第三章 热力学定律-章节练习（Word版含答案）

第三章、热力学定律
一、选择题（共16题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．物体的动能增加，其内能也一定增加
B．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动
C．一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能一定增加
D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小
2．下列说法中正确的是（ ）
A．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
B．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度
C．第一类永动机违背热力学第一定律
D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
3．气缸中一定质量的理想气体内能增加了180,下列说法中正确的是( )
A．—定是外界对物体做了180的功
B．—定是气体吸收了180的热量
C．一定是气体分子总动能增加了180
D．物体的分子平均动能可能不变
4．下列有关热学的说法中正确的是（　　）
A．热量不可以从低温物体传递到高温物体
B．气体吸收热量，其分子平均动能一定增加
C．气体温度降低，其分子平均动能一定减小
D．随着科学的进步，可以将物体的温度降到℃
5．关于热学的说法中，下列表述正确的是（　　）
A．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的
B．冰箱在制冷过程中，能将热量从温度低的物体传到温度高的物体，所以冰箱工作时不遵守热力学第二定律
C．在完全失重的状态下，密闭容器中的气体对容器壁压强为零
D．在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加
6．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
7．如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽虹左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是（　　）
A．气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少
B．气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小
C．气体在向真空膨胀的过程中，气体内能增加
D．若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空
8．一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，T2对应的图线上有A、B两点，表示气体的两个状态。则（　　）
A．温度为T1时气体分子的平均动能比T2时大
B．A到B的过程中，气体内能增加
C．A到B的过程中，气体向外界放出热量
D．A到B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
9．下列关于热现象的叙述正确的是（　　）
A．因为扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
B．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体
C．在相同温度下，不同液体的饱和汽压几乎相等
D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
10．关于温度，下列说法正确的是
A．随着人类制冷技术的不断提高，总有一天绝对零度会达到
B．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T升至2T
C．温度升高1 ℃，也可以说温度升高274 K
D．温度升高1 ℃，也可以说温度升高1 K
11．金属制成的汽缸中放入浸了少许乙醚的脱脂棉，有可能使其达到燃点而燃烧的过程是（　　）
A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞
C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞
12．一定质量的理想气体的压强p随摄氏温度t变化的关系如图所示，气体从状态a变化到状态b的过程中，下列说法正确的是（　　）
体积不变 B．体积增大 C．外界对气体做功 D．一定向外界吸收热量
13．下列说法中正确的是
A．对于一定质量的理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
B．对于一定质量的理想气体，当体积减小时，单位体积的分子数增多，则气体的压强一定增大
C．压缩一定质量的理想气体，其内能一定增加
D．分子a从很远处趋近固定不动的分子b，当分子a运动到与分子b的相互作用力为零时，分子a的动能一定最大
14．下列说法正确的是______________）
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能增大
B．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子势能随着分子间距离的减小而增大
