第三章 热力学定律专项测试（Word版含答案）

第三章、热力学定律
一、选择题（共17题）
1．如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，则在移动P的过程中（　　）
A．外力对乙做功，甲的内能不变
B．外力对乙做功，乙的内能不变
C．乙传递热量给甲，乙的内能增加
D．乙的内能增加，甲的内能不变
2．关于热现象的描述，下列说法正确的是
A．温度升高，物体内所有分子的动能都增大
B．温度降低，物体内每个分子的热运动速率都减小
C．质量和温度均相同的水和冰，内能相同
D．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
3．关于能量，下列叙述中正确的是　　
A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和
B．自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能
C．能量发生转移或转化时，一定伴有做功的过程
D．物体的内能变化时，它的温度一定发生变化
4．关于热现象和热力学规律，下列说法正确的是（ ）
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100％
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒故能制作成功
D．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
5．下列说法正确的是（ ）
A．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息的无规则运动
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，可能先增大后减小
C．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
D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能可能改变
6．下列说法中正确的是 （ ）
A．当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间只有斥力作用
B．根据热力学第二定律可知，机械能不可能全部转化成物体的内能
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传给高温物体
D．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
7．下列说法中不正确的是（　　）
A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的
B．功是能量转化的量度
C．自然界中每种物质的运动形式都有与其相应的能所对应
D．能的转化和守恒定律是可以制造出“永动机”的理论依据
8．下列说法中正确的是（　　）
A．当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力
B．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大
C．热量不能自发从高温物体传给低温物体
D．多晶体和非晶体都没有固定的熔点
9．“百脉寒泉珍珠滚”为章丘八大景之一。假如泉水深5m，底部温度为17℃，一个体积为5.8×10-7m3的气泡从底部缓慢上升，到达泉水表面时温度为27℃，气泡内气体的内能增加了2×10-2J。不计气体分子间的相互作用，g取10m/s2，外界大气压强取1.0×105Pa，水的密度取1×103kg/m3。下列说法正确的是（　　）
A．气泡内所有分子动能都增大
B．气泡上升过程中对外做功，放出热量
C．气泡到达泉水表面时的体积为9×10-7m3
D．上升过程中气泡吸收热量大于6.8×10-2J
10．下列说法正确的是（）
A．温度升高时物体内的每个分子的运动速率一定增大
B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C．物体吸热内能一定增大
D．不断改进工艺，热机的效率可能达到100%
11．下列说法正确的是（　　）
A．若已知气体的摩尔质量、密度，可以计算出每个气体分子的体积
B．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
C．玻璃、橡胶、蜂蜡、食盐、沥青都是非晶体
D．电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外界，违背了热力学第二定律
12．蛟龙号是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器，下潜深度已突破7000m。已知在深度3000m以下，海水温度基本不变。若蛟龙号在执行某次任务时，外部携带一装有氧气（可看作理想气体）的小型气缸，气缸及活塞导热性能良好，活塞与气缸间摩擦不计，若蛟龙号从4000m深度下潜到5000m深度的过程中，气体质量不变，则（　　）
A．气缸内氧气的内能增大
B．每个氧气分子的动能均不变
C．外界对氧气做的功等于氧气放出的热量
D．氧气分子单位时间撞击气缸壁单位面积的次数不变
13．关于气体与内能，以下说法中正确的是（　　）
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．能量转化没有方向性
C．气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能的总和
D．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变
14．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（　　）
A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B．气体吸热，温度降低，内能不变
C．气体放热，压强增大，内能增大 D．气体放热，温度不变，内能不变
15．下列说法正确的是 ．
A．放热的物体，其内能也可能增加
B．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性
C．热量不可能从低温物体传递到高温物体
D．已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体对外做功且内能增加
E．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
16．以下说法正确的是__________
A．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，因而产生表面张力
C．一定温度下气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
D．当分子间的距离r=r0时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力
E．冬天取暖时，火炉把房子烤暖属于能量耗散
17．如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示．在此过程中______．
