第4章热力学定律知识点题库

下列说法中正确的是（　　）

A . 气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体的压强不一定增大 B . 气体体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大 C . 压缩一定量的气体，气体的内能一定增加 D . 任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体

如图所示，电阻忽略不计的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置，倾角为θ，间距为L，以垂直于导轨的虚线a，b，c为界，a、b间和c与导轨底端间均有垂直于导轨平面向上的均强磁场，磁感应强度均为B，导体棒L₁ ， L₂放置在导轨上并与导轨垂直，两棒长均为L，电阻均为R，质量均为m，两棒间用长为d的绝缘轻杆相连，虚线a和b、b和c间的距离也均为d，且虚线c和导轨底端间距离足够长，开始时导体棒L₂位于虚线a和b的中间位置，将两棒由静止释放，两棒运动过程中始终与导轨接触并与导轨垂直，棒L₂刚要到达虚线c时加速度恰好为零，重力加速度为g，求：

（1）由开始释放到L₂刚要通过虚线b过程，通过L₁的电荷量；
（2）导体棒L₁刚要到达虚线c时速度大小；
（3）从开始运动到导体棒L₁刚要到达虚线c整个过程中回路中产生的焦耳热．

如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T₀时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L₀ ．已知重力加速度为g，大气压强为p₀ ，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：

（1）采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
（2）从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少
（3）当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为△U，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？

下列说法正确的是（）

A . 热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” B . 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C . 只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数 D . 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 E . 用活塞压缩气缸内的理想气体，对气体做了3.0×10⁵J的功，同时气体向外界放出1.5×10⁵J的热量，则气体内能增加了1.5×10⁵J

光滑水平地面上，A、B两物体质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端连接一轻弹簧，如图所示，当A撞上弹簧，弹簧被压缩最短时（）

A . A的动量变为零 B . A，B的速度相等 C . B的动量达到最大值 D . 此时弹性势能为 $\text{[math]}$

一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示．图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v₀的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g．求

（1）木块在最高点时的速度
（2）木块在ab段受到的摩擦力f；
（3）木块最后距a点的距离s．

用轻质弹簧相连的质量均为m=2kg的A、B两物体都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量M=4kg的物体C静止在前方，如图所示，B与C碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：

（1）当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度；
（2）弹性势能的最大值。

如图，两相互平行的光滑金属导轨，相距L=0.2m，左侧轨道的倾角θ=30°，M、P是倾斜轨道与水平轨道连接点，水平轨道右端接有电阻R=1.5Ω，MP、NQ之间距离d=0.8m，且在MP、NQ间有宽与导轨间距相等的方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，－质量m=0.01kg、电阻r=0.5Ω的导体棒在t=0时刻从左侧轨道高H=0.2m处静止释放，下滑后平滑进入水平轨道（转角处无机械能损失）。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，轨道的电阻和电感不计，g取10m/s²。求：

（1）导体棒从释放到刚进入磁场所用的时间t；
（2）导体棒在水平轨道上的滑行距离d；
（3）导体棒从释放到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热。

如图所示，倾角 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 的光滑斜面上，有一垂直于斜面向下的有界匀强磁场区域PQNM，磁场区域宽度L=0.1m．将一质量m=0.02kg、边长L=0.1m、总电阻R=0.4 $\text{[math]}$ 的单匝正方形闭合线圈abcd由静止释放，释放时ab边水平，且到磁场上边界PQ的距离也为L，当ab边刚进入磁场时，线圈恰好匀速运动，g=10m/s² ，求：

（1） ab边刚进入磁场时，线圆所受安培力的大小F_安方向；
（2） ab边刚进入磁场时，线圈的速度及磁场磁感应强度B的大小；
（3）线圈穿过磁场过程产生的热量Q．

下列说法正确的是( )

A . 对于一定量的理想气体，保持压强不变，体积减小，那么它一定从外界吸热 B . 热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体 C . 一定质量的晶体在熔化过程中，其内能保持不变，分子势能增大 D . 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 E . 气体对容器压强的大小,是由气体分子的密集程度和气体分子平均动能共同决定的

如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m₁、m₂（已知m₂＝1kg）的两物块A、B相连接，弹簧处于原长，三者静止在光滑的水平面上。现使B获得水平向右、大小为6m/s的瞬时速度，从此刻开始计时，两物块的速度随时间变化的图象如图乙所示，从图象提供的信息可得（）

A . t₃到t₄时间内弹簧由原长变化为压缩状态 B . 在t₁时刻，两物块达到共同速度2m/s，且弹簧处于压缩状态 C . t₃时刻弹簧的弹性势能为6J D . 在t₂和t₄时刻，弹簧均处于原长状态

根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A . 电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B . 空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C . 科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D . 对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机 E . 电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外面，违背了热力学第二定律

（1）下列说法正确的是 . (填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分)

A . 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 B . 用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积 C . 物体向外界放热，其内能不一定减小 D . 金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 E . 自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行
（2）小明父亲启动汽车送小明上学时，发现汽车电子系统有如图所示的报警：“左前轮胎压 1.7atm，胎压过低”. 已知左前轮内胎体积为V0，为使汽车正常行驶，小明父亲用电动充气泵给左前轮充气，每秒钟充入 ΔV ＝ $\text{[math]}$ 、压强为1atm 的气体，充气结束后内胎体积膨胀了10％，胎内气体压强达到了2?4atm. (设胎内气体可视为理想气体且充气过程中胎内气体温度无明显变化，计算结果可用分式表示)

(ⅰ)充气结束，胎内气体若保持1.7atm，其理论体积V_理是 $\text{[math]}$ 的多少倍?

