高二物理热学新颖试题及答案解读

高二物理热学新颖试题及答案解读

一、单选题

1.下列说法中正确的是（）（2分）A.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多B.做功和热传递都可以改变物体的内能C.热量总是从内能大的物体传到内能小的物体D.晶体熔化过程中温度不变，因此内能不变【答案】B【解析】做功和热传递都是改变物体内能的方式；温度是分子平均动能的宏观表现，温度高不代表内能一定大；热量总是自发地从高温物体传到低温物体；晶体熔化过程中吸收热量，内能增加

2.一定质量的理想气体经历等温压缩过程，下列说法正确的是（）（2分）A.气体的内能增加B.气体对外界做功C.外界对气体做功，气体放热D.气体的密度不变【答案】C【解析】等温过程内能不变；压缩过程外界对气体做功；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，等温ΔU=0，所以Q=-W，即气体放热；气体体积减小，密度增大

3.热机的效率η=1-Q₂/Q₁，其中Q₁表示热机从高温热源吸收的热量，Q₂表示向低温热源放出的热量，下列说法正确的是（）（2分）A.提高热机效率的途径之一是增大Q₁B.热机效率不可能达到100%C.热机效率与工作物质无关D.热机工作时，Q₁一定大于Q₂【答案】B【解析】热机效率η=1-Q₂/Q₁=1-T₂/T₁，提高效率的途径是降低T₂或提高T₁；根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%；热机效率与工作物质无关；Q₁=Q₂+W，W0，所以Q₁Q₂

4.关于热力学第二定律，下列说法正确的是（）（2分）A.热量不能从低温物体传到高温物体B.热量可以从低温物体传到高温物体，但会引起其他变化C.一切自发过程都是可逆的D.理想气体自由膨胀是可逆过程【答案】B【解析】热量不能自发地从低温物体传到高温物体；热量可以从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化；一切自发过程都是不可逆的；理想气体自由膨胀是不可逆过程

5.关于布朗运动，下列说法正确的是（）（2分）A.布朗运动是液体分子的运动B.温度越高，布朗运动越剧烈C.布朗运动是固体小颗粒的运动D.布朗运动是分子运动的直接体现【答案】B【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动；温度越高，分子运动越剧烈，布朗运动越剧烈；布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子运动；布朗运动是分子运动的间接体现

6.关于热传递，下列说法正确的是（）（2分）A.热量总是从内能大的物体传到内能小的物体B.热量总是从温度高的物体传到温度低的物体C.热量传递的实质是分子热运动的能量传递D.热量传递的三种方式是传导、对流和辐射【答案】D【解析】热量总是自发地从高温物体传到低温物体；热量传递的实质是分子热运动的能量传递；热量传递的三种方式是传导、对流和辐射

7.关于热力学第一定律，下列说法正确的是（）（2分）A.物体吸收热量，内能一定增加B.物体对外做功，内能一定减少C.物体内能增加，一定是外界对物体做功D.物体内能变化，一定是热传递引起的【答案】A【解析】根据热力学第一定律ΔU=W+Q，物体吸收热量Q0，内能可能增加也可能减少，取决于W的符号；物体对外做功W0，内能可能增加也可能减少，取决于Q的符号；物体内能增加ΔU0，可能是外界对物体做功W0，也可能是吸收热量Q0；物体内能变化ΔU≠0，可能是热传递引起的，也可能是做功引起的

8.关于温度，下列说法正确的是（）（2分）A.温度是分子平均动能的宏观表现B.温度高的物体分子平均速率一定大C.温度是物体内能的度量D.温度与物体内部分子的数量有关【答案】A【解析】温度是分子平均动能的宏观表现；温度高的物体分子平均动能大，但分子平均速率不一定大，还与分子质量有关；温度是分子平均动能的度量，不是内能；温度与物体内部分子的数量无关

9.关于理想气体，下列说法正确的是（）（2分）A.理想气体分子之间没有相互作用力B.理想气体分子碰撞是完全弹性的C.理想气体分子占据的体积为零D.理想气体遵守气体实验定律【答案】D【解析】理想气体分子之间没有相互作用力，分子碰撞是弹性的，分子占据的体积为零；理想气体遵守气体实验定律

