第三章 热力学定律 单元测试1（Word解析版）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第三册
第三章
热力学定律
单元测试1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．关于传热，下列说法正确的是（
）
A．传热是高温物体的温度传给低温物体
B．不接触的物体之间不会发生传热
C．比热容相同的物体之间不会发生传热
D．温度相同的物体之间不会发生传热
2．下列关于热现象的描述正确的是（　　）
A．根据热力学定律，热机的效率可能达到100%
B．做功和传热都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
3．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．为了增加物体的内能，只能向它传递热量
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
4．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（绝热过程气体与外界没有热交换），这就是著名的“卡诺循环”。下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体分子的平均动能增大
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
5．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，最后经等压过程回到状态a。下列说法正确的是（　　）
A．在过程中气体的内能减少
B．在过程中气体从外界吸收热量
C．在过程中气体从外界吸收热量
D．过程中气体对外界做的功与过程中外界对气体做功的大小相等
6．关于热力学定律下列说法正确的是（　　）
A．气体向真空的自由膨胀是可逆的
B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，气体内能减小
C．空调机既能制热又能制冷，这不遵循热力学第二定律
D．只要技术不断进步，内燃机效率可以达到百分之百
7．一定质量的理想气体从状态开始，经历等压或等容过程，又回到初始状态，其图像如图所示。其中构成一个正方形，其对角线的反向延长线过原点，下列判断正确的是（　　）
A．气体在两个状态的温度相等
B．过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数目不变
C．过程中，气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量
D．过程中气体对外界做的功等于过程中外界对气体做的功
8．假设在一密闭的房间内，有一台制暖空调正在正常地进行制暖工作。房间内的气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．房间里的温度一定会升高
B．空调工作并不违背热力学第二定律
C．房间内气体分子的平均动能可能增加
D．若将一杯装有花粉的水置于该房间内，花粉的运动会变得剧烈
E.房间墙壁单位时间内单位面积上受到气体分子撞击的次数可能不变
9．下列叙述中，正确的是（　　）
A．同一温度下，气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律
B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
C．第二类永动机是不可能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
D．物体熔化时吸热，分子平均动能不一定增加
10．下列说法正确的是（　　）
A．热量可以从低温物体向高温物体传递
B．一定量的某理想气体温度升高时，内能一定增大
C．某冰水混合物的温度为0°C，则其分子的平均动能为零
D．10克100℃水蒸气的内能大于10克100℃水的内能
E.气体如果失去了容器的约束就会散开，原因是气体分子之间斥力大于引力
11．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体对外界做功，吸热
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增加
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．该循环过程中，气体放热
12．下列说法正确的是（　　）
A．气体向外放热，其内能一定减小
B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
C．饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大
D．气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
E.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减小
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．一定质量的理想气体从状态A经状态B、C、D后又回到状态A，其状态变化过程中的p-V图像如图所示。已知图线的AD段是双曲线的一部分，且该气体在状态A时的温度为270K。
（1）求气体在状态C时的温度TC和在循环过程中气体的最高温度Tm；
（2）若由状态C到状态D过程中吸收热量75J，则求此过程中内能的变化量ΔU。
14．热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？
15．如图所示，内壁光滑的绝热圆柱形气缸直立在水平地面上，容积为2V0，一厚度可忽略的绝热轻活塞密封一定质量的某理想气体，在缸口处有固定卡环，使活塞不会从气缸中顶出。现活塞位于气缸中央，此时该气体温度为T0、密度为ρ，已知摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，大气压强为p0，气缸密封良好。
(1)求气缸内气体分子的总个数N；
(2)现利用电阻丝对气体缓慢加热，使活塞缓慢上升，求气体温度升高到3T0时的压强p；
(3)该气体温度升高到3T0过程中，吸收的热量为Q，求此过程中气体内能的变化量ΔU。
16．如图所示p-V图中，一定质量的理想气体由状态A经过I变至状态
B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J，当气体从状态B经过程II回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求过程II中气体吸收或放出的热量是多少？
参考答案
1．D
【详解】
A．传热的实质是内能从高温物体转移到低温物体，传递的不是温度。选项A错误；
B．不接触的物体之间可以通过热辐射的方式进行传热。选项B错误；
C．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，和物体的比热容没有关系。选项C错误；
D．传递的条件是两物体的温度不同，温度相同的物体之间不存在温度差，不会发生传热。选项D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%，A错误；
B．做功是通过能量转化的方式改变系统内能，传热是通过能量转移的方式改变系统内能，B错误；
C．达到热平衡的两系统温度相同，C正确；
