第三章 热力学定律 单元测试题1（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
第三章
热力学定律
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．关于一定量的气体，下列叙述正确的是（　　）
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减小
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体的内能一定增加
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．如图，是某同学利用气缸设计的汽车加速度传感器示意图，将气缸水平固定在汽车上且开口向后，内壁光滑，用活塞封闭一定质量气体，通过活塞的移动判断汽车加速和减速的情况。若气缸和活塞均绝热，汽车由匀速变为加速前进，气缸内气体（　　）
A．单位体积内的分子数变多
B．分子的平均动能变大
C．单位时间分子撞击活塞的次数减小
D．内能变大
4．如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化，在此过程中如果气缸、活塞（　　）
A．导热良好，气缸内气体的内能必增大
B．导热良好，气缸内气体向外放热
C．绝热良好，气缸内气体分子的平均动能不变
D．绝热良好，气缸内所有气体分子的运动速率都变大
5．如图所示，为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是（　　）
A．三个状态的压强相等
B．从到气体的内能减小
C．从到气体吸收热量
D．从到与从到气体对外界做功的数值相等
6．潜水罩形如无底圆柱，放在水下，里面有一部分空气。为了使得罩不会浮起来，用缆绳绑在水底。用一根细绳将重物系在罩上，如图所示。罩的横截面积S=4m2，里面空气的体积V=8m3，压强p=1.5×105Pa。将罩里的重物拉出水面后，空气压强增加了Δp=250Pa，缆绳仍然处于拉伸状态。求细绳和缆绳中张力的变化量。水的密度ρ=103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，罩里的空气符合波意耳定律pV=常数，其中p为压强，V为罩里空气的体积。（　　）
A．封闭空气的气体分子动能都没有发生变化
B．封闭空气一定从外界吸热
C．细绳中张力的变化ΔT=1311N
D．缆绳中张力的变化ΔF=133N
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．一块的冰逐渐熔化成
的水的过程中分子势能会增加
B．花粉在液体中做布朗运动的剧烈程度与液体的温度和花粉颗粒的大小有关
C．多晶体和非晶体一样没有规则的外形，所以它们均没有固定的熔点
D．若理想气体的体积不变温度升高，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多
E.冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它不遵循热力学第二定律
9．一定质量的理想气体经历了ABCDA的循环，其P—V图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大
B．由B到C的过程中，气体释放热量
C．由C到D的过程中，气体吸收热量
D．由D到A的过程中，气体对外做功
E.经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量
10．下列说法正确的是（　　）
A．自然界中不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，这是在高温条件下通过分子的扩散完成的
C．在潮湿的天气里，洗了的衣服不易晾干，是因为空气的绝对湿度大
D．为了保存玉米地的水分，可以把地面土壤锄松，破环土壤里的毛细管
E.当液体与固体接触时，接触位置会形成附着层。附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏时，它们之间表现为浸润
11．如图，一定质量的理想气体从状态a依次经等容变化过程①、等压变化过程②、等容变化过程③、等压变化过程④再回到状态a。已知状态a与状态c气体的温度相同。则在a、b、c、d四个状态及①②③④四个过程中（　　）
A．状态b气体的温度最高
B．状态d气体分子的平均动能最大
C．过程②中气体要向外界放出热量
D．过程③中气体要从外界吸收热量
E.过程④中外界对气体做的功大于过程②中气体对外界做的功
12．下列说法正确的是（　　）
A．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