10.关于内能，下列说法正确的是（）（2分）A.内能是物体内部所有分子动能的总和B.内能是物体内部所有分子动能和势能的总和C.温度升高，内能一定增加D.内能只与温度有关【答案】B【解析】内能是物体内部所有分子动能和势能的总和；温度升高，分子平均动能增加，内能可能增加也可能减少，取决于势能的变化；内能与温度、体积、物态等因素有关【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些属于热力学第二定律的宏观表述？（）A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体B.一切自发过程都是不可逆的C.理想气体自由膨胀是不可逆过程D.热量可以从低温物体传到高温物体，但会引起其他变化E.熵增原理【答案】A、B、C、D、E【解析】热力学第二定律的宏观表述包括热量不能自发地从低温物体传到高温物体；一切自发过程都是不可逆的；理想气体自由膨胀是不可逆过程；热量可以从低温物体传到高温物体，但会引起其他变化；熵增原理

2.以下哪些过程是可逆过程？（）A.气体自由膨胀B.气体等温可逆压缩C.液体沸腾D.理想气体等温可逆膨胀E.晶体熔化【答案】B、D【解析】可逆过程是指系统及其环境都可以恢复原状的过程；气体自由膨胀和液体沸腾是不可逆过程；气体等温可逆压缩和理想气体等温可逆膨胀是可逆过程；晶体熔化是不可逆过程

3.以下哪些因素会影响理想气体的压强？（）A.气体温度B.气体体积C.气体分子数密度D.气体分子平均速率E.气体分子质量【答案】A、B、C、D【解析】理想气体状态方程为p=nkT，压强与气体温度、体积、分子数密度有关；根据p=1/3nmv²，压强与分子平均速率有关；压强与分子质量无关

4.以下哪些说法是正确的？（）A.布朗运动是分子运动的直接体现B.布朗运动是固体小颗粒的运动C.温度越高，布朗运动越剧烈D.布朗运动是液体分子的运动E.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动【答案】B、C、E【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动；温度越高，分子运动越剧烈，布朗运动越剧烈；布朗运动不是分子运动，也不是液体分子的运动

5.以下哪些过程遵守热力学第一定律？（）A.气体等温压缩B.气体自由膨胀C.气体等压膨胀D.气体绝热压缩E.气体等容吸热【答案】A、C、D、E【解析】热力学第一定律ΔU=W+Q适用于所有过程；气体等温压缩ΔU=0，W0，Q0；气体自由膨胀ΔU0，W=0，Q=0；气体等压膨胀ΔU0，W0，Q0；气体绝热压缩ΔU0，W0，Q=0；气体等容吸热ΔU0，W=0，Q0【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

三、填空题

1.一定质量的理想气体，从状态A（压强p₁，体积V₁，温度T₁）变化到状态B（压强p₂，体积V₂，温度T₂），如果ΔU0，则W______0，Q______0（4分）【答案】0；

02.热机的效率η=1-Q₂/Q₁，其中Q₁表示热机从高温热源吸收的热量，Q₂表示向低温热源放出的热量，要提高效率，可以______或______（4分）【答案】降低T₂；提高T₁

3.理想气体状态方程为pV=nRT，其中p表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的物质的量，R是气体常数，T表示气体的温度当气体温度升高时，如果气体体积不变，气体的压强______（4分）【答案】增大

4.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是______的间接体现，温度越高，布朗运动越______（4分）【答案】分子运动；剧烈

5.热力学第一定律ΔU=W+Q，其中ΔU表示物体内能的变化，W表示外界对物体做的功，Q表示物体吸收的热量如果物体对外做功，W______0，如果物体放热，Q______0（4分）【答案】0；0【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

四、判断题

1.两个温度不同的物体接触，热量总是从温度高的物体传到温度低的物体（）（2分）【答案】（√）【解析】热量总是自发地从高温物体传到低温物体

2.理想气体自由膨胀是不可逆过程（）（2分）【答案】（√）【解析】理想气体自由膨胀是不可逆过程

3.布朗运动是分子运动的直接体现（）（2分）【答案】（×）【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是分子运动的间接体现