D．由热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，热量不可以自发地从低温物体传到高温物体，但在外界的影响下热量能从低温物体传到高温物体，D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．不可能从单一热源吸收热使之完全变为功而不引起其它变化，如果引起其它变化，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，故A正确；
BC．做功和热传递是改变物体内能的两种方法，由热力学第一定律知：为了增加物体的内能，可以对物体做功或向它传递热量，单独的对物体做功，内能不一定增加，故BC错误；
D．根据热力学第二定律，不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．A→B过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，故A错误；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C．C→D过程中，等温压缩，压强变大，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．D→A过程，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．在过程中，体积不变，压强变大，则温度升高，气体的内能增加，选项A错误；
B．在过程中，气体温度不变，内能不变，体积变大，对外做功，则气体从外界吸收热量，选项B正确；
C．在过程中压强不变，体积减小，外界对气体做功，温度减低，内能减小，则气体向外放热，选项C错误；
D．因p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功，则由图像可知，过程中气体对外界做的功大于过程中外界对气体做功的大小，选项D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A错误；
B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，因为绝热，无法从外界吸热，所以气体内能减小，故B正确；
C．空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．图像的等温线是一条双曲线，所以气体在两个状态的温度不相等。A错误；
B．过程中，体积不变，温度降低，压强减小。因为分子数密度不变，单个分子的平均速率减小，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数目减少。B错误；
C．过程中，体积增大，压强不变，温度升高。因为气体对外做功，内能增大，所以根据热力学第一定律可知气体要吸热，并且气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量。C正确；
D．图像的面积即为气体做功，因为过程图像面积大于过程图像的面积，所以两过程做功不等。D错误。
故选C。
8．BCE
【详解】
AE．若房间墙壁导热性能良好，根据热力学第一定律可知，房间内气体的温度可能保持不变，理想气体温度不变，体积不变，则压强不变，根据气体压强的微观意义可知，墙壁单位时间内单位面积上受到气体分子撞击的次数不变，A错误，E正确；
B．空调工作时消耗了电能，引起了其他变化，故不违背热力学第二定律，B正确；
C．物质的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，房间内温度可能升高，可能降低，也可能不变，故房间内气体分子的平均动能可能增加，C正确；
D．布朗运动与液体的温度有关，若房间和水的温度保持不变，则布朗运动的剧烈程度保持不变，D错误。
故选BCE。
9．ACD
【详解】
A．同一温度下，气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律，选项A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，选项B错误；
C．第二类永动机是不可能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，选项C正确；
D．物体熔化时吸热，如果温度不变，物体内分子平均动能不变，比如晶体的熔化过程，选项D正确。
故选ACD。
10．ABD
【详解】
A．热量不可以“自己”从低温物体向高温物体传递，能在“一定”的条件下是可以实现的，A正确；
B．气体分子的平均动能只与分子的温度有关，因此温度升高，平均动能增加，而理想气体的内能只有分子动能，气体分子的内能一定增大，B正确；
C．分子在做永不停息的无规则运动，因此其分子的平均动能不是零，C错误；
D．同样质量同样温度的水蒸气和水的平均动能相等，可同样温度的水变成水蒸气需要吸收热量，因此水蒸气的内能更大，D正确；
E．气体分子间的距离很大，相对作用力近似是零，气体如果没有容器的约束，气体分子散开原因是分子做杂乱无章的运动的结果，E错误。
故选ABD。
11．AC
【详解】
A．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，根据
可知气体吸热，故A正确；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误；
C．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．该循环过程中，气体内能不变，对外做功，根据
可知气体吸热，故D错误。
故选AC。
12．BCD
【详解】
A．做功和热传递都可以改变内能，物体放热的同时若外界对气体做功，且外界对气体做功比气体向外放出的热量多，根据热力学第一定律可知，物体内能可能增加，A错误；
B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，液体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势，B正确；
C．温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，C正确；
D．根据气体压强的定义可知，气体对容器的压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，D正确；
E．当分子间作用力表现为斥力时，距离减小时分子力做负功，故分子势能随它们间距离减小而增大，E错误。
故选BCD。
13．（1）337.5K，675K；（2）100J
【详解】
(1)图线的AD段是双曲线的一部分,即从D到A，理想气体等温变化，有
由图可知，从C到D，理想气体等压变化，有
代入数据，有
对于给定质量的理想气体，根据理想气体状态方程易知变化过程中横纵坐标乘积最大时，其温度最高。由图可知状态B时温度最高，理想气体从A到B是等压过程，有
代入数据，可得
(2)由状态C到状态D过程是等压变化，外界对气体做功，有
根据热力学第一定律，有
代入数据，得
14．不能，两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能
【详解】
略
15．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)气缸内气体分子的总个数
(2)活塞到达缸口固定卡环之前压强不变，由盖—吕萨克定律得
活塞到达缸口被卡住后气体体积不变，由查理定律得
联立可得
(3)在该气体温度升高到3T0过程中，气体对外做功为
由热力学第一定律可得,此过程中气体内能的变化量为
16．放热，
【详解】
由题意知：一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，W1为负功，Q1为正(吸收的热量
内能增加120J，当气体从状态B经过程II回到状态A时，W2为正功;
放出热量；