D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏伽德罗常数可表示为NA=V/V0
15．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原的一半，不计温度的变化，则此过程中
A．封闭气体对外界做正功 B．封闭气体向外界传递热量
C．封闭气体分子的平均动能不变 D．封闭气体从外界吸收热量
16．下列说法正确的是（　　）
A．液晶的光学性质具有各向异性
B．能量耗散过程中能量是守恒的
C．物体中的分子势能总和与物体体积大小无关
D．物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了273K
E．一定质量的理想气体压强不变，温度升高时吸收的热量一定大于内能的增加量
二、填空题
17．一密封性很好的弹性热水袋充有温度为80℃、气体压强大于大气压的某种气体（气体可视为理想气体），热水袋绝热性能良好，几分钟后热水袋的体积增大了。在该过程中，外界对气体做_____（选填“正功”“负功”或“不做功”），袋中气体分子的平均动能_____（选填“减小”“增加”或“不变”）。
18．焦耳的实验绝热过程：系统不从外界______，也不向外界______的过程。
19．如图所示为一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C的p－图象，其中AB段是一段圆弧，A、B两点的连线与轴平行，BC为延长线过原点的直线，则从状态A变化到状态B气体内能____（填“增加”、“不变”或“减少”）；从状态B变化到状态C气体_____(填“吸收”或“放出”)热量．
20．如图所示，在一个质量为M、横截面积为S的圆柱形导热气缸中，用活塞封闭了一部分空气，气体的体积为，活塞与气缸间密封且光滑，一弹簧秤连接在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上，当外界气温缓慢升高（大气压保持为）时，则弹簧秤的示数______（填“变大”、“变小”或“不变”），如在该过程中气体从外界吸收的热量为Q，且气体的体积的变化量为，则气体的内能增加量为_________。
综合题
21．什么叫温室效应？试分析温室效应的产生原因与危害。
22．如图所示，有一横截面积为40.0 cm2的绝热气缸（足够高），用一绝热轻质活塞封闭一定质量的理想气体，在接近容器底部的地方有一电热丝，电热丝的两头接在容器的外面，接线处密闭性良好．开始时气缸内气体的温度为27 ℃，密封气柱的长度为6.0 cm．现在给电热丝接通电源给气缸内的气体加热，使活塞缓慢运动，经过一段时间后气缸内的气体温度达到127 ℃，整个过程中气缸内气体吸收的热量为12 J．设大气压强为105 Pa，活塞可无摩擦地运动．求：
①气缸再次稳定时，气缸内气柱长度的变化量；
②整个过程中气体内能的变化量．
23．如图所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，缸内气体温度为T1。现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V1增大到V2，该过程中气体吸收的热量为Q1，已知重力加速度为g，求：
(1)停止加热时缸内气体的温度；
(2)该过程中气体内能的变化。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．物体的内能由分子动能和分子势能构成，与宏观的机械能大小无关，A错误；
B．布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子热运动，B错误；
C．根据热力学第一定律可知一定质量的气体膨胀对外做功，吸放热情况未知，所以气体内能不一定增加，C错误；
D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机，故A错误；
B．绝对零度只能无限接近，不能达到，故B错误；
C．第一类永动机违背能的转化和守恒定律，不能制造出来，不是违背了热力学第一定律，故C错误；
D．根据热力学第二定律，自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
做功和热传递都能改变物体的内能，气体的内能增加了180J，由热力学第一定律知，可能是外界对气体做了180J的功，也可能是气体吸收了180J的热量，也可能既有做功，又有热传递，两者代数和为180J，故AB错误．理想气体的内能是所有分子动能的总和，故内能增加了180J，则分子总动能增加了180J，而分子数没有变，故分子的平均动能不变，故C正确，D错误；故选C．
4．C
【详解】
A．热量可以从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，例如电冰箱就是将热量从低温物体传递到高温物体，故A错误；
B．根据热力学第一定律，气体吸收热量，但由于不知道气体对外做功情况，所以内能变化无法确定，从而无法确定其分子平均动能的变化，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，气体温度降低，其分子平均动能一定减小，故C正确；
D．绝对零度℃无法达到，所以随着科学的进步，不可能将物体的温度降到℃，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于液体分子无规则热运动对花粉颗粒的撞击不平衡引起的，故A错误；
