高中物理热学试题及答案形象图解

高中物理热学试题及答案形象图解

一、单选题（每题2分，共20分）

1.关于温度和热量，下列说法正确的是（）A.温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多B.物体的温度升高，其内能一定增加C.热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体D.晶体熔化过程中，温度保持不变，因此内能不变【答案】B【解析】温度是分子平均动能的宏观表现，温度升高，分子平均动能增加，内能增加热量是过程量，不能说物体含有热量热量传递方向是从温度高的物体到温度低的物体晶体熔化过程中吸收热量，内能增加但温度不变

2.一定质量的理想气体，从状态A等温变化到状态B，压强增大，则（）A.气体对外做功，内能增加B.外界对气体做功，内能增加C.气体对外做功，内能不变D.外界对气体做功，内能不变【答案】C【解析】等温过程温度不变，内能不变根据理想气体状态方程PV=nRT，压强增大，体积减小，气体对外界做功

3.下列现象中，不属于分子扩散现象的是（）A.墨水在水中扩散B.香味的传播C.雾的形成D.酒精和水的混合【答案】C【解析】墨水、香水和酒精与水混合都是分子扩散现象雾的形成是水蒸气凝结成小水滴的宏观过程，不是分子扩散

4.热力学第二定律的克劳修斯表述是（）A.热量不能从低温物体传到高温物体B.热量可以从高温物体传到低温物体，但会引起其他变化C.热量传递具有方向性D.热量传递是不可逆的【答案】B【解析】克劳修斯表述为热量不能自动地从低温物体传到高温物体，这一过程会引起其他变化热力学第二定律还有开尔文表述不可能从单一热源吸热并完全转化为功而不引起其他变化

5.关于热机的效率，下列说法正确的是（）A.热机效率可以超过100%B.热机效率越高，做功越多C.热机效率取决于高温热源和低温热源的温度差D.所有热机效率都相同【答案】C【解析】根据热力学第二定律，热机效率不可能超过100%热机效率等于1-低温热源温度/高温热源温度热机效率与做功多少有关，但不是成正比关系不同热机效率不同

6.一定质量的理想气体，从状态A等压变化到状态B，体积增大，则（）A.气体对外做功，内能增加B.外界对气体做功，内能增加C.气体对外做功，内能不变D.外界对气体做功，内能不变【答案】A【解析】等压过程压强不变，体积增大，气体对外界做功根据理想气体状态方程PV=nRT，温度升高，分子平均动能增加，内能增加

7.关于液晶，下列说法正确的是（）A.液晶是晶体B.液晶是液体C.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性D.液晶的光学性质随温度变化【答案】C【解析】液晶是一种介于液体和晶体之间的特殊物质，具有液体的流动性，但又保持晶体的部分有序排列，表现出各向异性液晶的光学性质对温度、电场等外部条件敏感

8.关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A.黑体辐射的能量只与温度有关B.黑体辐射的能量与温度无关C.黑体辐射的峰值波长随温度升高而增大D.黑体辐射的峰值波长随温度升高而减小【答案】D【解析】根据普朗克辐射定律和维恩位移定律，黑体辐射的能量与温度的四次方成正比，峰值波长随温度升高而减小

9.关于热力学第二定律的统计意义，下列说法正确的是（）A.热量传递是不可逆的，因为微观状态数增加B.热量传递是不可逆的，因为宏观状态数减少C.熵增加原理表明自然过程总是向熵增加的方向进行D.热力学第二定律与微观粒子的无规运动无关【答案】C【解析】热力学第二定律的统计意义是一个孤立系统自发过程总是向熵增加的方向进行，直到达到平衡状态熵增加相当于系统微观状态数增加，宏观过程具有不可逆性

10.关于热力学第一定律，下列说法正确的是（）A.热量可以完全转化为功B.功可以完全转化为热量C.热量和功可以相互转化D.热量和功不能相互转化【答案】C【解析】热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的体现，即ΔU=Q+W，热量和功可以相互转化，但转化过程中有部分能量以不可逆方式耗散为内能

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列哪些现象与分子扩散有关？（）A.酒精滴入水中的扩散B.气体混合均匀C.香味的传播D.雾的形成E.墨水在水中扩散【答案】A、B、C、E【解析】酒精、气体、香水和墨水在水中扩散都是分子扩散现象雾的形成是水蒸气凝结成小水滴的宏观过程，不是分子扩散

