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．关于第二类永动机，下列说法中正确的是(　　)
A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律
B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律
C．它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律
D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律
2．如图所示，一绝热容器与外界没有热交换被隔板K隔开成a、b两部分，a内有一定量的稀薄气体，b内为真空抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态在此过程中
A．气体对外界做功，内能减少 B．气体对外界做功，内能增加
C．气体不做功，内能不变 D．外界对气体做功，内能增加
3．关于热现象的说法，正确的是
A．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．外界对气体做功，气体的内能一定增加
D．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大
4．如图所示，一定质量的理想气体经历A→B的等压过程和B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），则下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，外界对气体做功
B．A→B过程中，气体从外界吸收热量
C．B→C过程中，气体分子的平均动能变大
D．B→C过程中，单位体积内气体分子数目增多
5．下列说法正确的是（　　）
A．已知铜的密度、摩尔质量和阿伏伽德罗常数，不可以估算铜分子的直径
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能增加，吸收热量
D．在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，但非晶体一定不可以转化为晶体
6．一定质量的理想气体，体积由膨胀到，如果是通过等压过程实现，做功为、传递热量为、内能变化为；如果是通过等温过程实现，做功为、传递热量为、内能变化为，则下列关系式正确的是（　　）
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
7．下列说法正确的是（ ）.
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能由低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
8．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（　　）
A．热力学第一定律 B．牛顿第三定律
C．闭合电路欧姆定律 D．机械能守恒定律
9．一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,将气泡内气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,此过程中下列说法正确的是( )
A．气泡内气体的内能增加
B．气泡内气体的内能减少
C．气泡内气体从外界吸收了0.6J的热量
D．气泡内气体向外界放出了0.6J的热量
10．关于热现象，下列说法正确的是（　）
A．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在垂直表面的张力
B．知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，可计算出阿伏伽德罗常数
C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距
D．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
11．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的过程都是可逆的
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性
12．一定质量的理想气体经历状态变化，其图线如图所示，变化顺序为，图中段延长线过坐标原点，线段与p轴垂直，线段与轴垂直，则（　　）
A．，压强不变、外界对气体做功、气体放出热量
B．，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
C．，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
D．，压强增大、气体对外界做功、同时放出热量
13．下列说法正确的是（ ）
A．相同条件下，温度越高，布朗运动越明显，颗粒越小，布朗运动也越明显
B．荷叶上的露珠成球形是液体表面张力作用的结果
C．不断改进技术可以使热机吸收的热量全部转化为机械能
D．具有各向同性的物质都是非晶体
E．水的饱和汽压随温度的升高而增大
14．下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，引力增大斥力减小
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
15．下列说法正确的是________
A．分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
B．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
C．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面的观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故
D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
E．由热力学第二定律可知，热量可以从低温物体传到高温物体
二、填空题
16．一定质量的理想气体从状态A开始，经A，B，C回到原状态，其压强与热力学温度的关系图象如图所示，其中AC的延长线经过原点O，该气体经历CA过程内能____(选填“增大”、“减小”或“不变”)，经历AB过程____(选填“吸收”或“放出”)热量．
17．一定质量的理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，则C→A过程中气体分子平均动能________（选填“增大”或“减小”），A→B过程中________（选填“外界对气体”或“气体对外界”）做功，B→C（图中为双曲线）过程中气体的内能_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
18．（1）下列说法中正确的是___________
A．利用氧气的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出氧气分子体积
B．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用
C．只要物体与外界不发生热量交换，其内能就一定保持不变
D．一定质量的理想气体，温度升高，内能可能降低
（2）如图所示，一定量气体放在体积为的容器中，室温为有一光滑导热活塞（不占体积）将容器分成、两室，室的体积是室的两倍，室容器上连接有一形管（形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为，右室容器中连接有一阀门，可与大气相通。（外界大气压等于）求：
（a）将阀门打开后，室的体积变成多少___________？
（b）打开阀门后将容器内的气体从分别加热到和，室的压强各为多少___________？
19．一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c；a、c两状态温度相等。则气体在状态a的内能______（填大于、等于、小于）在状态c的内能；从状态a到状态b的过程中气体对外做______（填正功、负功、不做功）
三、综合题
20．如图所示，竖直放置的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，气体最初的体积为V0，最初的压强为。气缸内壁光滑且缸壁导热性能良好。开始活塞被固定在A处，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B处，设周围环境温度保持不变，已知大气压强为p0，重力加速度为g，若一定质量理想气体的内能仅由温度决定。求：
（1）活塞下降的高度h；
（2）整个过程中气体与外界交换的热量Q。
21．如图所示，导热性能良好的汽缸分为上下两部分，上半部分的横截面积为3S，下半部分的横截积为S.重力不计的活塞与汽缸内壁没有摩擦，汽缸下半部分的长度为L，活塞到汽缸底部的距离为2L，汽缸封闭的气体为理想气体，环境温度为，大气压强为，重力加速度为g.
