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．下列说法中正确的是
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．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的分子数和温度有关
D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力的缘故
2．下列关于热力学第二定律的理解正确的是（　　）
A．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
B．从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是可能的
C．所有热过程都是从有序变为无序
D．熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性
3．下列说法正确的是（　　）
A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律
B．空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等
C．自发的热传导是不可逆的
D．不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为其违背热力学第一定律
4．下列说法正确的是（　　）
A．若分子势能增大，则分子间距离减小
B．自然界中热现象的自发过程不一定沿分子热运动无序性增大的方向进行
C．表面张力的方向与液面相切，并垂直于分界线
D．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体
5．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　）
A．如果气体绝热地自发向真空扩散，则扩散前后气体内能相同
B．气体可通过不断对外做功从而达到绝对零度
C．气体温度升高，每个分子速率一定增大
D．在完全失重的状态下，气体的压强为零
6．如图，一定质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．则在此过程中
A．气体温度一直降低
B．气体温度不变
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
7．下列说法错误的是（　　）
A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
B．干湿泡湿度计的示数差别越小，空气的相对湿度越小
C．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少
D．单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
8．下列说法中错误的是（ ）
A．毛细现象是液体的表面张力作用的结果，温度越高表面张力越小
B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似具有各向异性
C．饱和汽的压强称为饱和汽压，大小随温度和体积的变化而变化
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
9．下列说法中正确的是（ ）
A．分子之间的距离减小，分子势能一定增大
B．物体温度升高了，说明物体一定从外界吸收了热量
C．一定质量的0℃的水变成0℃的冰，其内能一定减少
D．物体从外界吸收热量的同时，外界对物体做功，物体的温度一定升高
10．电动打气筒的压缩机在一次压缩过程中，活塞对空气做了3.0×105J的功，同时空气的内能增加了5×104J，下列说法正确的是（　　）
A．空气从外界吸收的热量是0.5×105J
B．空气对外界放出的热量是2.5×105J
C．空气从外界吸收的热量是3.5×105J
D．空气对外界放出的热量是3.5×105J
11．关于热学知识，以下说法正确的是（　　）
A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．水黾可以停在水面上，是因为受到浮力的作用
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无则运动
D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下的饱和汽压相差越大，越利于蒸发
12．如图所示导热性良好的汽缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是(　　)
A．气体内能可能减少
B．气体会向外界放热
C．气体吸收的热量大于对外界所做的功
D．气体平均动能将减小
13．一定质量的理想气体（分子力不计），体积由V膨胀到V′。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则（　　）
A．W1>W2，Q1＜Q2，ΔU1>ΔU2 B．W1>W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2
C．W1＜W2，Q1=Q2，ΔU1>ΔU2 D．W1=W2，Q1>Q2，ΔU1>ΔU2
14．下列说法中正确的是( ）
A．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为N，则这种物体的分子体积为
B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生
D．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减小，但密度一定减小
15．一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p－T图像如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热量
B．b和c两个状态中，状态b下容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的平均次数较小
C．过程ab中气体一定吸热
D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
16．如P-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定质量理想气体的三个不同状态，下列说法正确的是___________。
A．状态1的温度与状态3的温度相同
B．该理想气体从状态2等压变化到状态3可能放出热量
C．状态1的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态2多
D．状态2的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态3少
E．状态2的每个气体分子单位时间内对容器壁的平均撞击力比状态3的小
二、填空题