2.关于热力学第二定律，下列说法正确的是（）A.热量传递具有方向性B.热机效率不可能达到100%C.热量可以从高温物体传到低温物体，但需要外界做功D.孤立系统自发过程总是向熵增加的方向进行E.热力学第二定律与微观粒子的无规运动有关【答案】A、B、D、E【解析】热力学第二定律表明热量传递具有方向性，热机效率不可能达到100%，孤立系统自发过程总是向熵增加的方向进行热力学第二定律的微观本质与微观粒子的无规运动有关

3.关于理想气体状态方程，下列说法正确的是（）A.理想气体分子间没有相互作用力B.理想气体分子体积不可忽略C.理想气体分子碰撞是完全弹性的D.理想气体状态方程适用于所有气体E.理想气体分子平均动能与温度成正比【答案】A、C、E【解析】理想气体分子间没有相互作用力，分子碰撞是完全弹性的，分子平均动能与温度成正比理想气体分子体积可忽略，状态方程只适用于温度不太低、压强不太大的真实气体

4.关于热力学过程，下列说法正确的是（）A.等温过程温度不变B.等压过程压强不变C.等体过程体积不变D.绝热过程与外界无热量交换E.等温过程内能不变【答案】A、B、C、D、E【解析】所有这些说法都是热力学过程中基本性质的描述等温过程温度不变，内能不变；等压过程压强不变；等体过程体积不变；绝热过程与外界无热量交换

5.关于液晶，下列说法正确的是（）A.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性B.液晶的光学性质随温度变化C.液晶是晶体D.液晶是液体E.液晶显示器利用了液晶的光学性质【答案】A、B、E【解析】液晶具有液体的流动性和晶体的部分有序排列，表现出各向异性液晶的光学性质对温度、电场等外部条件敏感液晶显示器利用了液晶在外加电场下光学性质的变化

三、填空题（每题4分，共20分）

1.理想气体状态方程为______，其中P代表______，V代表______，T代表______，n代表______，R代表______【答案】PV=nRT；压强；体积；温度；物质的量；气体常数

2.热力学第一定律的数学表达式为______，它表明______【答案】ΔU=Q+W；能量守恒

3.热力学第二定律的克劳修斯表述为______，开尔文表述为______【答案】热量不能自动地从低温物体传到高温物体；不可能从单一热源吸热并完全转化为功而不引起其他变化

4.液晶具有______和______的双重性质【答案】流动性；各向异性

5.黑体辐射的峰值波长随温度______而______【答案】升高；减小

四、判断题（每题2分，共10分）

1.热量可以从低温物体传到高温物体，但需要外界做功（）【答案】（√）

2.理想气体分子间没有相互作用力（）【答案】（√）

3.液晶是晶体（）【答案】（×）

4.热机效率可以超过100%（）【答案】（×）

5.黑体辐射的能量只与温度有关（）【答案】（√）

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述热力学第一定律的物理意义【答案】热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的体现，表明能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，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，在转化或转移过程中能量的总量保持不变

2.简述液晶的特点【答案】液晶具有液体的流动性和晶体的部分有序排列的双重性质液晶分子在某个方向上排列有序，但在其他方向上具有流动性液晶的光学性质对温度、电场等外部条件敏感，因此可以用于显示器等应用

3.简述黑体辐射的特点【答案】黑体辐射是指理想黑体在不同温度下发出的电磁辐射黑体辐射的能量与温度的四次方成正比，峰值波长随温度升高而减小黑体辐射是热力学理论的重要基础，也是现代物理学的重要研究对象

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析一定质量的理想气体从状态A等温变化到状态B，压强增大，气体内能如何变化？请解释原因【答案】等温过程温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，压强增大，体积减小，气体对外界做功由于温度不变，分子平均动能不变，内能不变但需要注意的是，虽然内能不变，但气体对外做功需要吸收热量来维持温度不变

2.分析热力学第二定律的统计意义，解释为什么热量传递具有方向性【答案】热力学第二定律的统计意义是一个孤立系统自发过程总是向熵增加的方向进行，直到达到平衡状态熵增加相当于系统微观状态数增加，宏观过程具有不可逆性以热量从高温物体传到低温物体为例，高温物体分子平均动能较大，低温物体分子平均动能较小热量传递后，高温物体分子平均动能减小，低温物体分子平均动能增加，系统总熵增加由于微观状态数增加，这种过程具有不可逆性，即热量不能自动地从低温物体传到高温物体