(ⅱ)充气几分钟可以使胎压达到2.4atm?

下列说法正确的是（）

A . 一定量的某种理想气体在等压膨胀的过程中，内能一定增加 B . 第二类永动机违背了热力学策一定律 C . 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 D . 热量不能从低温物体传到高温物体 E . 能源的使用过程，能量的总量守恒，但可利用能源会逐步减少，因此节约能源是我们每个人的责任

如图所示，一平台距地面的高度为h，质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘齐平，B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C，C与木板之间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ ，质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点，细绳竖直时小球恰好与C接触。现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放小球，小球运动到最低点时细绳恰好断裂小球与C碰撞后反弹，反弹速率为碰前的一半。重力加速度为g。

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（1）求小球与C碰撞反弹后至落地的过程中，小球的动量变化量△p；
（2）求滑块C刚被小球碰撞后的速度v_C；
（3）通过计算判断C能否从木板上掉下来。

消毒是防止新冠肺炎传播的重要环节，肩背式手动消毒喷雾器原理如图所示，储液桶上端进气孔用细软管与带有单向阀门K₁的打气筒相连，下端出水口用细软管与带阀门K₂的喷头相连．已知储液桶容积V=16.0L，打气筒每打一次能将 $\text{[math]}$ L的外界空气压入储液桶内．现向储液桶内注入 $\text{[math]}$ L的消毒液，拧紧桶盖和喷头开关K₂ ，设大气压强 $\text{[math]}$ atm、喷雾器内外温度均为t=27℃，打气过程中温度保持不变。

（1）未打气时，储液桶内气体在标准状态下（气体压强 $\text{[math]}$ atm、温度t₀=0℃）的体积是多少？
（2）某次打气时，将打气筒里的气体全部充入储液桶，需对气体做W=40J的功，则喷雾器内的空气吸热还是放热？吸收或放出多少热量？
（3）某次消毒时，打气筒连续打气使储液桶内的气体压强增加到 $\text{[math]}$ atm，停止打气．打开阀门K₂ ，喷雾消毒后气体压强又降至 $\text{[math]}$ atm，上述过程温度不变。求打气筒打气的次数n和储液桶内剩余消毒液的体积V₃。

如图所示，木板B静止于光滑水平面上，质量 $\text{[math]}$ 的物块A放在B的左端，另一质量m=1kg的小球用长L=0.9m的轻绳悬挂在固定点O。木板B与地面锁定，将小球向左拉至轻绳与竖直方向呈60°并由静止释放小球，小球在最低点与A发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后A在B上滑动，恰好未从B的右端滑出。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1，物块与小球可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s²。

（1）求小球与A碰撞前瞬间绳上的拉力大小F；
（2）求B的长度 $\text{[math]}$ ；
（3）若解除B的锁定，仍将小球拉到原处静止释放，为使A不能滑过B板的四分之一，求B的质量M_B的范围。

如图，两根间距为d的光滑平行导轨处于同一水平面内，同种材料制成的长度均为d，质量分别为2m、m的金属棒a、b静止在导轨上，金属棒b刚好处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场的左边界处。现使金属棒a以速度 $\text{[math]}$ 向右运动，两金属棒发生弹性碰撞后进入磁场区域，经过一段时间后，两金属棒的运动状态达到稳定，此时对金属棒b施加水平向右的恒力F，又经过时间t，两金属棒中的电流刚好达到最大值且之后保持恒定。已知金属棒a的电阻为R，两棒碰撞时间极短，两棒始终与导轨垂直且接触良好，不计金属导轨的电阻。求：

（1）金属棒a刚进入磁场瞬间回路中电流的大小；
（2）从两棒碰撞结束到施加力F之前的过程中，金属棒b上产生的焦耳热；
（3）施加力F后金属棒中的电流刚好达到最大值时，金属棒b的速度大小。

如图，质量为m₁（未知）的物块甲静止在光滑凹型水平平台上的A点。质量m₂=2kg的物块乙以初速度v₀=6m/s向右运动，与物块甲发生弹性碰撞。碰后物块乙离开平台后，沿着C点的切线方向进入半径R=2m的圆弧轨道（直径BD竖直，B点为平台上的某点），CO与水平方向的夹角为37°；物块甲滑上质量M=3kg，长度L=0.4m，与平台等高的长木板，木板与平台相碰后瞬间静止。已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5，其余摩擦不计，两物块均可视为质点，木板右端与P侧的距离为s，取g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）物块乙运动到D点时对轨道的压力；
（2）物块甲的质量m₁和碰撞后的速度v₁；
（3）物块甲滑上平台P时的动能E_k与s的关系。

如图所示，将一质量为m的物体A以v₀=6.4m/s的初速度水平抛出，恰好在C点无碰撞地滑上长为L=10m、与水平地面的夹角θ=37°的长木板CD，物体在D点通过一小段光滑圆弧滑上光滑水平面，与另一静止在光滑水平面上E点、质量为M的物体B发生弹性正碰，D、E间距离d=8m。A、B均可看成质点，物体A与木板CD间的动摩擦因数μ=0.25，取g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8.

（1）求物体A从抛出点到C点的高度差h；
（2）若M=5m，求A、B从第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间；
（3）若在A、B发生第一次碰撞时，将CD换成等长的光滑木板，其他条件不变，要保证A、B不发生第二次碰撞，则m与M之比应满足什么条件？

第4章 热力学定律 知识点题库

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