好为大气压强 p₀ = 1.0 ×10⁵ Pa 。现对汽缸加热，使汽缸内部气体的温度缓慢升高，并且整个过程活塞未离开汽缸。已知重力加速度g = 10m / s² ， T = (t + 273)K 。

(1)、当活塞上升 0.1m 时，求缸内气体的温度；

(2)、若在活塞上升 0.1m 的过程中，气体的内能增加了 20J ，求缸内气体吸收的热量。

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2024届高考物理第一轮复习： 热力学定律

一、选择题

二、多项选择题

三、非选择题

2024届高考物理第一轮复习：热力学定律