第三章、热力学定律 练习（Word版含答案）

第三章、热力学定律
一、选择题（共16题）
1．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是（ ）
A．不管科技如何进步，绝对零度都不能达到
B．为了增加物体的内能，必须给物体传递热量
C．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用
D．可以利用高科技手段，将散失到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
2．图为一定质量的某种理想气体的p-V图像，图中ba的延线通过坐标原点O，bc垂直于V轴，ac平行于V轴，下列说法正确的是____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
A．a→b过程中，气体温度不变
B．b→c过程中，气体温度升高
C．c→a过程中，气体放热大于外界对气体功
D．a→b→c→a过程中，气体对外界总功为零
3．下列叙述正确的是（　　）
A．对气体加热，气体的内能一定增大
B．物体的温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的热运动动能都一定增大
C．物质内部分子间引力随着分子间距离增大而减小，斥力随着分子间距离增大而增大
D．布朗运动是液体分子对悬浮颗粒碰撞作用不平衡而造成的
4．下列说法正确的是（ ）
A．对绝热容器内的气体进行压缩，气体内能增大
B．汽缸内一定质量的理想气体做等温膨胀时要放热
C．空调制冷时，热量自发地从低温物体传递给高温物体
D．汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能可全部转变为机械能
5．一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在V—T图上表示如下图所示．则（ ）
A．在过程AC中，气体对外界做功
B．在过程CB中，外界对气体做功
C．在过程AC中，气体压强不断变大
D．在过程CB中，气体压强不断变小
6．下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有（　　）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
7．关于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（ ）
A．气体被压缩，内能一定增加
B．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大
C．气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的
D．气体很容易充满整个容器，是因为气体分子之间斥力的作用
8．如图所示的气缸中封闭着一定质量的理想气体，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，活塞和气缸都导热，活塞与气缸间无摩擦，原先重物和活塞均处于平衡状态，因温度下降使气缸中气体做等压变化，下列说法正确的是（ ）
A．重物上升，气体放出热量
B．重物上升，气体吸收热量
C．重物下降，气体放出热量
D．重物下降，气体吸收热量
9．下列说法正确的是（　　）
A．图甲中的酱油蛋是布朗运动的结果
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为水对水黾具有浮力
C．图丙中酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
10．关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A．为了增加物体的内能,必须向物体传递热量
B．对某物体做功,必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
11．下列说法正确的是（　　）
A．液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
B．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，分子平均动能减小
C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的
D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能
12．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是（ ）
A．在过程ab中气体分子碰撞器壁的平均冲力增大
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
13．根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　)
A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
14．下列说法中正确的是 。
A．云母片导热性能各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
B．一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大
C．雨滴呈球形是由于液体表面张力的作用
D．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
E．空气中PM2.5颗粒的无规则运动不属于分子热运动
15．下列说法正确的是（　　）
A．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大
B．所有理想气体分子速率分布遵循麦克斯韦速率分布律
C．广东的“回南天”很潮湿，因为空气的绝对湿度大
D．第二类永动机不能做成，因为违背了能量守恒定律
E．液晶具有流动性和各向异性
16．下列说法中正确的是（　　）
A．当分子间的距离小于r0时，分子势能随着分子间距离的减小而减小
B．制作晶体管、集成电路只能用单晶体
C．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，饱和汽压强也是一定的
D．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
E．一定质量的理想气体，温度升高，其内能可能不变
二、填空题
17．改变内能的途径有___________和___________。
18．常规能源是指______；新能源有______。
19．（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。
20．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，过程bc压强_____（填“增大”、“不变”或“减小”），整个过程气体_____（填“吸热”或“放热”）。
综合题
21．查阅资料，了解在发电过程中能量是怎么转化的。哪种形式的能量损失得最多？这些损失的能量最终去了哪里？请写出你的结论。
22．如图所示，一导热性能良好的球形容器内部不规则，某兴趣小组为了测量它的容积，在容器上插入一根两端开口的长玻璃管，接口密封。玻璃管内部横截面积为，一长为的静止水银柱封闭了一定质量的气体，其下方玻璃管内空气柱长度为，此时外界温度为。现把容器浸在100℃的沸水中，水银柱缓慢上升后稳定。实验过程中认为大气压没有变化，大气压（相当于高汞柱压强）。（结果保留两位有效数字）
（1）容器的容积为多少？
（2）若实验过程中管内气体内能增加了，判断气体是从外界吸收热量还是向外界放出热量，并计算热量的大小。