4.热机的效率可以达到100%（）（2分）【答案】（×）【解析】根据热力学第二定律，热机效率不可能达到100%

5.温度升高，物体内能一定增加（）（2分）【答案】（×）【解析】温度升高，分子平均动能增加，内能可能增加也可能减少，取决于势能的变化【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

五、简答题

1.简述热力学第一定律的物理意义（4分）【答案】热力学第一定律的物理意义是能量守恒定律在热现象中的具体体现，它指出能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变

2.简述布朗运动的成因（5分）【答案】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是由于液体分子对固体小颗粒的碰撞不平衡造成的液体分子永不停息地做无规则运动，当固体小颗粒足够小时，来自各个方向的碰撞不平衡，导致固体小颗粒做无规则运动

3.简述热力学第二定律的微观意义（4分）【答案】热力学第二定律的微观意义是一个孤立系统总是趋向于向熵增加的方向发展，即从有序状态向无序状态发展，直到达到平衡状态自发过程总是沿着熵增加的方向进行，不可逆过程会导致系统熵的增加【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

六、分析题

1.一定质量的理想气体，从状态A（压强p₁，体积V₁，温度T₁）变化到状态B（压强p₂，体积V₂，温度T₂），如果ΔU0，分析W和Q的变化情况（10分）【答案】根据热力学第一定律ΔU=W+Q，ΔU0，则W+Q0如果气体体积不变，W=0，则Q0，即气体吸收热量；如果气体对外做功，W0，则Q0-W0，即气体吸收的热量大于对外做的功；如果气体被压缩，W0，则Q0-W0，即气体吸收的热量小于对外做的功具体情况需要根据过程的具体情况分析

2.分析热机效率提高的途径（10分）【答案】热机的效率η=1-Q₂/Q₁=1-T₂/T₁，要提高效率，可以降低低温热源的温度T₂或提高高温热源的温度T₁在实际应用中，降低低温热源的温度比较困难，因此提高高温热源的温度是提高热机效率的主要途径此外，减少热机内部的能量损失，如减少摩擦、减少散热等，也可以提高热机效率【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类

七、综合应用题

1.一定质量的理想气体，从状态A（压强p₁=2×10⁵Pa，体积V₁=10L，温度T₁=300K）变化到状态B（压强p₂=1×10⁵Pa，体积V₂=20L，温度T₂=600K），求外界对气体做的功和气体吸收的热量（25分）【答案】根据理想气体状态方程p₁V₁=nRT₁和p₂V₂=nRT₂，可以求出气体的物质的量nn=p₁V₁/RT₁=2×10⁵Pa×10L/

8.31J/mol·K×300K≈

7.96mol气体对外做功W=-∫p·dV，对于等温过程W=-nRTΔT，但对于非等温过程需要分段计算这里可以先计算气体对外做功的平均压强p_avg=p₁+p₂/2=2×10⁵Pa+1×10⁵Pa/2=

1.5×10⁵Pa，然后W=-p_avgV₂-V₁=-

1.5×10⁵Pa×20L-10L=-

1.5×10⁵Pa×10L=-

1.5×10⁵Pa×10×10⁻³m³=-

1.5×10³J=-

1.5kJ气体吸收的热量Q=ΔU-W，其中ΔU=nCvΔT，Cv是气体的定容比热容，对于理想气体Cv=3R/2，所以ΔU=

7.96mol×3R/2×600K-300K=

7.96mol×3×

8.31J/mol·K/2×300K≈

1.92×10⁴J=

19.2kJ因此Q=

19.2kJ-

1.5kJ=

17.7kJ

2.分析热力学第二定律在生活中的应用（25分）【答案】热力学第二定律在生活中的应用非常广泛，例如

（1）冰箱和空调冰箱和空调都是热机的一种，它们的工作原理是利用制冷剂在蒸发器和冷凝器之间循环，通过吸收热量和释放热量来实现制冷或制热根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，因此需要消耗外界能量（电能）来实现这一过程

（2）汽车发动机汽车发动机是热机的一种，它通过燃烧燃料产生热量，然后将热量转化为机械能，推动汽车前进根据热力学第二定律，热机不可能将全部热量转化为机械能，总有一部分热量要排放到环境中，因此汽车发动机的效率不可能达到100%

