第三章 热力学定律 复习与测试 （word版含答案）

第三章复习与测试
一、选择题（共14题）
1．卡诺循环是能体现热机工作时气缸内气体状态循环变化基本特性的理想循环，其循环过程如图所示。卡诺循环包含1、3两个等温过程和2、4两个绝热过程。气缸内气体可看作理想气体，关于卡诺循环，下列说法正确的是（　　）
A．过程1气体放热
B．过程2气体温度升高
C．过程3气体对外界做功
D．经完整循环过程时气体对外界做的功大于外界对气体做的功
2．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
3．在商场一些柜台前常见到一种气压凳（如图），它的高度可以调节且舒适性好。其原理结构简化模型就是一个气缸活塞模型，内部封闭一定质量氮气。如果有一个人坐上去，关于内部气体（理想气体，忽略与外界热交换）的说法正确的是（　　）
A．外界对气体做功，内能增加
B．气体对外界做功，内能增加
C．体积减小，压强增大，温度不变
D．体积减小，压强不变，温度升高
4．对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收80J的热量，则它的内能增大20J
B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少
C．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
D．热现象过程中不可避地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律
5．舰载机尾焰的温度超过1000℃，因此国产航母“山东舰”甲板选用耐高温的钢板。下列说法中正确的是
A．钢板是非晶体
B．钢板的物理性质是各向同性的
C．尾焰喷射到钢板上时，该处所有分子的动能都增大
D．发动机燃油燃烧产生的热量可以全部用来对舰载机做功
6．做功和热传递都可以改变物体的内能，以下说法正确的是（　　）
A．物体放出热量，内能一定减少
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能一定增加
D．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少
7．关于内能，以下说法正确的是（　　）
A．做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的
B．只要物体的温度不变，它的内能就不变
C．每个分子的内能等于这个分子的势能和动能的总和
D．焦耳通过大量实验提出了热和能的当量关系
8．如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A变化到状态（ ）
A．可通过等容变化实现
B．不可能经过体积减小的过程
C．气体一定从外界吸热
D．外界一定对气体做正功
9．泉城济南，以泉闻名。小张同学在济南七十二名泉之一的珍珠泉游览时，发现清澈幽深的泉池底部，不断有气泡生成，上升至水面破裂。气泡在泉水中上升过程中，以下判断正确的是（　　）
A．气泡对泉水做正功，气泡吸收热量
B．气泡对泉水做正功，气泡放出热量
C．泉水对气泡做正功，气泡吸收热量
D．泉水对气泡做正功，气泡放出热量
10．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上。若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（　　）
A．吸盘内气体压强增大
B．吸盘内气体分子的密度增大
C．吸盘内气体分子的平均速率增大
D．吸盘内气体要吸收热量
11．在夏季，自行车内胎如果充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂，暴晒过程中内胎容积几乎不变，关于这一现象以下说法中不正确的是（　　）
A．车胎爆裂是因为气体分子间斥力急剧增大的缘故
B．在爆裂前的过程中，气体温度升高，气体压强增大
C．在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加，分子热运动加剧
D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体对外做功，内能减少
12．下列说法错误的是（ ）
A．一定质量气体，在体积不变的情况下，它的压强与温度 t 成正比
B．气体在趋近绝对零度时，其体积趋于零
C．一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高1度，其压强增加
D．绝对零度是低温的极限，将来随着技术的发展，也不可能达到
13．下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子间距离比液体内部分子间距离大
D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
14．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，汽缸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不对外做功，分子平均动能不变
C．气体在向真空膨胀的过程中，气体体积增大，内能不变
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
二、填空题
15．某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度．
16．下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
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
