第三章热力学定律 单元测试（word版含答案）

第三章热力学定律
一、选择题（共15题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的
B．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置
C．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的
D．能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少
2．我们认识到的固体、液体和气体，下列说法正确的有（　　）
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是浮力与其重力平衡的结果
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．一定质量的理想气体如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定增大
D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸气蒸发得越慢
3．下列哪个过程具有方向性（　　）
①热传导过程　②机械能向内能的转化过程　③气体的扩散过程　④气体向真空中的膨胀
A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④
4．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化；其二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化．第一种表述方式可以用如图的示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是
A． B．
C． D．
5．对于一定质量的气体，下列过程不可能发生的是（ ）
A．气体的压强增大，温度升高，气体对外界做功
B．气体的压强增大，温度不变，气体向外界放热
C．气体的压强减小，温度降低，气体从外界吸热
D．气体的压强减小，温度升高，外界对气体做功
6．下列说法中，能够发生且不违背热力学第二定律的是（　　）
A．一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热
B．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体
C．只要对蒸汽机不断革新，它就可以把蒸汽的内能全部转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
7．如图所示，一定质量的理想气体先由状态a变化到状态b，再由状态b变化到状态a，这样经过一系列中间过程又回到原来状态的过程称为循环过程，在整个循环过程中，下列关于一定质量理想气体的说法中正确的是（　　）
A．内能变化为零
B．整个循环过程中，外界对理想气体做的功等于理想气体对外做的功
C．整个循环过程中，理想气体吸收的热量等于放出的热量
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
8．一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
9．用分子动理论的观点看，下列表述正确的是（ ）
A．对一定质量的气体加热，其内能一定增加
B．一定质量100℃的水转变成100℃的水蒸汽，其分子的平均动能增加
C．一定质量的理想气体，如果压强不变而体积增大，其分子的平均动能增加
D．如果气体温度升高，物体中所有分子的速率都一定增大
10．如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（　　）
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做负功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
11．氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压．假设氧焊时，氧气从管口缓慢流出时，瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用不计．则在氧焊过程中瓶内氧气(　　)．
A．分子总数减少，内能不变
B．密度减小，分子平均动能增大
C．吸收热量，对外做功
D．单位时间内分子对氧气瓶单位面积的碰撞次数增加
12．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。A内有一定质量的理想气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入，最终达到平衡状态。在这个过程中，下列关系图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．下列说法正确的是
E．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
A．一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体
D．当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大
14．下列关于热现象的说法中正确的是_________
A．只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高
B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大
C．同一温度下，某种液体的饱和气压随蒸汽所在空间体积的增大而减小
D．液晶具有各向异性的物理性质
E．热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体
15．下列说法中正确的是____．
A．—定质量的气体等压膨胀可能放出热量
B．锋利的玻璃断口放在火焰上烧熔后变得光滑表明玻璃在液体状态时存在表面张力
C．当分子间的引力和斥力平衡时，物体的内能一定最小
D．水银在玻璃管中发生不浸润现象时附着层内分子表现为引力作用
E．饱和汽压是指空气中水蒸气的分气压，与其他气体的压强无关
二、填空题
16．一定量的理想气体经历了等温吸热过程，此过程气体内能的变化情况是_________（填“变大”变小”或“不变”），此后该气体又经历了绝热压缩，此过程气体温度的变化情况是_________（填“升高”“降低”或“不变”），容器壁单位面积上在单位时间内受到气体的平均作用力变化情况是__________（填“变大”“变小”或“不变”）。
17．某一团气体膨胀时对外界做了的功，同时又从外界吸收了的热量，则这团气体在这个过程中内能改变的情况是________.
18．如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为p0，经历从状态A→B→C→A的过程。则气体在状态C时压强为________；从状态C到状态A的过程中，气体的内能增加ΔU，则气体_______（填“吸收”或“放出”）的热量为________。
19．一定质量的理想气体经历了如图所示A到B状态变化的过程,已知气体状态A参量为pA、VA、tA,状态B参量为pB、VB、tB,则有pA____(填“>”“=”或“<”)pB.若A到B过程气体内能变化为ΔE,则气体吸收的热量Q=____.
