第三章 热力学定律 单元测试1（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
单元测试1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．关于做功、传热与内能变化的说法，正确的是（
）
A．不通过做功的过程，物体的内能也可以改变
B．不对物体做功，物体的内能会保持不变
C．外力对物体做2J的功，物体就一定增加2J的内能
D．物体吸收热量，内能一定增加
2．下列说法中正确的是（　　）
A．单晶体和多晶体都是各向异性的
B．热力学第二定律表明：不违反能量守恒定律的热现象不一定都能发生
C．气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大
D．热传递一定是热量从内能大的物体向内能小的物体转移
3．下列关于热现象的描述正确的是（　　）
A．分子间的距离越近，分子间的作用力就越大
B．扩散现象和布朗运动都能说明分子在永不停息的做无规则运动
C．气体温度每升高1℃所吸收的热量与气体经历的具体过程无关
D．水蒸气的压强离饱和汽压越远，人感觉越潮湿
4．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（　　）
A．在完全失重的情况下，座舱A内的空气对器壁的顶部没有作用力
B．气体对外做功，平衡后气体内能减小
C．气体对外不做功，平衡后气体温度不变
D．气体体积变大，平衡后压强增大
5．一定质量的理想气体从状态A开始，经历四个过程AB、BC、CD、DA回到原状态，其p-V图像如图所示，其中DA段为双曲线的一支。下列说法正确的是（　　）
A．A→B外界对气体做功
B．B→C气体对外界做功
C．C→D气体从外界吸热
D．D→A容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数变多
6．一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B、B→C、C→D、D→A最后回到初始状态A，各状态参量如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程气体从外界吸热
B．A→B过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
C．C→D过程气体从外界吸热
D．A状态气体分子平均动能小于D状态气体分子平均动能
7．下列说法中正确的是（　　）
A．电热器消耗的电能可以全部变成内能
B．在火力发电中，水蒸气的内能可以全部转化为电能
C．在手机中，电池的电能可以全部转化为空气振动的机械能
D．可以制造一种传热物体，能使热量自发地从物体的低温端传给高温端
8．关于电冰箱，下列说法正确的是（　　）
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为它消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第二定律
9．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图像如图所示。下列判断正确的是（
）
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态a气体分子的平均动能最大
E.b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
10．气闸舱是载人航天器中可供航天员由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（
）
A．气体扩散前后内能相同
B．由热力学定律可知气体向真空扩散的过程是可逆过程
C．气体等温膨胀，压强减小
D．气体绝热过程，对外做功，内能减小
E.气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
11．如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经等容过程ab到达状态b，再经等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a、下列说法正确的是（　　）
A．在ab过程中，气体对外界做功
B．在bc过程中，气体向外界放出热量
C．在ca过程中，气体向外界放出热量
D．在ca过程中，外界对气体做功
12．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大
C．若气体温度升高1K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量
D．在完全失重状态下，气体的压强为零
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示，圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体。汽缸的高度为、缸内的底面积为S，重力为m。弹簧下固定在桌面上，上端连接活塞，活塞所在的平面始终水平。当热力学温度为T0时，缸内气体高为0.5l，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞重力及活塞与缸体的摩擦。现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸，求：
（1）此时缸内气体的温度；
（2）该过程缸内气体对汽缸的压力所做的功；
（3）若该过程缸内气体吸收热量为Q，则缸内气体内能增加量为多少？
14．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，气体由状态B到C过程从外界吸收热量，求：
（i）该气体在状态C时的温度；
（ii）该气体从状态B到状态C的过程中内能变化量。
15．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。重力加速度为g。求：
（i）活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的压强p1和温度T1；
（ⅱ）活塞刚到达b处时，汽缸中气体的温度T2
（ⅲ）在上述过程中汽缸中气体对外所做的功。
16．如图所示，导热材料制成的截面积相等，长度均为45cm的气缸A、B通过带有阀门的管道连接。初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强Pa的理想气体，B内充满压强Pa的理想气体，忽略连接气缸的管道体积，室温不变。现打开阀门，求：
①平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；
②自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热（简要说明理由）。
参考答案
1．A
【详解】
AB．做功和传热都可以改变物体的内能，故A正确B错误；
C．外力对物体做2J的功，若物体与外界没有热交换，则内能一定增加2J，故C错误；
D．物体吸收热量时，如果对外做功，内能不一定增加故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项A错误；
B．热力学第二定律表明：不违反能量守恒定律的热现象不一定都能发生，选项B正确；
C．气体的压强与气体的数密度和温度都有关，气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强不一定增大，选项C错误；
