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16题）
1．随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深，可持续能源的开发和利用，已成为人类社会可持续发展的重要前提之一。以下关于能源开发和利用的认识，正确的是（　　）
A．地球上的能源是取之不尽，用之不竭的
B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面
C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D．能源的利用过程是可逆的
2．作为新型燃料，从环保的角度来看，氢气具有的突出特点是（　　）
A．氢气存在自然界里 B．氢气轻且便于携带
C．氢气燃烧污染较小 D．氢气燃烧发热量高
3．下列说法中正确的是（ ）
A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体
B．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
C．有大量分子参与的宏观过程具有方向性
D．第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制成
4．以下说法中正确的是
A．气体温度达到绝对零度时，体积趋近于零
B．利用分子永不停息的运动可以制造永动机
C．相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能
D．能量耗散表明，有些转化过程中能量是不守恒的
5．关于物体的内能变化，以下说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体吸收热量，同时对外做功，内能一定不变
6．一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中p﹣V图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．由A到B的过程中，气体放出热量 B．由B到C的过程中，气体吸收热量
C．由C到D的过程中，气体的内能减少 D．由D到A的过程中，气体对外做功
7．关于以下四幅图有关说法中正确的是（　　）
A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度小于T
B．图丁中由于液体浸润管壁，管中液体能上升到一定高度，利用此原理想把地下的水分引出来，就用磙子压紧土壤
C．图丙为同一气体在0℃和100℃两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线，两图线与横轴所围面积不相等
D．图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现的越明显
8．关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．水分子的内能比冰分子的内能大
B．物体所处的位置越高分子势能越大
C．一定质量的0℃的水结成的0℃冰，内能一定减少
D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能
9．一定质量理想气体经历一个循环过程的图像如图所示，该循环是由两个绝热过程和两个等容过程组成，a状态为起始状态。对于该循环，下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态b和c时内能一定相等
B．一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量
C．过程中，外部对气体做的功大于气体内能的增加量
D．过程中外界对气体做的功大于过程中气体对外界做的功
10．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再回到状态a，其中，为等温过程，为等容过程，下列说法正确的是（ ）
A．过程，气体和外界无热交换
B．过程，气体分子的速率均保持不变
C．过程，气体内能减小
D．过程外界对气体做的功与过程气体对外做功相等
11．下列说法中正确的是
A．物体吸热后温度一定升高
B．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和
D．布朗运动是悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
12．下列例子中，通过热传递改变物体内能的是（　　）
A．火炉将水壶中的水煮开
B．汽车紧急刹车时轮胎发热
C．压缩气体放气后温度降低
D．擦火柴，火柴就燃烧
13．如图所示的容器中, A，B处各有一个可自由移动的活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定,A，B的底部由带阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热,原先A中水面比B中高,打开阀门,使A中的水逐渐向B中流,最后达到平衡,在这个过程中( )
A．大气压力对水做功,水的内能增加
B．水克服大气压力做功,水的内能减少
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
14．一定质量理想气体的压强P与热力学温度T的变化图象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量
B．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加
C．B→C的过程中，气体体积增大，对外做功
D．B→C的过程中，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加
15．下列说法正确的是___________
A．雨后荷叶上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果
B．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力
C．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
D．在一定条件下晶体和非晶体可以相互转化
E．热量可以从低温物体传到高温物体
16．关于物体的内能，下列叙述中正确的是（ ）
A．1g 00C的水的内能比1g 00C的冰的内能大
B．电流通过电阻后发热，它的内能增加是通过“做功”实现的
C．气体膨胀，它的内能一定减少
D．对气体加热，其温度一定会升高
二、填空题
17．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度关系T如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏伽德罗常数为NA．
（1）由状态A变到状态D过程中 ___________
A．气体从外界吸收热量，内能增加
B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大
D．气体的密度不变
（2）在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体______（选“吸收”或“放出”）热量_____J．
（3）在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？_____该气体的分子数为多少？_____
18．如图所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在B点，则活塞停在B点时缸内封闭气体的压强为 ______________，在该过程中，缸内气体______（填“吸热”或“放热”）．（设周围环境温度保持不变，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g）
19．一定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，其图像如图。过程ab中气体__________（选填“吸热”、“放热”或“既不吸热也不放热”）；a、b和c三个状态中，_______状态分子的平均动能最小；b状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数________（选填“大于”、“小于”或“等于”）c状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数。
综合题
20．如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸.高度为L、底面积为S，缸E内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体，温度为热力学温标时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为．已知重力加速度为g，大气压强为，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦．
(1)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸的过程中，
a.写出缸内气体的状态参量(P，V，T)中不变量
b.内气体的温度至少要升高到多少
(2)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？
(3)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？
21．如图所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声．在27℃时，下端封闭的空气柱长为L1=20cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L2=10cm，管内水银柱的重量为G=10N，横截面积为S=1cm2，大气压强P0=1.0×105Pa，问：
①当温度达到多少时报警器会报警？
②如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20J，则空气柱的内能增加了多少？
22．如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：
（1）容器中气体的压强；
（2）这段时间内气体的内能增加了多少？
（3）这段时间内气体的温度升高了多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．地球上的能源不是取之不尽，用之不竭的，故A错误；
B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面，故B正确；
C．提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放量，故C错误；
D．能源的利用过程是不可逆的，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
ABCD．氢气燃烧生成物是水，所以对环境污染较小，ABD 错误C正确。
故选C。
3．C
【详解】
A、不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，但在引起其他方面的影响时，可以使热量从低温物体传到高温物体，故A错误；
B、自然中的宏观过程既要满足能量守恒又要满足热力学第二定律，故B错误;
C、根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故大量分子参与的宏观过程具有方向性，故C正确；
D、第二类永动机违背了热力学第二定律，第一类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律，故D错误．
4．C
【详解】
A．根据理想气体状态方程：PV=CT，气体温度趋近于绝对零度时，可能是压强P趋近于零，故A错误；
B．第一类永动机违背能量守恒定律；第二类永动机违背热力学第二定律，则永动机是不能制造出来的，选项B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，则相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能，选项C正确；
D．能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，选项D错误；故选C.