B．水黾能够停在水面上，是由于受到浮力
C．一定质量的100℃水变成100℃的水蒸气，其分子势能一定增加
D．第一类永动机不可能制成，这是因为第一类永动机不符合能量守恒定律
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图，一定质量的理想气体从状态变化到状态，已知在此过程中，气体吸收了的热量，则该过程中气体内能变化了多少？
14．如图甲所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C、D后又回到状态A。已知该气体在状态A时的压强为1×105Pa，气体在BC过程中吸收热量为Q1，在DA过程中放出热量为Q2。
（1）求此气体经过一次循环又回到初态A过程中，外界对气体做的总功W；
（2）将该循环过程用图乙的p-T图像表示出来（在图中标出状态A、B、C、D）。
15．如图所示，一导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，已知汽缸的总高度为，用厚度不计、截面面积大小为的密封性良好的轻质活塞于开口处封闭缸中的气体，现在活塞上轻放一质量为重物，当系统平衡时活塞距离底端的间距为，若外界大气压恒为，环境温度恒为，忽略一切摩擦，重力加速度取。求：（计算结果均保留两位有效数字）
①上述过程中封闭气体吸热还是放热，热量改变了多少；
②如果将环境的温度从缓慢升高到，则活塞重新平衡时升高的距离为多少。
16．某容器封闭一定质量的理想气体，压强为，保持气体压强不变，将气体温度从升高至，其图象如图所示。已知当气体温度时体积为，求：
(1)温度为时气体的体积；
(2)温度从升高至过程中气体对外所做的功。
参考答案
1．A
【详解】
A．如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功，A正确；
B．当气体体积增大时，对外做功，若同时吸收热量，且吸收的热量大于或等于对外做功的数值时，内能不会减少，B错误；
C．若气体吸收热量同时对外做功，其内能也不一定增加，C错误；
D．若外界对气体做功的同时气体向外放出热量，且放出的热量多于外界对气体所做的功，则气体内能不但未增加反而减少，D错误。
故选A。
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．C
【详解】
AC．对活塞进行受力分析，如图所示
当汽车匀速时，由平衡关系可知
当汽车加速时，由平衡关系变为加速运动，且加速度a方向向左，由牛顿第二定律可得
故可知
压强变小，即体积变大。故单位体积内的分子数变少；单位时间内分子撞击活塞的次数减少，故A错误，C正确；
BD．由热学第一定律可知
题中绝热，故可知Q等于0，体积变大，W为负值，故内能减小，分子平均动能也减小，故BD错误；
故选C。
4．B
【详解】
AB．若气缸导热良好，缓慢加入细沙，气体再被压缩过程中，与环境进行充分热交换，温度保持不变，理想气体内能主要有温度决定，温度不变，内能不变，压缩气体，由热力学第一定律可知，气体将放出热量，A错误，B正确；
CD．若气缸绝热良好，与外界没有热交换，压缩气体时，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高，分子平均动能增大，并不是所有分子速率都增大，CD错误；
故选B。
5．C
【详解】
A．反向延长ac线，不过坐标原点，说明气体不是等压变化，故abc三个状态的压强不相等，故A错误；
B．从a到c，气体的温度越来越高，气体的内能越来越大，故B错误；
C．从a到b，气体的温度升高，内能增加，由于气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可得，气体吸热，故C正确；
D．从a到c的过程中，任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小，压强越来越大，从a到b平均压强小于从b到c的平均压强，根据可知，从b到c气体对外界做功大于从a到b气体对外界做功，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．分子平均动能由温度决定，是统计规律，而单个分子运动具有偶然性，故A错误；
B．由于气体体积减小，外界对气体做功，而气体的内能不变，由热力学第一定律可知，气体对外放热，故B错误；
CD．由玻意耳定律pV=常数，有
缆绳中张力减小了
设潜水罩的质量为m0，潜水罩上部受到的压强为，对潜水罩进行受力分析，刚开始有
末状态
故可以计算得出
即细绳中的张力增大了1133N，缆绳中的张力减小了133N，所以C错误，D正确。
故选D。
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．ABD
【详解】