B．冰箱在制冷过程中，需要消耗额外的能量才能将热量从温度低的物体传到温度高的物体，冰箱工作时遵守热力学第二定律，故B错误；
C．气体对容器壁的压强是由于气体分子的无规则热运动对容器壁的连续撞击产生的，所以在完全失重的状态下，密闭容器中的气体对容器壁的压强不为零，故C错误；
D．根据
可知，在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，A错误；
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，B错误；
C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，C错误；
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的，要产生其它影响，D正确．
7．D
【详解】
ABC．气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用，所以气体不做功，即W=0，绝热过程，Q=0，根据热力学第一定律
可知
所以气体内能不变，温度不变，分子的平均动能不变，故ABC错误；
D．无外界的干预，根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观过程具有方向性，因此，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．因为 ，温度为T1时气体分子的平均动能比T2时小，A错误；
B．A到B的过程中，气体的温度不变，气体内能不变，B错误；
C．A到B的过程中，气体的温度不变，气体内能不变，体积增大，气体对外做功，一定吸收热量，C错误；
D．由 得，A到B的过程中，气体的温度不变，体积增大，则压强减小，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度虽然都与温度有关，分子永不停息的无规则运动叫做热运动，布朗运动不是分子热运动，是分子热运动的反映，故A错误；
B．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是晶体中的多晶体，故B错误；
C．饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度；一定温度下的不同液体饱和汽的分子数密度是不同值，相同温度下不同液体的饱和汽压一般是不同的，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A、由热力学第三定律可知，绝对零度是不可能达到的，A错误；
B、温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T=t+273.15 K升至T′=2t+273.15 K，T′不一定等于2T，B错误；
C、D、热力学温度与摄氏温度的分度值在数值上是相等的，温度升高1℃，也可以说温度升高1K，C错误，D正确.
故选D.
11．A
【详解】
浸了乙醚的脱脂棉较容易燃烧，但在常温或稍高于常温的情况下也不会自燃，因此，想使其达到燃点而燃烧必须使其温度升高足够高，即使其内能有足够的增加。若向外拉活塞，无论是缓慢拉还是迅速拉，都会因为气体膨胀对外做功而导致汽缸内气体内能减少（温度降低）；当缓慢向里推活塞时，尽管外界对缸内气体做功而使气体温度升高，但由于气体同时要向外散热，此过程气体温度升高不多，也不能达到乙醚燃点；而当迅速向里推活塞时，外界对气体做功的功率很大，由于气体来不及向外散热，因此，气温急剧上升，这样就可以使缸内气体温度达到乙醚燃点而使之燃烧，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
由于图像是过坐标原点的直线，设斜率为k，因此表达式为
根据理想气体状态方程
又
代入整理得
因此随着温度t的升高，气体的体积减小，外界对气体做功，气体的内能增加，根据热力学第一定律，无法判断是吸热还是放热。
故选B。
13．D
【详解】
A．对于一定质量的理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大，由于体积变化不清楚所以无法确定气体的压强变化．故A错误；
B．对于一定质量的理想气体，当体积减小时，单位体积的分子数增多，由于温度变化不清楚所以无法确定气体的压强变化．故B错误；
C．压缩一定质量的理想气体，根据热力学第一定律的表达式 U=Q+W知道W＞0，但是Q的变化变化不清楚，所以其内能变化无法确定．故C错误；
D．分子a从很远处趋近固定不动的分子b，当分子a运动到与分子b的相互作用力为零时，在这过程中表现为引力，引力做正功，动能增大，过了这位置引力要做负功．所以在这位置分子a的动能一定最大．故D正确．
故选D．
14．ACD
【详解】
A．气体放出热量时，如果外界对气体做功，其内能可能增大，温度可能升高，则分子的平均动能可能增大．故A正确．
B．当分子力表现为斥力时，随着距离减小，分子力在增大，故B错误；
C．当分子力表现为斥力时，随着分子间距离的减小分子力做负功，则分子势能随着分子间距离的减小而增大，故C正确；
D．根据热力学第二定律，利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，不能将全部的内能转化为机械能，但是将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确；
E．由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积计算阿伏加德罗常数，故E错误；
故选ACD.
