第三章 热力学定律 单元练习(Word版含答案)

第三章、热力学定律
一、选择题（共16题）
1．关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．做功可以改变物体的内能
B．只有通过热传递才能改变物体的内能
C．对同一物体的不同物态，固态比液态的内能大
D．在物体内相邻的分子与分子之间距离越大，物体的内能越大
2．关于物体内能的变化情况的说法正确的是（ ）
A．吸热的物体的内能一定增加
B．体积膨胀的物体的内能一定减少
C．物体速度加大时，物体内能一定加大
D．绝热压缩物体，其内能一定增加
3．一种气压式玩具水枪的储水罐如图所示，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。将阀门M打开，水迅速从枪口喷出。若在迅速喷水过程中，罐内气体为理想气体，则（　　）
A．气体内能不变 B．外界对气体做功
C．气体分子之间的斥力使水被排出 D．单位时间与单位面积碰撞的气体分子数减少
4．下列说法正确的是（　　）
A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化
B．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的
C．清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘在做布朗运动
D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是油脂使水的表面张力增大的缘故
5．如图所示，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定。、的底部由带有阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。起初，中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐流向中，最后达到平衡。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．大气压力对水做功，水的内能减小
B．水克服大气压力做功，水的内能减小
C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
6．在学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时交流了以下想法，你认为其中不正确的是（ ）
A．做功可以改变物体的内能
B．热传递改变物体内能是不同形式的能量的相互转化
C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D．能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量总保持不变
7．下列说法中，正确的是（）
A．只有热传递才可以改变物体的内能
B．气体温度越高，每个分子运动的速率一定越大
C．布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动
D．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
8．下列说法中错误的是（　　）
A．图甲中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在吸引力
B．图乙中，表面层内分子间距离比液体内部的大，是因为表面层内液体分子间的斥力较大
C．图丙中，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
D．图丁中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，可看做是绝热变化
9．根据热力学定律，下列判断正确的是（　　）
A．我们可以利用高科技手段，使热机的效率达到100%
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气而不引起其他变化
D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
10．一定质量的理想气体的状态发生变化，经历了图示A→B→C→A的循环过程，则（ ）
A．气体在状态C和状态A的内能相等
B．从状态C变化到状态A的过程中，气体一定放热
C．从状态B变化到状态C的过程中，气体一定吸热
D．从状态B变化到状态C的过程中，气体分子平均动能减小
11．下列说法中不正确的是
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．对于温度相同的氧气与氢气，它们的分子平均速率不同
C．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
D．压强不变时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能
12．一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p—V图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（　　）
A．气体经历过程1，其温度不变
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直向外放热
D．气体经历过程1时对外做的功与经历过程2时相同
13．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，外界对气体做功
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体内能减小
14．下列说法中正确的是（　　）
A．物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功
B．温度相同时，分子质量不同的两种气体，其分子平均动能一定相同
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．若两分子间距离增大，分子势能一定增大
E．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大
15．下列说法正确的是（ ）
A．某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果保持其体积不变，温度升高，内能一定增大
B．某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果保持其温度不变，体积增大，内能一定增大
C．某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果吸收热量，温度升高，体积增大，内能不一定增大
D．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
E．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
16．下列说法正确的是(　　)
A．水的饱和汽压随温度升高而增大
B．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
C．物体吸热时，它的内能可能不增加
D．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
二、填空题
17．一定质量的理想气体“卡诺循环”过程如图所示，从状态A依次经过状态、、后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程。气体从状态到状态的过程，气体分子的平均动能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；整个循环过程，气体从外界___________（选填“吸收”“放出”或“无吸放”）热量。
18．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p-T图像和V-T图像如图所示，此过程中气体的内能增加了100J，则此过程中气体_______________（选填“吸收”或“放出”）的热量为___________J。
19．一定质量的理想气体，由状态A通过如图所示的箭头方向变化到状态C．若气体由状态A到状态B的过程中，外界压缩气体做功50J，则气体_____（选填“吸收”、“放出”）的热量为_____J；气体由状态B到状态C过程中，速率较大的分子数_____（选填“增加”、“减少”或“不变”）．
20．（1）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________(填写选项前的字母)。
A．气体分子间的作用力增大
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体组成的系统的熵增加
（2）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J。气泡到达湖面后，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________J。
三、综合题
21．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会如何变化？为什么？
22．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？
23．如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下．质量与厚度均不计、导热性能良好的活塞横截面积为S＝2×10－3 m2，与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离h＝24 cm，活塞距汽缸口10 cm．汽缸所处环境的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2．现将质量为m＝4 kg的物块挂在活塞中央位置上．
（1）活塞挂上重物后，活塞下移，求稳定后活塞与汽缸底部之间的距离．
（2）若再对汽缸缓慢加热使活塞继续下移，活塞刚好不脱离汽缸，加热时温度不能超过多少？此过程中封闭气体对外做功多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．做功可以使内能与其他能之间发生转化，从而能改变物体的内能，A正确；
B．做功和热传递都能改变物体的内能，B错误；
C．对同一物体的不同物态，由于固态变成液态时要吸收热量，所以液态比固态的内能大，C错误；
D．在物体内相邻的分子与分子之间距离越大，分子势能不一定越大，与分子力表现为引力还是斥力有关，所以物体的内能也不一定越大，D错误．
故选A.