23．新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。壶的容积为1.5L，内含1.0L的消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压压杆A，每次可向瓶内储气室充入0. 05L的1.0atm的空气,多次下压后，壶内气体压强变为2.5atm时，按下按柄B,阀门K打开,消毒液从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变, 1.0atm= 1.0×10Pa。
I.求充气过程向下压压杆A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积；
II.喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线， 如图乙所示，估算全过程壶内气体从外界吸收的热量。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．绝对零度是一切低温物体的极限，只能无限接近，不能达到，故A项正确．
B．增加物体的内能可以通过热传递和做功的方法，故B项错误．
C．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为压强增大，故C项错误．
D．自然界的一切宏观热现象都具有方向性，故不可能将流散到环境的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故D项错误．
2．C
【详解】
A．a→b过程中，p与V成正比，根据可知，p增大，V增大，可知T升高，故A错误；
B．b→c过程中，V不变，则为常量，又因为p下降，故温度也下降，故B错误；
C．c→a过程中，p不变，为常量，V减小，则T减小，可知气体放热大于外界对气体做功，故C正确；
D．体积增大，气体对外做功，体积减小，外界对气体对做功，p-V图象的图线与横轴围成的面积表示气体对外做功，即三角形abc围城的面积表示对外做的总功，所以气体从a→b→c→a的过程中，气体对外界做功，气体做的总功不为零，故D错误；
故选C。
3．D
【详解】
A．对气体加热的同时，若气体对外做功，则气体的内能不一定增大，故A错误；
B．温度是分子的平均动能的标志是大量分子无规则运动的统计规律，对单个的分子没有意义，故B错误；
C．物质内部分子间引力和斥力都是随着分子间距离增大而减小，故C错误；
D．布朗运动的实质是液体分子对悬浮颗粒碰撞作用不平衡而造成的，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．由于绝热，即与外界没有热交换，压缩时对气体所做的功必然以气体内能的方式进入气体，所以气体内能增加，故A正确；
B．理想气体做等温膨胀时，因为等温，故内能不变，膨胀即气体对外界做功，根据热力学第一定律知，气体吸热，所以B错误；
C．热量不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以C错误；
D．由热力学第二定律知，汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能不可全部转变为机械能，所以D错误．
故选A。
5．C
【详解】
A.在过程AC中，气体体积减小，外界对气体做功，A错误．
B.在过程CB中，由于气体体积不变，所以外界没有对气体做功，B错误．
C.AC是等温变化，，体积减小，所以压强变大，C正确．
D.CB是等容变化，，温度升高，压强变大，D错误．
6．B
【详解】
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热符合热力学第一、第二定律．故A不符合题意；
B．冷水和杯子的温度不可能都变低，只能是一个升高、一个降低， 描述违背了热力学第一定律，故B符合题意；
C．从高温热源吸收的热量全部转化为功，的描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．故C不符合题意；
D．冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律．故C不符合题意；
故选B。
7．C
【详解】
气体被压缩，外界对气体做功，如果气体放热，则气体的内能不一定增加，选项A错误；气体温度升高，气体的凭据动能增大，但是不一定每一个气体分子的动能都增大，选项B错误； 气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，选项C正确；气体很容易充满整个容器，是因为气体分子在永不停息的做无规则热运动，与分子力无关，故D错误；故选C.
8．A
【详解】
CD．因温度下降，T1>T2，气体做等压变化得
联立得V1>V2，即气体体积变小，活塞要向下运动，活塞将带动重物上升，故CD错误；
AB．活塞压缩气体，对气体做功，气体温度升高，由于活塞和气缸都导热，所以气体要向外放出热量，故A正确，B错误。
故选A。
9．C
【详解】
A．图甲中的酱油蛋是扩散运动的结果，A错误；
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为表面张力的结果，B错误；
C．图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，C正确；
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，要消耗电能，并不违背热力学第二定律，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A.增加内能有两种方式，对物体做功或向物体传递热量，A错误．
B.对某物体做功,如果物体向外传热，内能可能增加，可能减小，可能不变，B错误．
C.在引起其他变化的情况下，可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功，C正确．
D.可能使热量从低温物体传向高温物体，比如说冰箱，只是要引起其他变化，D错误．
11．A
【详解】
A．液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，选项A正确；
B．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，温度升高，则分子平均动能增大，选项B错误；
C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以即使随着人类科学技术的进步，第二类永动机也不可能研制成功，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到百分之百，即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终也不可能实现内能完全转化为机械能，选项D错误。
故选A。
12．B
【详解】
由图象可知，由ab过程，温度不变，所以分子平均动能不变，又压强减小，根据玻意耳定律可知体积增大，分子密度减小，所以在过程ab中气体分子碰撞器壁的平均冲力减小，故A错误；理想气体的内能只与温度有关，气体从c到a温度升高，故气体的内能增大，故B正确；在过程cd中温度不变，内能不变△U=0，等温变化压强与体积成反比，压强大体积小，从c到d体积减小，外界对气体做正功W＞0，根据热力学第一定律△U=W+Q，所以W=|Q|，所以在过程cd中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功，故C错误；气体在过程da中做等压变化，温度升高，体积增大，气体对外界做功，内能增加，故气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故D错误。
故选B．
13．A
【详解】
A.机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；
B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；
C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273.15 ℃，C错误；
D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误.