17．封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A经B、C到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上，在A到D过程中，气体压强pA______pD（选填“>”，“=”或“<”），气体______（选填“吸收”或“放出”）热量
18．如图甲所示，内壁光滑、足够长的气缸静置在水平面上，气缸内接有一电阻丝，轻活塞与气缸封闭一定质量的理想气体。现给电阻丝通电对气体加热，测出几组气体体积V与对应温度T的值，作出图像如图乙所示。
（1）由状态a到状态b的过程中，气体的压强___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）已知大气压强p0=1×105Pa，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为___________J，若此过程中气体吸收热量500J，则气体的内能增加了___________J。
三、综合题
19．如图所示，一足够高的圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，气体的温度为T1．现在活塞上放置一个质量为2m的物块（图中未画出），活塞下降了0.2h达到稳定，气体温度为T2再通过气缸内的电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时活塞缓慢向上移动1.2h达到稳定，此时气体的温度为T3已知大气压强为P0．重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦和理想气体的重力势能．求：
(i)温度值t与t1的比值；
(ii)加热过程中气体的内能增加量．
20．一定质量的理想气体经历了如图所示的 A B C D A 循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A 状态的压强为1.2 105 Pa，求：
（1）B 状态的温度
（2）完成一个循环，气体与外界热交换的热量
21．某孵化设备制造厂出厂了一批鸡蛋孵化器，当孵化器内部的温度和相对湿度适合时能孵出小鸡。一次在检测孵化器内部性能时，工作人员往孵化器中加入一定质量的某种气体后密封，然后进行一系列操作使气体依次经历A→B→C→A的三个阶段。该过程的p-T图象可简化成下图。已知pA=0.8×105Pa，TA=300K，VC=0.12m3，TC=360K。孵化器中的气体可视为理想气体。求：
（1）pB的大小；
（2）若B→C过程中气体对外界做功2000J，则气体从A→B→C→A的整个过程中是吸热还是放热？吸收或者放出热量是多少。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
布朗运动“反应”液体分子的热运动，A错．气体体积增大时对外做功，但是没明确吸放热所以无法知道内能如何变化，B错．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体的流动性，D错．只有C正确．
2．D
【详解】
A．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变化，故A错误；
B．根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，使之全部变成功而不产生其他影响是不可能的，故B错误；
C．所有自发的热过程都是从有序变为无序，故C错误；
D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，则熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，但要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，故A错误；
B．空调工作时消耗的电能大于室内温度降低所放出的热量，故B错误；
C．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故C正确；
D．不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为其违背热力学第二定律，故D错误。
故选：C。
4．C
【详解】
A．当r＜r0时，分子势能增大，则分子间距离减小；当r＞r0时，分子势能增大，则分子间距离增大，故A错误；
B．根据热力学第二定律，自然界中热现象的自发过程一定沿分子热运动无序性增大的方向进行，故B错误；
C．表面张力产生的原因是由于表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，这时分子间的引力大于斥力；表面张力的方向是与液面相切，与分界线相垂直，故C正确；
D．浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的，液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩；水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
A．如果气体绝热，则
气体自发向真空扩散，不做功，则
根据热力学第一定律可知气体内能不变，故A正确；
B．通过任何方式都不可能使气体温度达到绝对零度，故B错误；
C．气体温度升高，则分子平均动能增大，但每个分子速率并不一定增大，故C错误；
D．气体压强是由于气体分子热运动撞击器壁形成的，在完全失重状态下，气体分子的撞击仍然存在，故气体的压强不为零，故D错误；
故选A。
6．C
【详解】
由图知气体的 PV一直增大，由PV/T=C知气体的温度一直升高，故AB错误．气体的体积增大，则气体一直对外做功，气体的内能一直增加，根据热力学第一定律△U=W+Q可知气体一直从外界吸热，故C正确．气体吸收的热量用于对外功和增加内能，故D错误．
7．B
【详解】
A．根据热力学第二定律，在外界的影响下物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故A正确；
B．干湿泡温度计的示数差别越小，空气越潮湿，相对湿度越大，故B错误；
C．一定质量的理想气体压强不变时，温度升高时，气体体积一定增大，则气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少，故C正确；
D．单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故D正确；
错误的故选B。
8．C
【详解】
试题分析：毛细现象是液体的表面张力作用的结果，温度越高表面张力越小，故A正确；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故B正确；饱和汽的压强只与温度有关，与体积无关，故C错误；利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，根据能量守恒定律得知可以将海水的一部分内能转化为机械能，故D正确．
9．C
【详解】
A、若分子间距大于平衡位置时，分子力表现为引力，分子间距离减小，分子势能一定减小；若分子间距小于平衡位置时，分子力表现为斥力，分子间距离减小，分子势能一定增大，故A错误；