2．D
【详解】
A．吸热的物体如果向外放热，则其内能可能减小，选项A错误；
B．体积膨胀的物体对外做功，如果吸热，则内能不一定减少，选项B错误；
C．物体的机械能和内能无关，选项C错误；
D．绝热压缩物体，对物体做功，不吸热，不放势，则其内能一定增加，选项D正确；
故选D.
3．D
【详解】
AB．由于气体体积膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律
时间极短，来不及热量交换，等效于绝热，，内能减小，气体温度减小，故A、B错误。
C．理想气体分子间的作用力忽略不计，是因为气体压强导致水被排出，故C错误。
D．随着水向外喷出，气体的体积增大，分子总数不变，单位体积内分子数减少，温度减小，压强减小，单位时间到达单位面积上的气体分子数减少，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，但是要消耗电能，即能够引起其他变化，选项A错误；
B．一定质量的单晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变，即分子平均动能不变，则分子势能一定是增大的，选项B正确；
C．布朗运动用肉眼是观察不到的，即清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘不是布朗运动，选项C错误；
D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是水对油脂是不浸润的，而水相对于玻璃是浸润的，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．平衡前，容器中的活塞向下移动，设中活塞横截面积为，移动距离为，大气压力推动中活塞向下移动时对水做的功
平衡前，容器中的活塞向上移动，设中活塞横截面积为，移动距离为，大气压力通过活塞对水做负功
由于水的总体积不变，则有
即容器中大气压力对水做的功与容器中水克服大气压力做的功相等。在整个过程中，大气压力对水做的功是上述两个功（正功、负功）的代数和，即
选项AB错误。
CD．大气压力对水不做功，同时整个装置与外界绝热，没有热交换。但是水从容器流向容器的过程中，水的重心下降，水的重力做正功，水的重力势能减小，根据能量守恒定律，减少的水的势能转化为水的内能，水的内能增加，选项C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．做功和热传递都可以改变物体的内能，故A说法正确，不符合题意；
B．热传递是不同物体间的内能相互转移，故B说法错误，符合题意；
C．在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，故C说法正确，不符合题意；
D．能量在转化和转移的过程中总会有损耗，例如电动机的工作原理就是电能转化为机械能，但是因为机械之间存在摩擦，摩擦生热，所以有一部分电能转化为内能，而这部分的能量转化是我们不需要的，所以可以称这部分能量损耗了．根据能量守恒定律，自然界中所有能量的总量保持不变，故D说法正确，不符合题意．
故选B．
7．D
【详解】
A．改变物体内能的方式有做功和热传递，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，而不是每个分子动能的标志，高温物体也有速率小的分子，故B错误；
C．布朗运动的现象是固体微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，故C错误；
D．热量不能自发的从低温物体传给高温物体，但在引起其它变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故D正确．
8．B
【详解】
A．图甲中，洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子间存在引力，A正确，不合题意；
B．图乙中，表面层内分子间距离比液体内部的大，所以表面层内液体分子间的引力较大，B错误，符合题意；
C．图丙中，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C正确，不合题意；
D．图丁中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体来不及向外传递热量，可看做是绝热变化，D正确，不合题意。
故选B。
9．B
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，利用高科技手段，也不可能使热机的效率达到100%，故A错误；
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的，故B正确；
C．制冷系统通过做功的方式将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气，同时消耗了电能，故C错误；
D．满足能量守恒定律之外还需要满足热力学第二定律和第三定律，故D错误。
故选：B。
10．D
【详解】
气体在状态C和状态A的体积相等，压强不等，那么温度也不等，所以内能也不等，故A错误．从状态C变化到状态A的过程中，体积不变，压强增大，温度增大，内能增大，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，气体一定吸热，故B错误．从状态B变化到状态C的过程中，压强不变，体积减小，温度减小，内能减小，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，气体一定放热，故C错误．从状态B变化到状态C的过程中，压强不变，体积减小，温度减小，气体分子平均动能减小．故D正确．
11．C
【详解】
A：雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力，故A项正确．
B：对于温度相同的氧气与氢气，它们的分子平均动能相同，由于分子质量不同，它们的分子平均速率不同．故B项正确．
C：液体表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，不是与液面垂直．故C项错误．
D：一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸热的同时要膨胀并对外做功，则吸收的热量大于其增加的内能．故D项正确．
本题选不正确的，答案为C．
12．B
【详解】