5．C
【详解】
A．物体吸收热量，若物体对外界做的功大于吸收的热量，其内能减小，A错误；
B．物体对外做功，如同时从外界吸收的热量，则内能不一定减少，B错误；
CD．物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，D错误C正确。
故选C。
6．C
【详解】
A．由A到B的过程中，气体体积增大，温度升高，所以体积对外做功，内能增加，根据热力学第一定律，气体要吸热。A错误；
B．由B到C的过程中，气体体积不变，温度降低，所以气体不做功，内能减少，根据热力学第一定律，气体放热。B错误；
C．由C到D的过程中，气体温度降低，内能减少。C正确；
D．由D到A的过程中，气体体积不变，所以气体不做功。D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体不对外界做功也没有热传递，所以气体的最终温度等于T，A错误；
B．图丁中由于液体浸润管壁，管中液体能上升到一定高度，利用此原理想把地下的水分引出来，就用磙子压紧土壤，有利于毛细想象的发生，B正确；
C．图像的面积代表各个速率区间的分子数占总分子数的百分比的总和，即100％，所以两图线与横轴所围面积相等，C错误；
D．图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的平衡性表现的越明显，D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．分子内能和温度，质量等因素有关，所以水分子的内能不一定比冰分子的内能大，A错误；
B．物体所在的位置越高，所具有的重力势能可能大，但分子势能不一定大，分子势能和分子间的作用力有关，B错误；
C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰需要释放热量，而温度不变，所以内能一定减小，C正确；
D．内能与宏观运动无关，运动物体的内能不一定大于静止物体的内能，故D错误；
故选C。
9．B
【详解】
A．从b到c体积不变，压强变大，则温度升高，则气体内能增加，选项A错误；
BD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，a→b过程中外界对气体做的功小于c→d过程中气体对外界做的功，可知图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变化为零，则△W=△Q，则整个过程中气体吸热，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，故B正确，D错误；
C．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功W＞0，Q=0，根据热力学第一定律，可知△U=W，即外界对其做的功全部用于增加内能，故C错误；
故选B。
10．C
【详解】
A．过程，气体发生的是等温变化，内能不变，此过程中，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，A错误；
B．过程，温度不变，气体分子的平均速率不变，但每一个气体分子的速率不断变化，B错误；
C．过程，气体的体积不变，压强减小，则温度降低，故内能减小，C正确；
D．图线与横轴所围的面积为气体做功的大小，因此过程外界对气体做的功小于过程气体对外做功，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A项：由热力学第一定律可知，物体吸热后温度不一定升高，还与做功情况有关，故A错误；
B项：气体的压强跟单位体积的气体分子数和分子的平均速率有关，则单位体积的气体分子数增加，气体的压强不一定增大，故B错误；
C项：物体的内能是指物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确；
D项：布朗运动是由于液体分子的无规则运动对固体微粒碰撞的冲力不平衡引起的，故D错误．
12．A
【详解】
A．火炉将水壶中的水煮开，是通过热传递改变水内能，故A正确；
B．汽车紧急刹车时轮胎发热是通过摩擦做功改变物体内能，故B错误；
C．压缩气体放气后温度降低是通过气体对外做功使自身内能减小，故C错误；
D．擦火柴，火柴就燃烧是通过摩擦做功使物体内能增大，故D错误。
故选A。
13．D
【详解】
打开阀门K后，据连通器原理，最后A、B两管中的水面将相平，如下图所示：
即A中水面下降，B中水面上升；设A管截面积为S1，水面下降距离为h1，B管截面积为S2，水面上升距离为h2，由于水的总体积保持不变，则有S1h1=S2h2，A管中大气压力对水做的功：W1=p0S1h1，B管中大气压力对水做的功：W2=-p0S2h2，大气压力对水做的总功：W=W1+W2=p0S1h1-p0S2h2，因为S1h1=S2h2，所以W=0，即大气压力对水不做功；由于水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加．故D正确，ABC错误．