三、综合题
20．下列事件中，物体的内能怎样改变？（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）
(1)壶里的水被加热而温度升高。
(2)一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。
21．一定质量的理想气体，开始处于状态A，由过程AB到达状态B，后又经过过程BC到达状态C，如图所示。已知气体在状态A时的压强为p0。B、C两点连线的延长线过原点。
(1)求气体在状态B时的压强PB，在状态C时气体的体积VC；
(2)气体从状态A经状态B，再到状态C，全过程气体是吸热还是放热，并求出吸放热的数值。
22．如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体．p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求
①气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
②在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q.
23．若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，（设湖水的温度相等且保持不变）
(1)气泡上升过程中吸收的热量是多少？
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．自然界的能量的总和是守恒的，但人类可以利用的能源是有限的，节约能源不仅能使我们长久利用，并且可以减小由于常规能源在使用中带来的污染，节约能源对人类社会的发展有很大的意义，故A错误；
B．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故B错误；
C．电能通过电场力做功，把电能转化为其它形式的能量，故C正确；
D．能量耗散是针对一个系统（或一个物体）而言，能量在自然界中是守恒的，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是由于表面张力作用的结果，选项A错误；
B．单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B错误；
C．一定质量的理想气体如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则内能不变，气体对外做功，体积变大，根据可知，在该过程中气体的压强一定减小，选项C错误；
D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸气蒸发得越慢，选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性。故D正确，ABC错误。
故选D。
4．B
【详解】
热量的传递具有单向性，而且吸收的热量不可能全部用来做功，故选项B正确，ACD错误；
故选B。
5．D
【详解】
气体的温度升高，压强增大，体积可能膨胀，这个过程气体对外做功，A可能；气体的温度不变，压强增大，则气体体积减小，此过程外界对气体做功.由热力学第一定律，气体要向外界放热，所放的热量等于外界对气体做的功，B可能；气体的温度降低，压强减小，体积可能增大，这个过程气体对外做功，由热力学第一定律，从外界吸收热热量小于对外做功，则温度降低，C可能；当温度升高时，气体的压强减小，说明气体的体积一定变大，这个过程气体对外界做功，D不可能．
6．B
【详解】
A．热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，违背热力学第二定律，故A错误；
B．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生，故B正确；
C．蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生，故C错误；
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，需要消耗更多的其它能量，违背了热力学第二定律，故不能解决能源短缺问题，故D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．经过一个循环过程，温度回到原来的状态， T=0，内能变化为零，A正确；
BCD．根据
W=p V
可知，图像与坐标轴围成的面积等于气体做功，由图可知从b到a外界对理想气体做的功小于从a到b理想气体对外做的功；整个循环过程W<0，△U=0，所以
Q>0
Q吸-Q放>0
即整个循环过程，理想气体吸收的热量大于放出的热量；选项BCD错误。
故选A。
8．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。
9．C
【详解】
根据热力学第一定律可知，对气体加热，若气体对外做功，其内能不一定增加，故A错误；一定质量100℃的水转变成100℃的水蒸汽，由于温度不变，故分子的平均动能不变，故B错误；一定质量的理想气体，如果压强不变而体积增大，则其温度一定变大，故其分子的平均动能增加，故C正确；如果气体温度升高，只是分子的平均动能增大，但单个分子的动能和速率无法确定，故D错误．
10．D
【详解】
A．过程①中气体作等容变化，温度升高，根据查理定律知气体的压强逐渐增大，故A错误；
B．过程②中气体的体积增大，气体对外界做正功，故B错误；
C．过程④中气体作等容变化，气体不做功，温度降低，气体的内能减少，根据热力学第一定律△U=W+Q知气体向外界放出了热量，故C错误；
D．状态c、d的温度相等，根据一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，可知状态c、d的内能相等，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
由于瓶内外温度始终相等，瓶内外氧气分子平均动能相等，但瓶内氧气分子数逐渐减少，所以瓶内氧气内能减少，选项A、B错误；由于瓶内气体缓慢流出过程中氧气体积增大，氧气对外做功，而作为理想气体，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律可知：氧气需要吸收热量，选项C正确；由于瓶内氧气分子数量减少，所以选项D错误．
12．B
【详解】
绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，即
△Q=0
稀薄气体向真空扩散没有做功，即
W=0
根据热力学第一定律可知
△U=0
即气体内能不变，做等温变化。
故选B。
13．ACE
【详解】
根据热力学第二定律可得，一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少，所以A正确；单晶体和多晶体都有固定的熔点，所以B错误；热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，只有满足一定条件才能从低温物体传递到高温物体，故C正确；当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，当r＜r0时，当分子间的距离增大时，分子势能减小，所以D错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与温度有关，决定气体的压强，因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，故E正确．
14．ADE
【详解】
A.温度是分子平均动能的标志，所以只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高，故A正确；
B.分子之间的距离等于平衡距离时，分子势能最小，所以当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能可能增大，也可能减小，故B错误；
C.同一温度下，某种液体的饱和气压与蒸汽所占的体积无关，故C错误；
D.液晶是一种特殊物质具有光学的各向异性，故D正确；
E.热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发的从低温物体传到高温物体，在外界影响下，热量也可以从低温物体传到高温物体，如空调制热过程就是热量从低温物体传到高温物体，故D正确。
故选ADE.