①保持环境温度不变，在活塞上放一个重物图中未画出)，活塞下降，最终稳定在距离汽缸底部1.5L的位置，则重物质量为多少
②重物放在活塞上不动，缓慢升高环境温度，活塞可到原来位置时，环境温度为多少 活塞内封闭的气体吸收的热量为Q，汽缸内气体的内能增加了多少
22．如图，一定质量的理想气体从状态A经等容过程变化到状态B，此过程中气体吸收的热量Q＝6.0×102 J，求：
（1）该气体在状态A时的压强；
（2）该气体从状态A到状态B过程中内能的增量。
23．如图所示，用质量为m=1kg、横截面积为S=10cm2的活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计．开始时活塞距气缸底的高度为h=10cm且气缸足够高，气体温度为t=27℃，外界大气压强为p0=1.0×105Pa，取g=10m／s2，绝对零度取－273℃．求：
(1)此时封闭气体的压强；
(2)给气缸缓慢加热，当缸内气体吸收4.5J的热量时，内能的增加量为2.3J，求此时缸内气体的温度．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，即能量转化的方向性．故ABD错误，C正确．
故选C
2．C
【详解】
稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0；绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0，W=0，则根据热力学第一定律得知内能不变，故C正确，ABD错误．
3．A
【详解】
气体分子的平均动能只能由温度决定，与压强没有直接关系，B错；改变内能的两种方式：做功和热传递，C错；温度升高分子的平均动能增大，并不是每个分子速率都增大，D错；
4．B
【详解】
AB．由题意可知，A→B过程为等压过程，气体体积变大，由
可知，压强不变，体积变大，则温度升高，气体分子的平均动能变大，同时气体对外界做功，由热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知ΔU>0，W<0，故Q>0，气体从外界吸收热量，故A错误，B正确；
CD．B→C过程中，气体体积变大，单位体积内气体分子数目减少，气体对外界做功，W<0，绝热过程Q＝0，由
ΔU＝W＋Q
可知ΔU<0，气体温度降低，故气体分子的平均动能变小，故C、D错误。
故选Ｂ。
5．C
【详解】
A．铜分子的摩尔体积
单个铜分子的体积
单个铜分子体积可解，根据
可求得铜分子的直径，故A错误；
B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，如果有外界做功，热量可以从低温物体传到高温物体，故B错误；
C．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，根据盖-吕萨克定律
可知理想气体气体体积增大，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律
体积膨胀，气体对外界做功，一定吸热，故C正确；
D．晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
等压过程中气体膨胀，对外做功时力的大小不变，而等温过程中气体膨胀，压强减小，对外做功的力减小，所做的功小于等压过程做的功，；等压过程时温度升高，气体内能增大，而等温过程时，气体内能不变，则；等压过程气体对外做的功多，内能增大得多，所以等压过程中气体吸收的热量多，。
A． ，，与分析相符，故A正确；
B． ，，与分析不符，故B错误；
C． ，，与分析不符，故C错误；
D． ，，与分析不符，故D错误；
故选：A。
7．C
【详解】
A．并不是一切形式的能量的相互转化都具有方向性。比如动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。故A错误；
B．热量不能自发的从低温传递到高温物体，但是引起其它变化时，可以从低温传递到高温物体，如开动冰箱的压缩机，可以使热量从低温传递到高温，故B错误；
C．气体扩散是有方向性的，由自由度小向自由度大扩散。通俗来讲就是高浓度向低浓度扩散，故C正确；
D．并不是一切形式的能量的相互转化都不具有方向性。比如机械能与内能转化就具有方向性，故D错误；
故选C。
8．B
【详解】
A．热力学第一定律是描述做功与热传递改变物体的内能之间的关系，则能体现能量守恒定律，故A正确；
B．牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，不能体现能量守恒定律，故B错误；
C．闭合电路欧姆定律描述的量电动势等于在外电路与内电路上电势降落之和，则能体现能量守恒定律，故C正确；
D．机械能守恒定律描述的量动能与势能间的相互转化但总机械能不变，则能体现能量守恒定律，故D正确。
本题选不能体现能量守恒定律的，故选B。
9．C
【详解】
AB.一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则气体内能不变，故AB错误；
CD.根据热力学第一定律得：△U=W+Q．则Q=△U-W=0-（-0.6）J=0.6J，即气泡内气体从外界吸收了0.6J的热量，故C正确，D错误．
10．C
【详解】
由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在平行表面的张力，故A错误；水蒸气分子之间的距离远大于水分子的大小，所以知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，不能计算出阿伏伽德罗常数，故B错误；影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距，故C正确；根据热力学第二定律，单一热源的热机是不可能制成的，故D错误．所以C正确，ABD错误．
11．C
【详解】
A．摩擦生热的过程是不可逆的，选项A错误；
B．能量守恒具有单向性，一般是不可逆，选项B错误；
