第三章 热力学定律 单元检测试题（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
第三章
热力学定律
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．在热力学第一定律的表达式ΔU=W＋Q中关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（　　）
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
2．下列涉及能量变化的过程中，不属于单向性过程的是（　　）
A．热传递
B．摩擦生热
C．简谐振动
D．气体自由膨胀
3．如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图中从a到b的直线所示，在此过程中说法错误的是（　　）
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
4．下列叙述中正确的是（　　）
A．破镜难圆是因为分子间有斥力
B．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动
C．热量有可能自发地从低温物体传到高温物体
D．使一定质量的理想气体等压压缩，其内能一定减小
5．一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中p﹣V图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．由A到B的过程中，气体放出热量
B．由B到C的过程中，气体吸收热量
C．由C到D的过程中，气体的内能减少
D．由D到A的过程中，气体对外做功
6．在图所示的两端开口的“U”形管中，盛有同种液体，并用管闩K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开管闩K，从打开管闩到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为，动能变化量为；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得：①②③④，其中，正确的是（　　）
A．①②③
B．①②④
C．②③
D．①③
7．下列说法正确的是（
）
A．物体的温度升高时，其内部每个分子热运动动能一定都增大
B．一切物体的内能都是物体内所有分子热运动动能的总和
C．当液体被压缩时，液体内分子的引力和斥力同时增大，但斥力增大得较快
D．一定质量的气体被压缩时，其内能一定增大
8．一定质量的理想气体沿p-V坐标图中曲线所示的方向发生变化，其中曲线BDA是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则（　　）
A．气体由A变到B，一定是吸热的
B．气体由B变为A，一定是吸热的
C．气体由A变到B再变到A，吸热多于放热
D．气体由A变到B再变到A，放热多于吸热
9．下列说法正确的是（　　）
A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
B．温度是分子平均速率的唯一标志
C．布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化
10．如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是（　　）
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
11．一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点（-273.15℃，0）。下列判断正确的是（　　）
A．过程ab中气体体积不变
B．过程ab中气体内能增加
C．过程bc中气体从外界吸热
D．过程ca中外界对气体做功
E.b状态与c状态相比，c状态时容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较少
12．如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体。起初各部分均静止不动，大气压强保持不变。对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是（　　）
A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B．若环境温度不变，当活塞缓慢向下移动时，气体内能不变
C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．核电站一旦工作，就不能随意停下来，而电网白天用电量多，深夜用电量少，为了使核电站稳定工作，建设了抽水蓄能电站。深夜，电动水泵将山下水库的水抽到山顶水库，如图甲所示，白天用电高峰时，再把山顶水库的水放下来推动水轮机发电，如图乙所示。请分析深夜和白天抽水蓄能电站工作过程中包含哪些能量的转化过程？
14．一定质量的理想气体，经历从的状态变化过程，其图像如图所示，，从过程气体对外界做功为100J。
（1）气体在状态b、c时的温度分别为多少；
（2）气体从b到c状态外界对气体做功多少，气体内能改变多少。
15．如图所示，一定质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D。已知在状态A时，气体温度tA＝327
℃。
（1）求气体在状态B时的温度；
（2）已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q的大小，并说明原因。
16．如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量m＝3.0kg，横截面积S＝1.0×10﹣3m2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度．开始时活塞距气缸底距离h1＝0.50m，此时温度T1＝300K．给气缸缓慢加热至T2，活塞上升到距离气缸底h2＝0.80m处，同时缸内气体内能增加300J，已知外界大气压P0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2．求：
（1）缸内气体加热后的温度T2；
（2）此过程中缸内气体吸收的热量Q．
参考答案
1．C
【详解】
外界对物体做功时W为正，反之为负；吸热时Q为正，反之为负；内能增加时ΔU为正，反之为负。
故选C。
2．C
【详解】
A．不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故A错误；
B．摩擦生热是其他能量转化为内能，可以达到百分百，而内能在转化为其他能量是有损失的，故B错误；