17．如图所示为测量大气压强的实验装置，将一定质量的气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管两臂中的水银柱等高，烧瓶中气体体积为800 mL；现用注射器缓慢向烧瓶中注入200 mL的水，稳定后两臂中水银面的高度差为25 cm，不计玻璃管中气体的体积，环境温度不变。则
(1)大气压强p0= __________________(用“cmHg”做压强单位)
(2)此过程中外界对烧瓶内的气体_____(填“做正功”、“做负功”、“不做功”)，气体将_____(填“吸热”或“放热”)。
三、综合题
18．如图，一定质量的理想气体从状态变化到状态，已知在此过程中，气体吸收了的热量，则该过程中气体内能变化了多少？
19．如图a，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；
(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。
20．目前市场在售的玩具枪，各式各样，有些生产厂家为了经济利益，迎合少数不法分子的需求，生产超标违规玩具枪，这种违规产品存在很大安全隐患。按照公安部颁发的《枪支致伤力的法庭科学鉴定判据》（GA／T718—2007）的规定，对于不能发射制式弹药的非制式枪支，当所发射弹丸的枪口比动能EkS大于等于1.8J／cm2时，一律认定为枪支。所谓“枪口比动能”是指弹丸离开枪口时的动能与枪口横截面积的比值。现要对一支玩具气枪进行测试，先测得其枪管长度d=20cm，枪口截面积S=0.4cm2，所发射弹丸的质量m=3g。水平端着气枪从离地面高度h=1.8m处水平射击，弹丸在枪内高压气体推动下水平射出，弹丸击发时间极短，测得弹丸的水平射程L=18cm。不计空气阻力，高压气体膨胀过程质量不变，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m／s2。
(1)通过计算说明该玩具枪是否能被认定为枪支；
(2)求该玩具枪发射弹丸过程中，枪内高压气体减少的内能。
21．如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程（气体与外界无热量交换），其中B→C过程中内能减少900J．求A→B→C过程中气体对外界做的总功．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．过程1气体等温膨胀，内能不变，对外做功，吸收热量，故A错误；
B．过程2为绝热过程，气体不吸、放热，对外做功，内能减小，温度降低，故B错误；
C．过程3气体等温压缩，外界对气体做功，故C错误；
D．在完整循环过程中，由气体做功
可知气体做的功等于图线与横坐标包围的面积，1、2两个膨胀过程气体对外做功大于3、4压缩过程外界对气体做的功，因此气体对外界做的功大于外界对气体做的功，故D正确。
故选D。
2．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。
3．A
【详解】
AB．气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，内能增加，故A正确，B错误；
CD．气体被压缩，体积减小，根据理想气体状态方程可知，压强增大，由上分析可知气体的内能增大，温度升高，故CD错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．根据热力学第一定律知
ΔU＝W＋Q＝－100J＋80J＝-20J
它的内能减小20J，故A错误；
B．根据热力学第一定律
ΔU＝W＋Q
可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；
C．通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，故C错误；
D．能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律。故D正确；
故选D。
5．B
【详解】
A．钢板耐高温，有固定的熔点，是晶体，故A错误；
B．钢是多晶体，晶粒在空间排列相同，是各向同性，故B正确；
C．温度升高分子平均动能增大，并不是所有分子的动能都增大，故C错误；
D．自发状态下，热量不可能全部用来做功，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．物体放出热量，若外界对物体做更多的功，则内能增加，故A错误。
B．物体对外做功，如同时从外界吸收更多的热量，则内能增加，故B错误。
C．物体吸收的热量为Q，同时对外做功为W，如二者相等，则内能不变；若Q>W，则内能增加；若W>Q，则内能减少，故C错误。
D．物体放出热量，同时对外做功，则内能一定减少，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
A．做功和热传递在改变物体内能的实质不同，但效果上是等效的，故A正确；
B．内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，宏观上取决于温度和体积，物体温度不变，但体积变化导致分子势能发生变化，那么物体的内能就要变化，故B错误；
C．内能是一个宏观量，是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，故C错误；
D．焦耳通过大量实验提出了热和功的当量关系，故D错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．根据
= C（常数）
可得
p = T
由此可知A、B与O点的连线表示等容变化，直线AO斜率大，则A状态下气体体积小，即A状态体积小于B状态的体积，所以气体自状态A到状态B的过程中，体积必然变大，A错误；
B．由于具体气体变化的过程未知，故可能经过体积减小的过程，B错误；
CD．整个过程，气体体积增大，气体对外做负功，W为负值，从图中看出气体温度升高，所以Q必须为正数，即气体必须从外界吸热，因为体积变大，所以气体对外做功，C正确、D错误。
故选C。
9．A
【详解】