15．BC
【详解】
试题分析：因为不计气体的温度变化，所以气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，即△E=0，选项C 正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W＞0,选项A错误；根据热力学第一定律：,可知Q＜0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．
16．ABE
【详解】
A．液晶的光学性质具有各向异性，故A正确；
B．能量耗散过程中遵循能量守恒定律，所以能量是守恒的，故B正确；
C．物体中的分子势能总和与物体体积大小有关，故C错误；
D．物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了1K，故D错误；
E．一定质量的理想气体压强不变，温度升高时，则气体内能增加。由理想气体状态方程
可知，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律
可知，，，所以可得
即吸收的热量一定大于内能的增加量，故E正确。
故选ABE。
17． 负功 减小
【详解】
热水袋的体积增大了。在该过程中，外界对气体做负功；热水袋绝热性能良好，故Q=0，对外做功，W<0，根据热力学第一定律可知，内能减小，则温度降低，气体分子的平均动能减小。
18． 吸热 放热
【详解】
略
19． 减小； 放出
【详解】
因为是一定质量的理想气体，所以：，其中C为定值，整理得：
图象上各点到原点O连线的斜率即为CT，如图所示，
从A到B过程中图象上各点到原点O连线的斜率CT逐渐减小，所以温度T逐渐减小，故从状态A变化到状态B气体内能减小；
B到C的过程中图象各点到原点O连线的斜率CT不变，所以温度T不变，故内能不变：，根据热力学第一定律：，可得：
根据图象可知B到C的过程中，体积变小，外界对气体做功，所以：
所以：，即：从状态B变化到状态C气体放出热量．
20． 不变
【详解】
对汽缸（包含内部气体）及活塞整体进行受力分析，根据平衡条件可知弹簧秤对活塞的拉力大小为
F=Mg ①
所以F只与M有关，当外界气温缓慢升高时，弹簧秤的示数不变。
设汽缸内气体压强为p，对活塞单独进行受力分析，根据平衡条件有
②
气体膨胀过程中对外界所做的功为
③
根据热力学第一定律可得气体内能的增加量为
④
联立①②③④解得
⑤
21．见解析
【解析】
大气中二氧化碳含量增加导致气温升高的现象叫温室效应。
自工业革命以来，由于工厂、家庭、汽车大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，每时每刻都在向大气排放废气，加上森林被毁，因此大气中二氧化碳的含量明显增加，温室效应不断增强，地球表面的平均气温逐渐升高，地球气温的升高，导致海水的蒸发加快，大气中水蒸气的含量增加，温室效应的增强更为加剧。
此外，电冰箱、空调机等制冷机所排放的氯氮烃气体破坏臭氧层，使臭氧层变薄而出现空洞，会让紫外线更多地到达地球表面，也使温室效应增强。
由温室效应导致的地球变暖，气候反常、海洋风暴增多、海平面上升、病虫害增加。土地干旱、沙漠面积增多等现象，对人类的生存和发展造成了严重的威胁。
22．①2.0 cm ②4.0 J
【详解】
①设气缸加热稳定后，气缸内气柱的长度为L2；取气缸内被封闭的气体作为研究的对象，在开始时气体的体积为V1=L1S
初态气体的温度为T1=（273+27）K=300 K
在末状态时气缸内气体的体积为V2=L2S
末态气体的温度为T2=（273+127）K=400 K
根据题意可知气体在做等压变化，由理想气体状态方程可得：
代入数据得：L2=8.0 cm．
ΔL=L2–L1=8.0 cm–6.0 cm=2.0 cm
②在该过程中，气体对外做功：
W=F·ΔL=p0S（L2–L1）=105×40.0×10－4×（8–6）×10－2 J=8.0 J
由热力学第一定律得：ΔU=Q–W=12 J–8.0 J=4.0 J
23．(1)T1；(2)Q1－（p0＋）（V2－V1）
【详解】
(1)加热过程中气体等压膨胀，由
得
(2)设加热过程中，封闭气体内能增加ΔU，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功
W<0
由热力学第一定律知
ΔU＝Q1＋W
其中
W＝－pΔV＝－(p0＋)(V2－V1)
内能变化
ΔU＝Q1－(p0＋)(V2－V1)
答案第1页，共2页