C．简谐运动是理想化的模型，一般做简谐运动的物体的机械能是守恒的，没有损失，动能势能可相互转化，故C正确；
D．气体自由膨胀不对外做功，根据热力学第二定律，气体不可能自发地恢复原来的状态，所以这个过程是不可逆的，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．由图知从a到b气体的
p和V一直增大，由可知，气体的温度一直升高，故A错误，符合题意。
B．一定量的理想气体内能只跟温度有关，温度一直升高，气体的内能一直增加，故B正确，不符合题意。
C．气体的体积增大，则气体一直对外做功，故C正确，不符合题意。
D．气体的内能一直增加，并且气体一直对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，故D正确，不符合题意。
故选A。
4．D
【详解】
A．破镜难圆是因为分子间距很难达到分子之间的引力范围，选项A错误；
B．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，不是固体颗粒分子的运动，选项B错误；
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项C错误；
D．使一定质量的理想气体等压压缩，则气体的温度一定降低，则其内能一定减小，选项D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．由A到B的过程中，气体体积增大，温度升高，所以体积对外做功，内能增加，根据热力学第一定律，气体要吸热。A错误；
B．由B到C的过程中，气体体积不变，温度降低，所以气体不做功，内能减少，根据热力学第一定律，气体放热。B错误；
C．由C到D的过程中，气体温度降低，内能减少。C正确；
D．由D到A的过程中，气体体积不变，所以气体不做功。D错误。
故选C。
6．B
【详解】
由动能定理可知
其中
可知①②正确。
由热力学第一定律
得
可知④正确，③错误。
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．物体的温度升高是指分子的平均动能增大，并不是每个分子的动能都增大，所以A错误；
B．物体的内能是所有分子的动能和势能的总和，所以B错误；
C．分子间的作用力随距离的减小而增大，但斥力增大得较快，所以C正确；
D．由热力学第一定律
可知，一定质量的气体被压缩时，同时放出大量热量时，其内能不一定增大，所以D错误；
故选C。
8．AC
【详解】
B．由图象可知，p-V图象的BDA是双曲线的一部分，则由B到A变化是等温变化，气体的温度不变，气体内能不变，即：
△U=0
由图象可知，由B到A过程气体体积变小，外界对气体做功
W＞0
由热力学第一定律
△U=W+Q
可知
Q＜0
气体要放热，故B错误；
A．气体由A变到B，温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确；
CD．气体由A到B的过程要吸收热量，吸收的热量等于气体对外做的功
Q=W
在B到A的过程中，气体要放出热量，放出的热量等于外界对气体做的功
Q'=W'
由图象可知，从A到B与从B到A过程，气体体积变化量相等，当从A到B过程，平均压强大，气体做功，即
W＞W'
则
Q＞Q'
即：气体由A变到B再变到A，吸热多于放热，故C正确，D错误；
故选AC。
9．AD
【详解】
A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，选项A正确；
B．温度是分子平均动能的唯一标志，选项B错误；
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中的固体颗粒的无规则运动，选项C错误；
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，选项D正确。
故选AD。
10．ABD
【详解】
AC．抽开隔板时，由于右方是真空，气体做自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传递，则根据△U=Q+W可知，气体的内能不变，故A正确，B错误；
BD．气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据△U=Q+W可知，气体内能增大，故BD正确；
故选ABD。
11．BCE
【详解】
A．由图可知，ab过程，b与绝对零度连线的斜率大于a与绝对零度连线的斜率，则b状态气体的体积小于a状态气体的体积，则ab过程中体积减小，故A错误；
B．由图可知，ab过程，气体温度升高，内能增大，故B正确；
C．由图可知，bc过程，气体的压强不变，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外界做功，则气体从外界吸热，故C正确；
D．由图可知，ca过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，故D错误；
E．由图可知，bc过程，气体的压强不变，温度升高，体积变大，所以分子平均动能变大，为保证压强不变，所以容器单位面积、单位时间内受到的气体分子撞击次数，c较少，故E正确。
故选BCE。
12．BCD
【详解】
A．以活塞为研究对象，有
由于大气压强不变，重力不变，所以被封闭气体压强不变，选项A错误；
B．若环境温度不变，则气体温度不变，内能不变，选项B正确；
C．保持环境温度不变，则气体温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，而气体内能不变，由热力学第一定律可知气体一定会吸热，选项C正确；
D．缓慢增加重物的质量，气体压强减小，若此时环境温度降低，气体温度降低，根据可知气体体积可能保持不变，选项D正确。
故选BCD。
13．见解析
【详解】
白天机械能（或重力势能）转化为电能，深夜电能转化为机械能（或重力势能），抽水过程部分电能转化为内能，放水过程有部分机械能转化为内能即可，其余的文字不作严格要求。
14．（1），；（2），内能不变
【详解】
（1）气体从过程发生的是等压过程，则
解得
气体从过程发生的是等容过程，则
解得
（2）气体从的状态变化过程中，外界对气体做功为
因为b、c两状态等温，所以内能不变。
15．（1）27℃；（2）
【详解】
（1）气体由状态A变化到状态B由查理定律可得
所以
tB＝27℃
（2）由B→D的过程，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律
可得
16．（1）480k；（2）336J；
【详解】
（1）气体做等压变化,根据气态方程可得
解得
T2=480K；
（2）缸内气体压强
在气体膨胀的过程中，气体对外做功为
根据热力学第一定律△U=?W0+Q
得
Q=△U+W0=336J
点睛：气体做等压变化，根据理想气体状态方程求温度；根据活塞受力平衡可求压强，在气体膨胀的过程中，气体对外做功，加热的过程中内能的变化可由热力学第一定律列方程求解得出．