气泡上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，在上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，根据热力学第一定律可得，△U=W+Q知，气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。
故选A。
10．D
【详解】
ABC．吸盘内封闭了一定质量的理想气体，由图可知，吸盘内的气体体积变大，吸盘内气体分子的密度减小；温度不变，吸盘内气体分子的平均动能不变，平均速率不变；温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知，吸盘内气体压强减小，故ABC错误；
D．理想气体温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内气体要吸收热量，故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
A．气体分子间间距较大，分子力（斥力）可忽略不计，则车胎爆裂不是分子斥力的作用，故A符合题意；
B．自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，故B不符题意；
C．根据热力学第一定律，爆裂前气体吸热，内能增加，温度升高，分子的热运动加剧，故C不符题意；
D．突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故D不符题意；
故选A。
12．ABC
【详解】
A.一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，根据：
可知压强p与热力学温度T成正比，而：
T=t+273
故压强与温度 t不是成正比，故A错误,符合题意；
B.气体趋近于绝对零度时，已液化，气体实验定律已经不适用了，体积也不会趋近于零．故B错误,符合题意．
C.一定质量气体发生等容变化，由理定律定律得：
则有：
气体温度每升高1℃，压强就增加T温度时压强的倍，当0℃=273K，故气体温度每升高1℃，增加的压强等于它在0℃时压强的，故C错误,符合题意；
D.根据热力学第三定律可知，热力学温标的零K达不到，故D正确,不符合题意．
13．ACD
【详解】
A．等容过程中气体没有对外界做功，由热力学第一定律可知，吸收热量，气体内能一定增加，故A正确；
B．足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因，与气体的分子之间的作用力无关，故B错误；
C．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子容易脱离液体而进入气体，故表面层内的液体分子比较稀疏，分子间距离比液体内部分子间距离大，故C正确；
D．单位体积内的气体分子数越多，气体温度越高则分子速率越大，气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数就越多，宏观上表现为气体压强越大，故D正确。
故选ACD。
14．BCD
【详解】
ABC．气体在向真空膨胀的过程中，气体由左侧扩散到整个容器，所以体积变大，但右侧为真空，气体扩散过程没有阻力做功，所以，另外，绝热过程，，所以，内能不变，温度不变，分子平均动能不变，A错误，BC正确；
D．根据热力学第二定律，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，D正确。
故选BCD。
15． 低于 大于
【详解】
由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即，根据热力学第一定律可知：，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：
又，m为容器内气体质量
联立得：
取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界．
故本题答案为：低于；大于．
16． B C
【详解】
A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
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，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能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，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
17． 75 cmHg 做正功 放热
【详解】
（1）初始时，烧瓶中气体压强与大气压强相等，即，体积为，注入水后，烧瓶内气体压强为，体积为，由波意耳定律
解得，大气压强为
（2）此过程中，烧瓶中气体体积减小，故外界对烧瓶内气体做正功；由与气体温度不变，由热力学第一定律，气体放热。
18．增加了
【详解】
由题图可知， 气体从状态A变化到状态B的过程是等压膨胀过程， 外界对气体做功
根据热力学第一定律可知，密闭气体的内能变化量
即在此过程中密闭气体的内能增加了220J。
19．(1)175J；(2)变化量为-930J
【详解】
(1)压缩过程活塞对气体做的功
气体内能的变化量
(2)气体膨胀过程中气体对外界所做的功
气体内能的变化量
汽缸内气体在压缩过程中内能增加了175J，在膨胀做功过程中气体内能减少了930J。
20．(1)被认定为枪支；(2)2.15J
【详解】
(1)设弹丸离开枪口时的速度为v0，经时间t落地，有
解得
所以该玩具枪被认定为枪支。
(2)设弹丸在枪管内加速过程中，高压气体对弹丸做的功为W，枪内高压气体减少的内能为，有
由热力学第一定律得
解得
21．W=1500J
【详解】
由题意可知，过程为等压膨胀，所以气体对外做功为：
过程：由热力学第一定律得：
则气体对外界做的总功为：
代入数据解得： ．
答案第1页，共2页