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”’，选项C正确；
D．空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，只是在反向时，要引起其他方面的变化，选项D错误。
故选C。
12．A
【详解】
由理想气体状态方程可知
由题图可知，连接的直线的斜率小,所以b对应的温度低，c对应的温度高。
A.过程，气体压强p不变而体积V变小，由理想气体状态方程可知气体温度降低，理想气体内能只与温度有关，故内能减少，做功与否只与体积变化有关，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律，气体放热，故A正确；
B．过程，气体体积V不变，压强p变小，不做功，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，气体放热，故B错误；
C．过程，气体压强减小而体积增大，对外做功，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，气体吸热，故C错误；
D．过程温度升高，由图像可知，同时压强增大，且体积也增大，对外做功，吸热，故D错误。
故选A。
13．ABE
【详解】
A、相同条件下，温度越高，布朗微粒越小，布朗运动越明显，故A正确；
B、荷叶上的露珠存在表面张力，它表面的水分子表现为引力，从而使它收缩成一个球形，与表面张力有关，故B正确；
C、根据热力学第二定律可知：不可能从单一热源吸热使之完全变为机械功，而不引起外界变化，即：热机的效率不能达到100%，故C错误；
D、多晶体和非晶体都表现各向同性，故D错误；
E、饱和汽压随温度而变，温度越大，饱和汽压越大，故E正确．
14．ACE
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能还与物质的多少、体积、状态等有关，故内能不一定大，故A正确；
B．外界对物体做功，若散热，物体内能不一定增加，故B错误；
C．温度越高，分子运动越剧烈，小颗粒受到分子撞击越剧烈，布朗运动越显著，故C正确；
D．当分子间的距离增大时，引力和斥力均减小，故D错误；
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子间作用力随分子间距离的减小而增大，所以分子势能随分子间距离的减小而增大，故E正确。
故选ACE。
15．ABE
【详解】
A．分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小，为零，A正确；
B．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，主要是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热，从而温度降低的缘故，故B正确；
C．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是由于表面张力的原因，故C错误；
D．悬浮在液体中的布朗颗粒越小，布朗运动越明显，故D错误；
E．在外界做功的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱，E正确。
故选ABE。
16． 增大 吸收
【详解】
该气体经历CA过程，温度升高，内能增大；
经历AB过程，温度不变，内能不变；压强减小，根据等温变化，体积增大，气体对外界做功，根据可知吸收热量．
17． 减小 气体对外界 不变
【详解】
由图得C→A过程中气体压强减小，体积不变，据可知，气体温度降低，则气体分子平均动能减小；
由图得A→B过程中气体体积增大，则A→B过程中气体对外界做功；
由图得B→C（图中为双曲线）过程中乘积不变，据可知，B→C过程为等温变化，所以B→C过程，理想气体的内能不变。
18． B ，
【详解】
（1）A．已知氧气的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数，可以求出氧气分子所占的空间体积以及氧分子之间的距离，但不能计算出氧气分子体积，A错误；
B．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用，B正确；
C．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体与外界不发生热量交换，但做功可以改变其内能，C错误；
D．一定质量的理想气体，温度升高，内能一定升高，D错误。
故选B。
（2）阀门未打开时
，
阀门打开后
根据玻意耳定律得
解得
打开阀门后，将容器内的气体温度升高时，A室气体先发生等压变化，设等压变化过程，最终活塞C到最右边时的温度为T。
由于400 K小于450 K，所以加热到400 K时活塞不会到最右端，所以A室气体的压强为。
加热到540 K，C滑到最右端，从450 K到540 K，A室气体发生等容变化
解得
19． 等于 正功
【详解】
对一定量的理想气体，内能是由温度决定，由于a、c两状态温度相同，因此内能一定相等。
根据功的定义
从状态a到状态b的过程中，气体体积膨胀，因此对外做正功。
20．（1） ；（2）
【详解】
（1）设活塞在B处时封闭气体的压强为p，活塞处于平衡状态
解得
由玻意耳定律得
解得
从活塞下落至活塞重新平衡的过程，活塞下降的高度为
（2）外界对气体做功
气体温度相同，内能不变，由热力学第一定律可知
联立解得
21．（1） （2）
【详解】
根据题意：p1=p0
根据
解得：
而
解得：
②根据题意：
解得：
内部气体对外做功为：
内能增加：ΔU=Q-U
22．（1）8×104 Pa　；（2）6.0×102 J
【详解】
（1） 由
得
（2）从状态A经等容过程变化到状态B， 则
根据热力学第一定律
23．（1）1.1×105pa（2）87℃
【详解】
(1)以活塞为研究对象，由平衡条件得：
解得：封闭气体压强为
(2)由热力学第一定律得：
外界对气体做功为
对气体由盖吕萨克定律得：
解得缸内气体的温度为
答案第1页，共2页