AB．1过程中与外界无热量交换，故Q=0，根据热力学第一定律：△U=W+Q，可知：△U=W，过程1气体的体积变大，故气体对外做功，W＜0，故△U＜0，内能减小，温度降低，故A错误、B正确；
C．过程2先发生等容变化，做功W=0，压强P减小，根据查理定律可知，温度降低，内能减小△U＜0，根据热力学第一定律可得：Q=△U＜0，故在等容变化过程中气体放热；之后再发生等压过程，体积变大，根据盖吕萨克定律可知，温度升高，△U＞0，体积变大，故气体对外做功，W＜0，根据热力学第一定律可知，热量一定满足Q＞0，故等压过程一定吸热，气体经历过程2，先放热后吸热，故C正确；
D．经过1过程和2过程，气体对外做功均等于图像与坐标轴围成的“面积”大小，如图示，由图像可知S1>S2，则经历过程1时对外做的功大于经历过程2时对外做功，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
A．由图像可知，在A→B过程中，体积膨胀，气体对外界做功，A错误；
B．在B→C过程中，气体对外做功，由于绝热过程，没有热交换，根据热力学第一定律，内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误；
C．C→D过程中，温度不变，分子对容器壁平均撞击力不变，而压强增大，因此单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；
D．D→A过程中，气体绝热压缩，外界对气体做功，内能增大，D错误。
故选C。
14．ABE
【详解】
A．在引起其它变化的情况下，物体可以从单一热源吸收热量全部用来做功，故A正确；
B．温度是分子热运动平均动能的标志，分子平均动能与热力学温度成正比，故B正确；
C．物体从外界吸收热量的同时对外做功，根据能量守恒定律可知内能可能增加、减小、不变，故C错误；
D．当时，分子间距离增大，分子势能减小；当时，分子间距离增大，分子势能增大，故D错误；
E．分子间引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但是总是斥力变化得较快，故E正确。
故选ABE。
15．ABE
【详解】
A.某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果保持其体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子平均动能变大，则气体的内能一定增大，选项A正确；
B.某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果保持其温度不变，则分子动能不变，体积增大，分子间距变大，分子力做负功，则分子势能增加，则气体的内能一定增大，选项B正确；
C.某种实际气体分子的作用力表现为引力，如果吸收热量，温度升高，分子动能变大；体积增大，分子间距变大，分子力做负功，则分子势能增加，则内能一定增大，选项C错误；
D.热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不可能自发的从低温物体传到高温物体，选项D错误；
E.根据热力学第二定律可知，任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，选项E正确；
故选ABE.
16．ACD
【详解】
水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，而水的饱和汽压随温度升高而增大，故A正确；热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，在引起其它变化，有“第三方”参与的情况下，可以从低温物体传到高温物体，故B错误；物体吸热时，它的内能可能不增加，故C正确；一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，由理想气体状态方程知，温度必定升高，内能增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律：△U=W+Q，可知一定从外界吸热．故D正确．所以ACD正确，B错误．
17． 不变 吸收
【详解】
从状态为等温过程，温度是平均动能的标志，温度不变，气体分子的平均动能不变；
由可知整个循环过程气体内能不变，气体对外界做功，根据热力学第一定律，气体从外界吸收热量。
18． 吸收 300
【详解】
由题图知气体发生的是等压变化，由盖·吕萨克定律有
代入数据解得
V2=8.0×10-3m3
此过程气体膨胀对外做功为
W=p(V2-V1)=200J
由热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知气体吸热且
Q=300J
19． 放出 50 减少
【详解】
第一空.第二空.P-1/V图象中由A到B为过原点直线，气体做等温变化，内能不变；由图象可知，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律得：△U＝W+Q解得：Q＝﹣W＝﹣50J，“﹣”说明气体放出热量；
第三空.由图象可知，气体由状态B到状态C过程中，体积不变，压强变小，根据查理定律可知，温度减小，故速率较大的分子数减少；
20． D 吸收 0.6 0.2
【详解】
（1）BC．气泡上升过程中温度保持不变，所以以分子的平均速率不变，平均动能也不变，故BC错误；
A．而压强减小体积增大，分子间的作用力不一定增大，故A错误；
D．根据熵增加原理可知气体组成的系统的熵增加，D正确；
故选D。
（2）气泡上升过程中T不变，故ΔU＝0，由热力学第一定律得气体吸收热量为
Q＝W＝0.6 J
气泡到达湖面后温度上升
ΔU＝Q＋W＝0.3J－0.1J＝0.2J
21．升高，原因见解析
【详解】
冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间和外界没有热传递，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高。
22．（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
23．（1）30 cm（2） 6.4 J
【详解】
（1）挂上重物后，活塞下移，设稳定后活塞与汽缸底部之间的距离为h1
该过程中气体初末状态的温度不变，根据玻意耳定律有：
代入数据解得：；
（2）加热过程中汽缸内压强不变，当活塞移到汽缸口时，温度达到最高，设此温度为T2
根据盖—吕萨克定律有：
而，，解得，即加热时温度不能超过
加热过程中气体对外做功
代入数据得．
答案第1页，共2页