14．BCE
【详解】
A． 云母片表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则。故A错误；
B． 一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，故B正确；
C． 由于液体表面张力的作用使叶面上小露珠的表面积有最小的趋势，所以呈球形,故C正确；
D． 第二类永动机研制失败的原因是违反了热力学第二定律，故D错误；
E． PM2.5是微粒而不会是分子，不属于分子热运动，故E正确。
故选BCE。
ABE
【详解】
A、液体表面层分子较为稀疏，分子间距离大于平衡时的距离r0，表现为引力，分子间距离由平衡时的r0到大于r0变得稀疏的过程中，分子间作用力做负功，分子势能增大，故液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大，故A正确；
B、所有理想气体分子速率分布遵循麦克斯韦速率分布律，故B正确；
C、人感觉潮湿，是因为空气的相对湿度较大，故C错误；
D、第二类永动机是指从单一热源吸热使之完全变为机械功，而不引起外界变化的机器，并不违反能量守恒定律，不能制成的原因是因为违反了热力学第二定律，故D错误；
E、液晶同时具有单晶体的各向异性，还具有液体的流动性，故E正确；
故选ABE．
16．BCD
【详解】
A．当分子间的距离小于r0时，分子力表现为斥力，此时距离减小，分子力做负功，分子势能增加，故A错误；
B．晶体管、集成电路要求材料的内部分子排列必须是有序的，多晶体和非晶体内部分子排列没有次序，故只能用单晶体，故B正确；
C．饱和汽压与分子密度都和温度有关，在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，饱和汽压强也是一定的，故C正确；
D．由热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故D正确；
E．理想气体不考虑分子势能，一定质量的理想气体，温度升高，说明内能一定增加，故E错误。
故选BCD。
17． 做功 热传递
【详解】
改变内能的途径有做功和热传递。
18． 煤、石油、天然气等 核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等
【详解】
常规能源也叫传统能源，是指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤炭、石油、天然气等。
新能源是在新技术基础上系统开发利用的能源，如太阳能、风能、核能、地热能等。
19． 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
20． 不变 放热
【详解】
由图象可知，过程bc体积与压强成正比，所以气体发生的是等压变化，所以压强不变；
由图象可知，ab过程气体体积不变，外界对气体做功为零，所以
bc过程气体体积减小，气体压强不变，即，外界对气体做功为
ca过程气体温度不变而体积变大，气体压强减小，即，外界对气体做的功为
由热力学第一定律得，对于整个过程
综合以上各式可知
所以气体放热。
21．火力发电是化学能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能，在能量的转化过程中伴随着能量的损耗，在火力发电过程中，在内能转化为机械能的过程中能量损失的最多，损失的能量主要是通过热传递的方式转化为设备的内能；
水力发电过程中水的机械能转化为水轮机的机械能，水轮机的机械能转化为电能，在能量转化的过程中，水轮机的机械能转化为电能的过程中损失的能量最多，损失的能量通过摩擦生热的方式转化为各部零件的内能。
【详解】
火力发电是化学能转化为热能，热能转化为机械能，机械能转化为电能，在能量的转化过程中伴随着能量的损耗，在火力发电过程中，在内能转化为机械能的过程中能量损失的最多，损失的能量主要是通过热传递的方式转化为设备的内能；水力发电过程中水的机械能转化为水轮机的机械能，水轮机的机械能转化为电能，在能量转化的过程中，水轮机的机械能转化为电能的过程中损失的能量最多，损失的能量通过摩擦生热的方式转化为各部零件的内能。
22．（1）；（2）吸热；
【详解】
(1)设容器的容积为V，封闭气体等压膨胀
由盖-吕萨克定律
得
(2)气体压强为
因为气体膨胀，对外做功
得
根据热力学第一定律
可得
气体从外界吸收热量。
23．I.，0.75L；II.
【详解】
Ⅰ．壶中原来空气的体积，由玻意尔定律得
解得
次
最多喷射的液体体积

Ⅱ．外界对气体做功
由热力学第一定律
所以气体吸热
答案第1页，共2页