B、物体温度升高了，说明物体可能从外界吸热或外界对物体做了功，故B错误；
C、一定质量的0℃的水变成0℃的冰的过程中要放出热量，其内能一定减少，故C正确；
D、物体从外界吸收热量的同时，外界对物体做功，则内能一定增大，但内能取决于温度和体积，故温度不一定升高，故D错误。
故选C．
10．B
【详解】
活塞对空气做了3.0×105J的功，故
空气的内能增加了5×104J，故
根据热力学第一定律，有
解得
即空气对外界放出的热量是2.5×105J，ACD错误，B正确。
故选B。
11．D
【详解】
A．自然界的宏观热过程都具有方向性，在任何一个自然过程中，一个孤立系统的总熵会不断增加，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误；
B．水黾可以停在水面上，是因为液体表面张力的缘故，故B错误；
C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，故C错误；
D．水蒸气的实际压强与饱和汽压相差越大，空气的相对湿度越小，越有利于水的蒸发，故D正确。
故选D。
12．C
【详解】
气体等压膨胀，根据理想气体状态方程知T升高；
A．理想气体的内能只与温度有关，温度升高则内能增大，故A错误；
B．体积增大，则气体对外界做功，又内能增加，根据热力学第一定律知气体一定吸热，故B错误；
C．由前面分析知气体吸热，即Q＞0，气体对外界做功即W<0，根据热力学第一定律
△U=Q+W＞0
得Q＞W，故C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体平均动能将增大，故D错误。
故选C。
13．B
【详解】
气体体积由V膨胀到V′，由
可判断出，在等压变化中，因为压强不变，则气体对外做功
因为气体膨胀，所以温度升高，气体的内能增加，所以ΔU1>0，气体吸热；在等温变化中，气体内能不变，即ΔU2=0，所以
因为气体膨胀，对外做功，所以吸收的热量等于对外做的功，W2=Q2，且因为气体膨胀，压强减小，所以气体对外做功
则有
由
可得
故ACD错误，B正确。
故选B。
14．BD
【详解】
A．只有对固体或液体，可根据V0=求物体分子的体积，对于气体，由于分子间距较大，不能用V0=求气体分子的体积，故A错误；
B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，分子势能最小，故B正确；
C．自然界一切过程能量都是守恒的，符合能量守恒定律的宏观过程不一定能自然发生，还要遵守热力学第二定律才能发生，故C错误；
D．一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少，由于气体的体积增大，所以密度一定减小，故D正确。
故选BD。
15．CD
【详解】
A．过程ca中压强不变、体积减小，外界对气体做功，由
可知，温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，外界对气体所做的功小于气体所放的热量，A错误；
B．过程bc中温度不变、压强减小，可知体积增大，可知，b和c两个状态中，状态c下容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的平均次数较小，B错误；
C．图线ab为等容线，故过程ab中体积不变，温度升高，内能变大，由热力学第一定律可知，气体一定吸热，C正确。
D．a、b和c三个状态中，状态a的温度最低，故分子的平均动能最小，D正确。
故选CD。
16．ACE
【详解】
A．由理想气体状态方程可知
得
故A正确；
B．想气体从状态2等压变化到状态3体积变大，温度升高，内能增大，由于体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故B错误；
C．状态1和状态2的体积相同，且状态1的压强比状态2的压强大，状态1的温度更高，则状态1的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数比状态2多，故C正确；
DE．状态2和状态3的压强相同，状态3的体积更大，且状态3的温度更高，状态2气体分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，状态3气体分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大。故在状态2单位时间内撞击器壁单位面积的分子数大于状态3单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，故D错误，E正确。
故选ACE。
17． = 吸收
【详解】
由图示图象可知，从A到D过程V与T成正比，气体压强不变，pA= pD，温度升高，内能增大，体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。
18． 不变 150 350
【详解】
（1）根据理想气体状态方程可得
由状态a到状态b的过程中，由图乙知图线的斜率不变，则气体的压强不变。
（2）依题意，可知封闭气体为等压变化，已知大气压强p0=1×105Pa，则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为
若此过程中气体吸收热量500J，根据热力学第一定律可得，气体的内能增加了
19．（1）（2）Q-1.2h（p0S+3mg）
【详解】
试题分析：（1）设开始时气体的压强为P1，对活塞由平衡条件得：P1S=mg+P0S
则：…①
在活塞上放置2m的物块稳定后，设气体的压强为P2，则：P2S=（m+2m）g+P0
所以：…②
由理想气体的状态方程：
联立得：
（2）加热过程中气体对外做功为：W=（p0S+3mg）△h=（p0S+3mg） 1.2h
由热力学第一定律知内能的增加量为：△U=Q-W=Q-1.2h（p0S+3mg）
20．①600K ②180J
【详解】
①理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变，根据盖 吕萨克定律有
代入数据解得
②理想气体从A状态到B状态的过程中，外界对气体做功：
解得
W1=-120J
气体从B状态到C状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有
解得
pC＝3.0×105Pa
从C状态到D状态的过程中，外界对气体做功
W2=pC（VC-VD）
解得
W2=300J
一次循环过程中外界对气体所做的总功为
W=W1+W2=-120+300=180J
理想气体从A状态完成一次循环，回到A状态，始末温度不变，所以内能不变。根据热力学第一定律△U=W+Q解得
Q=-180J
故完成一个循环，气体对外界放热180J。
21．（1）；（2）吸热，400J
【详解】
（1）由图可知， B→C为等温变化，则有
TB=TC=360K
C→A为等压变化，则有
A→B为等容变化，根据查理定律可得
解得
（2）B→C为等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
则有
C→A为等压过程，体积减小，外界对气体做功为
则气体从A→B→C→A的整个过程中，根据热力学第一定律可得
代入数据，解得
则整个过程中是吸热，吸收的热量是400J。
答案第1页，共2页