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一定质量的理想气体，从状态A（压强P₁，体积V₁，温度T₁）等温变化到状态B（压强P₂，体积V₂，温度T₂），压强增大，体积减小已知气体常数R，求气体在等温过程中对外界做功多少？请解释原因【答案】等温过程温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，可以得出P₁V₁=P₂V₂气体在等温过程中对外界做功W=-ΔU=Q，其中ΔU为内能变化，Q为吸收的热量由于温度不变，分子平均动能不变，内能不变，即ΔU=0根据热力学第一定律，W=Q在等温过程中，气体对外界做功需要吸收热量来维持温度不变根据理想气体状态方程，可以得出n=PV/RT代入W=Q=PV=nRT，可以得出W=-P₁V₁lnP₂/P₁因此，气体在等温过程中对外界做功为-P₁V₁lnP₂/P₁

2.某黑体辐射实验中，测得在不同温度下黑体辐射的峰值波长请解释为什么黑体辐射的峰值波长随温度升高而减小？并说明这一现象的物理意义【答案】黑体辐射的峰值波长随温度升高而减小的现象由维恩位移定律描述，该定律表明黑体辐射的峰值波长λ_max与温度T成反比，即λ_max=T/C，其中C为常数这一现象的物理意义是随着温度升高，黑体辐射的能量集中在更高频率（更短波长）的电磁波上这是因为高温下黑体分子的平均动能增加，导致分子振动和运动更加剧烈，从而发出更高频率的电磁波这一现象在热力学和天文学中具有重要意义，例如可以通过测量遥远天体的辐射峰值波长来推算其表面温度---完整标准答案

一、单选题

1.B

2.C

3.C

4.B

5.C

6.A

7.C

8.D

9.C

10.C

二、多选题

1.A、B、C、E

2.A、B、D、E

3.A、C、E

4.A、B、C、D、E

5.A、B、E

三、填空题

1.PV=nRT；压强；体积；温度；物质的量；气体常数

2.ΔU=Q+W；能量守恒

3.热量不能自动地从低温物体传到高温物体；不可能从单一热源吸热并完全转化为功而不引起其他变化

4.流动性；各向异性

5.升高；减小

四、判断题

1.（√）

2.（√）

3.（×）

4.（×）

5.（√）

五、简答题

1.热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的体现，表明能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，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，在转化或转移过程中能量的总量保持不变

2.液晶具有液体的流动性和晶体的部分有序排列的双重性质液晶分子在某个方向上排列有序，但在其他方向上具有流动性液晶的光学性质对温度、电场等外部条件敏感，因此可以用于显示器等应用

3.黑体辐射是指理想黑体在不同温度下发出的电磁辐射黑体辐射的能量与温度的四次方成正比，峰值波长随温度升高而减小黑体辐射是热力学理论的重要基础，也是现代物理学的重要研究对象

六、分析题

1.等温过程温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，压强增大，体积减小，气体对外界做功由于温度不变，分子平均动能不变，内能不变但需要注意的是，虽然内能不变，但气体对外做功需要吸收热量来维持温度不变

2.热力学第二定律的统计意义是一个孤立系统自发过程总是向熵增加的方向进行，直到达到平衡状态熵增加相当于系统微观状态数增加，宏观过程具有不可逆性以热量从高温物体传到低温物体为例，高温物体分子平均动能较大，低温物体分子平均动能较小热量传递后，高温物体分子平均动能减小，低温物体分子平均动能增加，系统总熵增加由于微观状态数增加，这种过程具有不可逆性，即热量不能自动地从低温物体传到高温物体

七、综合应用题

1.等温过程温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，可以得出P₁V₁=P₂V₂气体在等温过程中对外界做功W=-ΔU=Q，其中ΔU为内能变化，Q为吸收的热量由于温度不变，分子平均动能不变，内能不变，即ΔU=0根据热力学第一定律，W=Q在等温过程中，气体对外界做功需要吸收热量来维持温度不变根据理想气体状态方程，可以得出n=PV/RT代入W=Q=PV=nRT，可以得出W=-P₁V₁lnP₂/P₁因此，气体在等温过程中对外界做功为-P₁V₁lnP₂/P₁

2.黑体辐射的峰值波长随温度升高而减小的现象由维恩位移定律描述，该定律表明黑体辐射的峰值波长λ_max与温度T成反比，即λ_max=T/C，其中C为常数这一现象的物理意义是随着温度升高，黑体辐射的能量集中在更高频率（更短波长）的电磁波上这是因为高温下黑体分子的平均动能增加，导致分子振动和运动更加剧烈，从而发出更高频率的电磁波这一现象在热力学和天文学中具有重要意义，例如可以通过测量遥远天体的辐射峰值波长来推算其表面温度。