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
二、填空题
18．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的_______与外界对它所_______的和．
19．带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，Pb__________Pc，Qab_______________Qac（请填入>、<、=）。
20．一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图象如图，AB、BC分别与p轴、T轴平行，气体在状态A时体积为V0，则在状态C时的体积为_______；从状态A经状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功为W，内能增加了ΔU，则此过程中该气体吸收的热量为_______．
21．一定质量的理想气体在状态时的压强为，体积为，温度为，经历了如图所示一系列的变化，气体在状态时的压强为___________；从状态变化到状态的过程中，气体对外界做的功是___________J；气体从状态到状态的过程是___________（填“吸”或“放”）热过程；气体从状态到状态的过程是___________（填“吸”或“放”）热过程。
综合题
22．如图所示，一个内壁光滑导热性良好的圆柱形气缸竖直静置于水平面上，高度为、底面积为，缸内有一个质量为的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始周围环境温度为时，缸内气体高为。已知重力加速度为，大气压强为，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦。求：
（1）若周围环境温度缓慢升高，最终活塞刚好脱离气缸，问最终周围环境温度为多少？
（2）在（1）问情景中，若气体内能增加了，则在此过程中缸内气体共吸热多少？
23．如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时被封闭的气体的长度为32cm，某同学用力向下压缩气体，使封闭气体的长度变为12cm，该同学对活塞做90J的功，大气压强为p＝1×105Pa，活塞的横截面积S＝10cm2，不计活塞的重力和摩擦，若以适当的速度压缩气体，在此过程中向外散热20J，求气体内能变化了多少？
24．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态B，再经等容过程到达状态C，此过程的P﹣V图象如图所示，图中虚线为等温线．在B→C的过程中，气体吸收热量为12J．则：
①试比较气体在A和B状态的内能EA、EB的大小；
②气体从A→B过程中气体对外界做的功．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
将活塞P缓慢地向B移动一段距离，乙气体体积减小，外界对乙做功，其内能增加，温度升高，然后通过导热隔板将一部分热量传递给甲气体，最终二者内能都增加。
故选C。
2．D
【详解】
温度升高，分子的平均动能增大，但并非所有分子，A错误；同理，B错误；温度相同，分子平均动能相同，但分子势能不同，故内能不同，C错误；根据热力学第二定律，D正确．
3．B
【详解】
势能和动能是统计概念，对单个分子讲没有意义，A错误；自然界中每种物质的运动形式都有其相对应的能，比如：运动有机械能，分子热运动由内能，B正确；能量发生转移或转化时，不一定伴有做功的过程，比如热传递，C错误；物体的内能不光受温度的影响，还与物体所处的状态有关，比如零摄氏度的冰吸热变为零摄氏度的水，内能增加，温度不变，D错误；故选B.
4．D
【详解】
绝对零度是低温的极限，永远不可能达到；热机的效率也不可能达到100％，选项A错误；热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体，故B错误，D正确；第二类水动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，选项C错误；故选D.
5．B
【详解】
A．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息的无规则运动的具体表现，选项A错误；
B．当r>r0时，分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，先增大后减小，选项B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量也能从低温物体传到高温物体，但是要引起其他的变化，选项C错误；
D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能不变，选项D错误。
故选B。
6．D
【详解】
当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子之间的斥力大于引力，分子间的作用表现为斥力，A错误；根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化物体的内能，B错误；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而不引起其他的变化，C错误；根据热力学第一定律公式：，物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变，D正确．
7．D
【详解】
A．根据做功与热传递的特点可知，做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，故A正确；
B．做功的过程总伴随能量的转化，功是物体能量转化的量度，故B正确；
C．自然界中每种物质的运动形式都有其相应的能所对应，故C正确；
D．结合热力学第二定律可知，第二类永动机不违反能的转化和能量守恒定律，但第二类永动机不能制成，故D错误。
故选D。
8．B
【详解】
A．分子间同时存在引力和斥力，表现为引力时，是分子引力大于分子斥力，故A错误；
B．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，说明温度升高，根据可知，压强一定变大，故B正确；
C．热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体，故C错误；
D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．由于不计气体分子间的相互作用，则气泡内的气体为理想气体，内能增大即气体分子的平均动能增大，不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；
B．上升过程中，气体内能增加，体积增大，对外做功，由
可知，上升过程中气体吸收热量，故B错误；
C．由理想气体的状态方程
代入数据
求得气泡到达泉水表面时的体积为
故C正确；
D．由气体对外做功的表达式
可得
当压强不变时，可求得气体对外做功等于4.8×10-2J，由于上升过程中气体压强减小，所以对外做功小于4.8×10-2J，由