D．热传递一定是热量从温度高的物体向温度低的物体转移，选项D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．当两分子间的距离从很远处靠近时，分子间的作用力先增大后减小，再增大，故A错误；
B．扩散现象和布朗运动都能说明分子在永不停息的做无规则运动，故B正确；
C．气体温度每升高1℃所吸收的热量与气体经历的具体过程有关，故C错误；
D．水蒸气的压强离饱和汽压越远，人感觉越干燥，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的，与是否失重无关，故A错误；
BC．该过程中气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据△U=W+Q可知内能不变；理想气体的内能仅仅与温度有关，气体的内能不变，则温度不变，故C正确B错误；
D．由于气体体积变大，根据知压强减小。故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．A→B过程，气体体积变大，气体对外做功，故A错误；
B．B→C过程，气体体积不变，气体对外不做功，故B错误；
C．C→D过程，气体压强不变，体积减小，故气体温度降低，即外界对气体做功，同时气体内能减小，所以气体向外界放热，故C错误；
D．D→A过程为等温变化，而气体压强变大，故单位面积单位时间，气体撞击器壁次数变多，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．根据图象可知，A到B过程中气体温度升高，内能增大，同时气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一定吸热，故A正确；
B．根据气体做功公式
可知，图象与横轴所围成的面积代表做功的数值，故A到B过程气体对外做功等于C到D过程外界对气体做功，故B错误；
C．C到D过程内能减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误；
D．根据
可知，A状态温度高于D状态，所以A状态气体分子平均动能大于D状态气体分子平均动能，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
AB．根据热力学第二定律，电热器消耗的电能可以全部变成内能，但内能不能全部转化为电能，
B错误A正确；
C．电池的电能转化为空气振动的机械能的同时伴随着放热过程，不会全部转化为空气振动的机械能，C错误；
D．根据热力学第二定律，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，D错误。
故选A。
8．BC
【详解】
AB．由热力学第二定律知，热量不能自
发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电能。故A错误，B正确；
C．热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确；
D．电冰箱的工作原理并不违背热力学第二定律，故D错误；
故选BC。
9．ACE
【详解】
A．过程ab中，气体体积不变，温度升高，内能变大，则气体一定吸热，选项A正确；
B．过程bc中气体温度不变，内能不变，压强减小，体积变大，则气体对外做功，则气体吸热，选项B错误；
C．过程ca中，气体温度降低，内能减小，压强不变，体积减小，根据
可知，外界对气体所做的功小于气体所放的热，选项C正确；
D．a、b和c三个状态中，状态a气体的温度最低，则分子的平均动能最小，选项D错误；
E．b和c两个状态中，气体的温度相同，分子平均速率相同，但是b态压强大，体积小，气体数密度较大，则b态气体的容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多，选项E正确。
故选ACE。
10．ACE
【详解】
AD．由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外做功；又因为此过程中系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知气体的内能不变，故A正确D错误；
B．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故B错误；
CE．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，对于座舱A中充满的空气，根据玻意耳定律
可知扩散后压强p减小，体积V增大，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故CE正确。
故选ACE。
11．CD
【详解】
A．在ab过程中，为等容变化，气体对外不做功，故A错误；
B．在bc过程中，体积变大，则气体对外界做功（），气体温度不变（），由热力学第一定律
可知气体向外界吸热（），故B错误；
CD．在ca过程中，为等压变化，体积减小，则外界对气体做功（）,由
可知温度减小，则内能减小（）,
由热力学第一定律
可知气体向外界放热（），故CD正确。
故选CD。
12．AC
【详解】
A．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，A正确；
B．由
气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；
C．根据热力学第一定律有
ΔU＝Q＋W
气体温度升高1K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；
D．气体的压强是由于分子不断撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误。
故选AC。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）气体等压变化，由盖一吕萨克定律得
解得
（2）对气缸，由平衡条件得
气体做功
解得
（3）由热力学第一定律得
气体内能增加量
14．（i）300K；（ii）100J
【详解】
（i）分析过程，由气体状态方程得
其中
解得
（ii）分析过程，因为体积膨胀，故外界对气体做负功
代入数据
由热力学第一定律
得
15．（i）；；（ⅱ）
；（ⅲ）
【详解】
（i）活塞即将离开卡口a时，对卡口a的压力为零
活塞平衡
解得，活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的压强
活塞离开卡口a之前，汽缸中气体体积保持不变
解得，活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的温度
（ii）活塞从离开卡口a至到达b处前的过程中，压强保持p1不变
解得，活塞刚到达b处时，汽缸中气体的温度
（ⅲ）活塞未离开卡口a的过程，汽缸中气体对外不做功
活塞从离开卡口a至到达b处前的过程中，压强保持p1不变
汽缸中气体对活塞的力F不变
气体对活塞做的功
所以汽缸中气体对外所做的功
16．①15cm，Pa；②放热
【详解】
①A气体，有
B气体，有
解得
②活塞C向右移动，对B中气体做功，而气体做等温变化，内能不变，故B气体放热。
点睛：两边气体都是等温变化，根据玻意耳定律列式后联立求解；气体温度不变，内能不变，外界对其体做功，根据热力学第一定律分析；本题关键是根据玻意耳定律列式求解，同时要能结合热力学第一定律分析。