第三章 热力学定律 单元检测（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
第三章
热力学定律
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．以下说法正确的是（　　）
A．气体对外做功，其内能一定增加
B．分子势能可能随分子间距离的增加而增加
C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D．热量不可能从低温物体传到高温物体
2．关于热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
C．热机的效率可以达到100%
D．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
3．下列说法正确的是（
）
A．布朗运动是悬浮在液体中，固体颗粒分子的无规则运动
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数
D．一定质量的气体，体积不变，温度越高，气体的压强就越大
4．下列各种说法中不正确的是（　　）
A．露珠呈球形是由于表面张力所致
B．布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的无规则性
C．第二类永动机不违背热力学第一定律
D．给自行车打气时气筒压下后反弹，不是由于分子斥力造成的
5．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（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”、下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律
B．B→C过程中，气体分子的平均动能减小
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
6．在热力学中，下列说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，每个分子的动能越大
C．一定质量的理想气体吸热后，温度一定升高
D．一定质量的理想气体，对外做功，压强一定减小
7．热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象。所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散说明能量不守恒
B．能量耗散现象告诉我们内能可以全部转化为其他形式的能
C．能量耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性
D．待科技发达到一定程度可消除能量耗散现象，就可以制造成这样的机器
8．下列说法正确的是（　　）
A．0
°C的冰与0
°C的水分子的平均动能相同
B．水黾可以停在水面上、叶面上的露珠呈球形都是因为表面张力
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中固体颗粒做无规则运动
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
E.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293
℃
9．对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是（　　）
A．系统的总熵只能增大，不可能减小
B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D．系统逐渐从比较无序的状态向更有序的状态发展
10．下列说法中正确的是（　　）
A．物体是由大量分子组成的，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
B．悬浮在水中的花粉颗粒的运动不是水分子的运动，而是花粉分子的运动
C．物体的机械能可能为零，而内能不可能为零
D．第二类永动机违反能量守恒定律
E.一定质量的理想气体压强不变，温度升高时吸收的热量一定大于内能的增加量
11．下列说法中正确的是（　　）
A．—定质量的理想气体体积增大时，其内能一定减少
B．气体的温度降低，某个气体分子热运动的动能可能增加
C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中不会有水分子飞出水面
D．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
12．用活塞压缩绝热汽缸里的空气，越往下压所需的压力越大，这是因为（　　）
A．分子间的距离变小，斥力变大的缘故
B．单位体积内分子数增多，相同时间内分子碰撞活塞的次数增多
C．空气体积减小，压强增大
D．空气温度升高，分子运动变剧烈，碰撞活塞时给活塞的撞击力增大
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示，绝热容器中封闭一定质量的理想气体，现通过电热丝缓慢加热，当气体吸收热量Q时，活塞恰好缓慢上移H，已知活塞横截面积为S，重量忽略不计，大气压强为p0，求封闭气体内能增加量。
14．一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，若不计气泡内空气分子个数和分子势能的变化，在上浮过程中气泡的内能如何变化，吸热还是放热？
15．如图所示，导热性能良好的汽缸由两部分组成，上端开口下端封闭，两部分汽缸的高度均为，其中上、下两汽缸的截面均为圆形，两截面的面积分别为2S、S，质量分别、m的活塞M、N将理想气体甲、乙封闭在汽缸中。当环境的温度为且系统平衡时，两活塞均位于两汽缸的正中央位置；如果将环境的温度降低到（未知），活塞M刚好到达汽缸的底部，且该过程理想气体乙向外界放出的热量为Q。已知大气压强为，重力加速度为g。求：
（1）降温后的环境温度为多少？
（2）上述过程中，理想气体乙减少的内能为多少？
16．气压升降椅的核心部件是气压棒，充气压力管中封闭着一定量的空气（可近似看成理想气体）。把充气压力管简化成直径为、内壁光滑的均匀圆管，上方用活塞（质量不计）密封，质量为的座椅与活塞固定，如图所示。已知没有人坐在座椅上时，充气压力管内空气的长度为，重力加速度大小为。
（i）求没有人坐在座椅上时充气压力管内、外气体的压强差；
（i
i）若质量为的人坐在座椅上，稳定时充气压力管内气体温度与外界温度相同，此过程充气压力管内气体向外界散发的热量为，外界大气压强为，求稳定时座椅下降的距离及此过程活塞对管内气体做的功。
参考答案
1．B
【详解】
A．根据热力学第一定律可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，气体对外做功，若同时吸收一定的热量，其内能可能增加，也可能减小，故A错误；
B．分子势能随分子之间距离的变化比较复杂，当分子力表现为引力时，距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，故B正确；
C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是晶体，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，在一定的条件下热量可能从低温物体传到高温物体，如空调机，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．热力学第三定律告诉我们，绝对零度永远无法达到，A错误；