可得上升过程中气泡吸收热量小于6.8×10-2J，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
温度是分子的平均动能的标志，是大量分子的运动的规律，温度升高，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，不是每个分子的运动速率一定增大．故A错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶是晶体．而熔化后再凝固的水晶是非晶体，故B正确．由热力学定义定律得：△U=W+Q，吸收热量Q＞0，对外做功W＜0，但是不知道W与Q大小关系，所以内能可能改变，可能不变，故C错误；根据热力学第二定律，即使不断改进工艺，热机的效率也不可能达到100%．故D错误．故选B．
11．B
【详解】
A．若已知气体的摩尔质量、密度，可以计算出每个气体分子运动占据的空间的体积，选项A错误；
B．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，选项B正确；
C．玻璃、橡胶、蜂蜡、沥青都是非晶体，食盐是晶体，选项C错误；
D．电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外界，要消耗电能，此过程并不违背了热力学第二定律，选项D错误。
故选B。
12．C
【详解】
AC．根据热力学第一定律 由于温度不变，气体的内能不变，气体压强增大，体积减小，外界对气体做正功，则氧气放出热量，并且外界对氧气做的功等于氧气放出的热量，A错误C正确；
B．每个氧气分子的运动是无规律的，其动能无法确定，温度不变是分子的平均动能不变，B错误；
D．气体压强增大，体积增小，但是温度不变，气体分子的平均动能不变，则氧气分子单位时间撞击气缸壁单位面积的次数增加，压强才会增大，D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．气体分子间空隙很大，气体的体积大于所有气体分子的体积之和，故A错误；
B．任何形式的能量可以相互转化，但有方向性，自然界与热现象有关的宏观过程都有方向性，故B错误；
C．根据物体内能的定义可知，气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子之间势能的总和，故C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，气体的温度变化时，其分子平均动能会发生变化，而分子间势能不一定随之改变，故D错误。
故选C。
14．B
【详解】
A．理想气体的内能只与温度有关，气体膨胀对外做功，若吸收热量，其温度可能升高，内能增加，可能发生，故A正确；
B．气体吸热，若同时气体可以膨胀对外做功，温度可以降低，但是内能一定减小，不可能发生，故B错误；
C．气体放热，若同时外界可以对气体做功，体积减小，其温度可能升高，内能增大，根据可知，温度升高，体积减小，则压强增大，可能发生，故C正确；
D．气体放热，若同时外界可以对气体外做功，温度可能不变，则内能也不变，可以发生，故D正确。
选择不可能发生，故选B。
15．ABD
【详解】
放热的物体，如果外界对物体做的功大于放出的热量，则其内能增加，选项A正确；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性，选项B正确；热量也可能从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，选项C错误；已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体分子的动能不变，体积变大，气体对外做功，分子引力做负功，分子势能增加，内能增加，选项D正确；温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体平均动能变大，并非每一个分子的动能都增大，选项E错误.
16．BCE
【解析】
【详解】
A、在完全失重的环境下因重力而产生的现象消失，但气体分子做永不停息的无规则热运动是由温度决定的，故对容器壁产生的持续碰撞压力不会消失，则压强不为零；故A错误.
B、液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，因而产生表面张力，表面张力方向跟斜面相切，跟这部分液面的分界线垂直；故B正确.
C、一定温度下气体的分子速率满足“中间高，两边低”的正态分布规律，分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少，故C正确；
D、分力引力和分子斥力同时存在于两分子之间，当分子间的距离等于平衡距离时，分子力为零，说明此时分子的引力和斥力相等，故D错误；
E、根据热力学第二定律，冬天取暖时，火炉把房子烤暖属于能量耗散，故E正确.
故选BCE.
17．BCD
【详解】
A．由图知气体的 pV一直增大，由，知气体的温度一直升高，故A错误；
B．一定量的理想气体内能只跟温度有关，温度一直升高，气体的内能一直增加，故B正确；
C．气体的体积增大，则气体一直对外做功，故C正确；
D．气体的内能一直增加，并且气体一直对外做功，根据热力学第一定律△U=W+Q可知气体一直从外界吸热，故D正确；
E．气体吸收的热量用于对外做功和增加内能，故E错误．
18． 热量 做的功
【详解】
略
19． < >
【详解】
由
可知图线的斜率越大，压强p越小，故
由热力学第一定律有
因
所以
而
故
20． V0 W＋ΔU
【详解】
试题分析：根据理想气体状态方程可知，一定质量的理想气体在由状态A变化至状态C的过程中有：＝，解得：VC＝V0；
根据热力学第一定律有：ΔU＝Q＋(－W)
该气体在从状态A经状态B变化到状态C的过程中，吸收的热量为：Q＝W＋ΔU
21． 吸 吸
【详解】
题图知，从状态到状态的图线的反向延长线过原点，根据知，从状态到状态，气体做等压变化，故
从状态到状态，气体的体积不变，是等容升温过程，由得
从状态到状态的过程中气体体积增大，气体对外界做的功，由
代入数据得
从状态到状态，气体的体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，其中，，故
则气体从状态到状态的过程是吸热过程
从状态到状态，气体的体积不变，是等容过程，气体对外不做功，外界对气体也不做功，气体温度升高，内能增大，即，，故
则气体从状态到状态的过程是吸热过程。
22．(1) ； (2)
【详解】
(1) 周围环境温度缓慢升高，缸内气体压强不变，根据气体实验定律得
解得
(2)气缸内气体的压强为
气体膨胀过程中，气体压强不变，则气体对外做功为
根据热力学第一定律得
23．增加了90J
【详解】
大气对活塞做功
W0＝pΔV＝1×105×（0.32－0.12）×（10×10－4）J＝20J
该同学对气体做功
W＝90J
故外界对气体做功为
W总＝W0＋W＝110J
由热力学第一定律
ΔU＝W总＋Q＝110J＋（－20）J＝90J
即气体内能增加，增加了90J。
24．（1） （2）12J
【详解】
①AB过程绝热，Q=0，体积V增大，对外做功，内能减小．EA＞EB
②A→B→C过程中有：△U=WAB+WBC+QAB+QBC
AC温度相等，内能不变△U=0
AB绝热过程QAB=0
BC等容变化不做功WBC=0
在B→C的过程中，气体吸收热量为12J
WAB=﹣12J
气体对外做功12J
答案第1页，共2页