15．BDE
【详解】
—定质量的气体等压膨胀，温度升高，内能变大，对外做功，则气体一定吸热，选项A错误；锋利的玻璃断口放在火焰上烧熔后变得光滑表明玻璃在液体状态时存在表面张力，选项B正确；当分子间的引力和斥力平衡时，物体的分子势能一定最小，但是内能不一定最小，选项C错误；水银在玻璃管中发生不浸润现象时附着层内分子表现为引力作用，选项D正确；饱和汽压是指空气中水蒸气的分气压，它随温度变化而变化，与其他气体的压强无关，选项E正确；故选BDE.
16． 不变 升高 变大
【详解】
理想气体经历等温吸热过程，由于温度不变，则在此过程中气体的内能是不变的；
在绝热压缩过程中，气体没有从外界吸收热量，但外界对气体做正功，由热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高；
由理想气体状态方程可判断出气体压强增大，容器壁单位面积上在单位时间内受到气体的平均作用力变大。
17．增加了
【详解】
由热力学第一定律得
即这个过程内能增加了2000J。
18． p0 吸收
【详解】
根据理想气体状态方程
可得
所以V-T图中过原点的直线表示等压变化，即气体从C到A过程是等压变化，
气体从状态C到状态A的过程中，温度升高内能增加，体积增加，外界对气体做功
根据热力学第一定律
得气体吸收的热量
19． = pA(VB-VA)+ΔE
【详解】
热力学温度：T=273+t，由图示图象可知，V与T成正比，因此，从A到B过程是等压变化，有：pA=pB，
在此过程中，气体体积变大，气体对外做功，W=Fl=pSl=p△V=pA（VB-VA），
由热力学第一定律可知：Q=△U+W=△E+pA（VB-VA）；
20．(1)增加；(2)减小
【详解】
(1)增加。水被加热而温度升高，分子的平均动能增大，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能增加。
(2)减小。烧红的铁棒逐渐冷却下来，温度降低，分子的平均动能减小，体积不变，分子势能不变，所以物体的内能减小。
21．(1)；(2)吸热，
【详解】
(1)气体从状态A变化到状态B发生的是等容变化，由
解得
气体从状态B到状态C发生的是等压变化，由
解得
(2)气体从状态A经状态B，再到状态C，全过程气体的温度不变，故内能不变。气体从状态A经状态B，体积不变，做功为0，气体从状态B到状态C，等压膨胀，外界对气体做的功为
由热力学第一定律
解得
故气体吸收热量，吸收的热量为
22．(1) (2)
【详解】
①由理想气体状态方程得
解得：V1=V
②在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=P0（V﹣V1）
活塞刚要下降时,由理想气体状态方程得
解得：T1=2T0；
在这一过程中，气体内能的变化量为△U=α（T0﹣T1）
由热力学第一定律得，△U=W+Q
解得：Q=p0V+αT0
23．(1)0.6J；(2)0.2J
【详解】
(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU=Q＋W，则
Q=ΔU-W=0-(-0.6J)=0.6J
(2)由热力学第一定律得
ΔU=Q＋W=0.3J＋(-0.1J)=0.2J
内能增加0.2J。
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