B．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，B错误；
C．不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功而不产生其他影响，热机效率无法达到100%，C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能自发的从低温传到高温物体，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中，固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，所以A错误；
B．气体从外界吸收热量，并且对外界做功，根据热力学第一定律
则气体的内能不一定增大，所以B错误；
C．知道某物质的摩尔质量和分子质量可求出阿伏加德罗常数，所以C错误；
D．一定质量的气体，体积不变，温度越高，则气体的平均动能越大，单位时间内撞击气壁的分子数越多，冲量越大，所以气体的压强就越大，则D正确；
故选D。
4．B
【详解】
A．露珠呈球形是由于表面张力所致，故A正确；
B．布朗运动反映了液体分子运动的无规则性，故B错误；
C．第二类永动机不违背热力学第一定律，它违反热力学第二定律，能量转化有一定的方向性在不改变其他条件下，故C正确；
D．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由于气体压强的原因，不是分子作用力的作用，故D正确。
本题选错误项，故选B。
5．B
【详解】
A．A→B过程中，温度不变内能不变，故气体从外界吸热并全部用来对外做功，该过程必然有外界的作用，因此产生了其他影响，不违背热力学第二定律，A错误；
B．B→C为绝热过程，体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，内能减小温度降低，故气体分子的平均动能减小，B正确；
C．C→D过程，温度不变，体积减小压强增大，从微观上来看，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C错误；
D．D→A为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，故内能增大，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线会发生变化，D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大，所以A正确；
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，但是并不是每个分子动能都增大，所以B错误；
C．根据热力学第一定律
一定质量的理想气体吸热后，内能不一定增大，则温度不一定升高，所以C错误；
D．一定质量的理想气体，对外做功，体积增大，但是如果同时吸收热时，则内能可能增大，温度升高，其压强不一定减小，所以D错误；
故选A。
7．C
【详解】
AC．能量耗散的过程是能量向品质低的大气内能转变过程，但总的能量是守恒的，不能凭空产生，也不能凭空消失，只是能量的转化有方向性。故A错，C对；
B．根据热力学第二定律知，内能不可能全部转化为其他形式的能而不发生其他改变，故B错；
D．这类机器违背了热力学第二定律，不可能制造成，故D错。
故选C。
8．ABC
【详解】
A．0
°C的冰与0
°C的水温度相同，分子平均动能相同，故A正确；
B．水黾可以停在水面上、叶面上的露珠呈球形都是因为表面张力，故B正确；
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中固体颗粒做无规则运动，故C正确；
D．液晶是一种特殊物质形态，它像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故D错误；
E．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，而绝对零度也无法达到，故制冷机不可以使温度降到－273.15
℃以下，故E错误。
故选ABC。
9．AC
【详解】
AB．在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误；
CD．根据熵增加原理，系统总是自发的从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误。
故选AC。
10．ACE
【详解】
A．根据分子动理论的内容可知，物体是由大量分子组成的，分子间的引力和斥力同时随分子间距离的增大而减小，故A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量分子撞击引起的，反应了液体分子的无规则运动，故B错误。
C．物体的宏观速度相对于参考系的速度为0时，其动能可以为0，选定合适的参考面则势能可以为零，因此机械能可以为零；而内能是物体内所有分子的分子动能与分子势能的和，分子动能不可能为0，所以物体
的内能不可能为0，故C正确；
D．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，故D错误；
E．一定质量的理想气体压强不变，温度升高时，根据理想气体的状态方程：，可知气体的体积一定增大，所以气体对外做功，然后根据热力学第一定律可知，吸收的热量一定大于内能的增加量。故E正确。
故选ACE。
11．BD
【详解】
A．根据公式
可得体积增大，有可能压强减小，温度不变，其内能不变，A错误；
B．温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，物体温度降低，不是每个分子热运动的动能均降低，个别分子动能有可能增加，B正确；
C．水蒸气达到饱和状态时，蒸发和液化达到动态平衡，仍旧会有蒸发现象，仍旧会有水分子飞出水面，C错误；
D．压强就是因为大量气体分子不断碰撞容器器壁而产生的，D正确。
故选BD。
12．BCD
【详解】
A．气体被压缩时，虽然气体分子之间的距离在减小，可是分子之间的距离还是很大的，因此分子之间的作用力可以忽略，A错误；
BCD．绝热汽缸表明气体与外界没有热交换即Q＝0，体积减小时，外界对气体做功，气体内能增大则温度升高，温度升高，体积又减小，由压强微观解释可知压强增大，BCD正确。
故选BCD。
13．
【详解】
加热过程中气体做等压变化，封闭气体压强为
p＝p0
气体对外做功为
W＝p0SH
由热力学第一定律知内能的增加量为
U＝Q﹣W＝Q﹣p0SH
14．内能不变，吸收热量
【详解】
气泡上升过程中，温度不变，内能不变；上浮过程中，压强减小，则体积变大，对外做功，根据?U=W+Q可知，气泡吸收热量。
15．（1）；（2）
【详解】
（1）甲、乙两部分气体发生等压变化，设活塞N下降距离为x，对理想气体甲
由盖吕—萨克定律有
对理想气体乙
由盖吕—萨克定律有
联立解得
，
（2）理想气体甲的压强为
理想气体乙的压强为
理想气体乙被压缩过程中，外界对气体做的功为
根据热力学第一定律可得，理想气体乙内能的减少量为
解得
16．（i）；（i
i），
【详解】
（i）没有人坐在座椅上时，座椅受到管内气体压力、管外大气压力和自身的重力，设管内气体压强为
管外大气压为，根据平衡条件有
解得
（ii）质量为的人坐在座椅上后，设稳定时管内气体压强为，则有
解得
由热力学第一定律知，座椅下降过程中活塞对管内气体做的功