14．AD
【详解】
A．由图示图象可知，A→B过程气体体积不变而温度升高，可知气体没有对外做功；根据热力学第一定律
可知，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量。故A正确；
B．由图示图象可知，A→B过程气体体积不变而温度升高，可知气体没有对外做功，故B错误；
C．由图示图象可知，B→C过程气体温度不变而压强升高，由玻意耳定律
可知，气体体积减小，外界对气体做功。故C错误；
D．由图示图象可知，B→C过程气体温度不变而压强升高，根据压强的微观意义可知，气体分子与容器壁每秒碰撞的次数增加。故D正确。
故选AD。
15．ADE
【详解】
夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，故A正确；不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力，故B错误；温度相同的氢气和氧气，分子平均动能一定相同，氢气分子的质量小于氧气分子的质量，故氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故C错误；晶体和非晶体没有一定的界限，在一定条件下晶体和非晶体间可以相互转化，故D正确；根据热力学第二定律：自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性；在一定的条件下热量可以从低温物体传到高温物体．故E正确；
16．AB
【详解】
试题分析：1g 00C的水比1g 00C的冰，二者的质量相等，温度相等增，但是由水变成冰时要放出热量，故1g 00C的水的内能比1g 00C的冰的内能大，选项A正确；电流通过电阻后发热，它的内能增加是通过电流“做功”来实现的，选项B正确；气体膨胀，对外做功，但是它的内能不一定减少，因为还可能吸收热量，对气体加热，它吸收热量，但如果它对外做功，则其温度不一定会升高，选项CD错误．
17． AB 吸收 14 2T0
【详解】
（1）A．气体由状态A变到状态D过程中，温度升高，内能增大；体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律分析得知，气体从外界吸收热量．故A正确；
B．由图看出气体的体积增大，由图看出，两个状态的V与T成正比，由气态方程=C分析得知，两个状态的压强相等，体积增大时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少．故B正确；
C．气体温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大．故C错误；
D．气体的质量一定，体积增大，则密度减小．故D错误。
故选AB。
（2）气体对外做功为5J，则W=-5J，内能增加9J，则△U=9J，由热力学第一定律△U=W+Q得Q=14J，即吸热14J。
（3）A→D，由气体状态方程
=C
得
TD=2T0
分子数为
18． 吸热
【详解】
当活塞到B点时，活塞处于平衡状态，所以:
所以
由热力学第一定律，过程中活塞对外做功，并且温度保持不变，所以需要从外界吸热．
19． 吸热 a 大于
【详解】
由图像知，过程中气体做等容变化，压强变大，温度升高，气体不做功，但内能增加，即
，
根据热力学第一定律
可得
故气体在这一过程中吸热；
过程中气体做等温变化，所以可知
温度是分子平均动能的标志，故可知a状态分子平均动能最小。
从中气体做等温变化，b、c两个状态分子平均动能相同，但由于压强变小，体积变大，单位体积内分子数减少，所以根据压强的微观解释可知，单位时间内容器壁单位面积b状态受到气体分子撞击的次数大于c状态单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数。
20．（1）a. 压强p不变；b. （2）（p0S-mg）（L-L0）；（3）△U+（p0S-mg）（L-L0）；
【详解】
（1）a.从开始升温到活塞刚要脱离汽缸的过程中，气体的压强p不变；
b.气体等压变化，由盖吕萨克定律得：，
解得：；
（2）对活塞，由平衡条件得：mg+pS=p0S，
气体做功：W=Fl=pSl=pS（L-L0），
解得：W=（p0S-mg）（L-L0）；
（3）由热力学第一定律得：△U=W+Q，
气体吸收的热量：Q=△U+（p0S-mg）（L-L0）；
21．①T2=450K ②ΔU=18J
【详解】
（1）过程为等压变化，由
得
，
（2）气体对外做功
由热力学第一定律
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）活塞静止，处于平衡状态，由平衡条件得：
容器中气体压强为
（2）活塞缓慢上升，气体等压变化，故气体对外做功为
由热力学第一定律可知，气体内能增量为
（3）由盖吕萨克定律可得
解得
故气体温度升高了
答案第1页，共2页