（3）自然现象热力学第二定律也解释了许多自然现象，例如，热量总是自发地从高温物体传到低温物体，导致热量在自然界中不断传递和分布此外，热力学第二定律还解释了为什么自然界中的许多过程是不可逆的，例如，气体的自由膨胀是不可逆的，因为气体不可能自发地重新聚集起来【答案】A、B、C、D、E【解析】新闻素材来源包括采访录音、视频资料、官方文件和实地观察，个人观点不属于直接素材考查素材分类---完整标准答案

一、单选题

1.B

2.C

3.B

4.B

5.B

6.D

7.A

8.A

9.D

10.B

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.B、D

3.A、B、C、D

4.B、C、E

5.A、C、D、E

三、填空题

1.0；

02.降低T₂；提高T₁

3.增大

4.分子运动；剧烈

5.0；0

四、判断题

1.（√）

2.（√）

3.（×）

4.（×）

5.（×）

五、简答题

1.热力学第一定律的物理意义是能量守恒定律在热现象中的具体体现，它指出能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变

2.布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是由于液体分子对固体小颗粒的碰撞不平衡造成的液体分子永不停息地做无规则运动，当固体小颗粒足够小时，来自各个方向的碰撞不平衡，导致固体小颗粒做无规则运动

3.热力学第二定律的微观意义是一个孤立系统总是趋向于向熵增加的方向发展，即从有序状态向无序状态发展，直到达到平衡状态自发过程总是沿着熵增加的方向进行，不可逆过程会导致系统熵的增加

六、分析题

1.根据热力学第一定律ΔU=W+Q，ΔU0，则W+Q0如果气体体积不变，W=0，则Q0，即气体吸收热量；如果气体对外做功，W0，则Q0-W0，即气体吸收的热量大于对外做的功；如果气体被压缩，W0，则Q0-W0，即气体吸收的热量小于对外做的功具体情况需要根据过程的具体情况分析

2.热机的效率η=1-Q₂/Q₁=1-T₂/T₁，要提高效率，可以降低低温热源的温度T₂或提高高温热源的温度T₁在实际应用中，降低低温热源的温度比较困难，因此提高高温热源的温度是提高热机效率的主要途径此外，减少热机内部的能量损失，如减少摩擦、减少散热等，也可以提高热机效率

七、综合应用题

1.根据理想气体状态方程p₁V₁=nRT₁和p₂V₂=nRT₂，可以求出气体的物质的量nn=p₁V₁/RT₁=2×10⁵Pa×10L/

8.31J/mol·K×300K≈

7.96mol气体对外做功W=-∫p·dV，对于非等温过程需要分段计算这里可以先计算气体对外做功的平均压强p_avg=p₁+p₂/2=2×10⁵Pa+1×10⁵Pa/2=

1.5×10⁵Pa，然后W=-p_avgV₂-V₁=-

1.5×10⁵Pa×20L-10L=-

1.5×10⁵Pa×10L=-

1.5×10³J=-

1.5kJ气体吸收的热量Q=ΔU-W，其中ΔU=nCvΔT，Cv是气体的定容比热容，对于理想气体Cv=3R/2，所以ΔU=

7.96mol×3R/2×600K-300K=

7.96mol×3×

8.31J/mol·K/2×300K≈

1.92×10⁴J=

19.2kJ因此Q=

19.2kJ-

1.5kJ=

17.7kJ

2.热力学第二定律在生活中的应用非常广泛，例如

（1）冰箱和空调冰箱和空调都是热机的一种，它们的工作原理是利用制冷剂在蒸发器和冷凝器之间循环，通过吸收热量和释放热量来实现制冷或制热根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，因此需要消耗外界能量（电能）来实现这一过程

（2）汽车发动机汽车发动机是热机的一种，它通过燃烧燃料产生热量，然后将热量转化为机械能，推动汽车前进根据热力学第二定律，热机不可能将全部热量转化为机械能，总有一部分热量要排放到环境中，因此汽车发动机的效率不可能达到100%

（3）自然现象热力学第二定律也解释了许多自然现象，例如，热量总是自发地从高温物体传到低温物体，导致热量在自然界中不断传递和分布此外，热力学第二定律还解释了为什么自然界中的许多过程是不可逆的，例如，气体的自由膨胀是不可逆的，因为气体不可能自发地重新聚集起来。