A．的冰逐渐熔化成的水的过程中吸收热量，冰的内能增大，而冰的温度不变，则分子的平均动能不变，所以分子势能会增加，A正确；
B．布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒的大小有关，是由于颗粒越大，分子碰撞的不平衡性越不明显；温度越高，布朗运动越明显，B正确；
C．多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，C错误；
D．若理想气体体积不变，温度升高，气体分子的平均动能增加，分子的运动加快，故单位时间内撞击单位面积器壁的气体分子数增多，D正确；
E．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，E错误。
故选ABD。
9．ABE
【详解】
A．状态B与状态A相比，pV的乘积大，温度高，分子的平均动能大，故A正确；
B．由B到C的过程，发生等容变化，气体压强减小，温度降低，气体内能减小，气体不对外界做功外界也不对气体做功，根据热力学第一定律，气体放出热量，故B正确；
C．由C到D的过程，pV的乘积变小，气体温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，则根据热力学第一定律，气体放出热量，故C错误；
D．由D到A的过程，气体发生等容变化，不对外界做功，故D错误；
E．图中平行四边形的面积表示气体对外界所做的功，全过程气体内能没有变化，根据热力学第一定律，全过程气体一定吸热，即气体吸收的总热量大于释放的总热量，故E正确。
故选ABE。
10．ABD
【详解】
A．因为能量转化或转移具有方向性，所以自然界中不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生，A正确；
B．生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，这是在高温条件下通过分子的扩散完成的，B正确；
C．在潮湿的天气里，洗了的衣服不易晾干，是因为空气的相对湿度大，C错误；
D．为了保存玉米地的水分，可以把地面土壤锄松，破环土壤里的毛细管，D正确；
E．当液体与固体接触时，接触位置会形成附着层。附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏时，它们之间表现为不浸润，E错误。
故选ABD。
11．BDE
【详解】
AB．根据理想气体状态方程
可知，状态
b
时气体的温度最低，状态
d
时气体的温度最高，而温度高分子的平均动能就大，选项
A
错误、B
正确；
C．②过程气体体积变大且温度升高，对外做功且内能增加，根据热力学第一定律可知要吸收热量，选项
C
错误；
D．③过程气体体积不变温度升高，内能增加，故吸收热量，选项
D
正确；
E．④过程与②过程气体的体积改变量相等，但④过程的压强大于②过程，所以④过程外界对气体做的功大于②过程气体对外界做的功，选项
E
正确。
故选BDE。
12．CD
【详解】
A．分子的热运动永远不会停止，则当水凝结成冰后，水分子的热运动不会停止，选项A错误；
B．水黾能够停在水面上，是由于受到表面张力作用，选项B错误；
C．一定质量的100℃水变成100℃的水蒸气，要吸收热量，但是分子的平均动能不变，则其分子势能一定增加，选项C正确；
D．第一类永动机不可能制成，这是因为第一类永动机不符合能量守恒定律，选项D正确。
故选CD。
13．增加了
【详解】
由题图可知，
气体从状态A变化到状态B的过程是等压膨胀过程，
外界对气体做功
根据热力学第一定律可知，密闭气体的内能变化量
即在此过程中密闭气体的内能增加了220J。
14．(1)W=Q2-Q1；(2)答案见解析
【详解】
(1)气体在AB和CD两个过程是等容变化，没有对外做功，气体在BC和DA段都是等温变化，其内能不变，因此BC过程中吸热Q1，根据热力学第一定律，全部用于对外做功，即
W1+Q1=0
DA过程中放热Q2等于外界对气体做功
W2-Q2=0
因此，此气体经过一次循环又回到初态A过程中，外界对气体做的总功
W=
W1+
W2=Q2-Q1
(2)结合图甲所示的V-T图像，及题中信息可知
，
；
从A到B是等容变化，根据
可得
从B到C是等温变化，根据
可知
从C到D上等容变化，根据
可知
因此在图乙的p一T图像中作出其循环过程如图所示
15．①放热，6.0J；②0.048m
【详解】
①封闭气体初始状态的压强为
末态压强为
由于封闭的理想气体发生了等温变化，由玻意耳定律得
解得
则外界对气体做功为
根据热力学第一定律得
解得
即放出6.0J的热量；
②由题意可知，气体发生了等压变化，则由盖-吕萨克定律得
代入数据解得
则活塞升高的距离为
16．(1)；(2)
【详解】
(1)设温度为时气体的体积，由题意和图象可知，,，由盖—吕萨克定律可得，解得
(2)设此过程中体积的变化为，所做的功为，则
解得