双基限时练(十六) 热力学第二定律的微观解释
能源和可持续发展
1．(多选题)关于“温室效应”，下列说法正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B. 石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C. “温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化
D. “温室效应”使得土壤酸化
解析 “温室效应”的产生是由于石 ( http: / / www.21cnjy.com )油和煤炭等燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升，两极冰雪融化，海面上升，故B、C选项正确．
答案 BC
2．(多选题)关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )
A．在任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减小
B．一切自然过程总是沿着分子运动无序性减小的方向进行
C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．热力学第二定律也叫熵增加原理
解析 由热力学第二定律可知，A、D选项正确．
答案 AD
3．下列说法中正确的是( )
A．机械能和内能之间的转化是可逆的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
解析 热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B选项错误；微观态越多越无序，故D选项正确．
答案 D
4．(多选题)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是( )
A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒，能源是取之不尽，用之不竭的
C．在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机，加强环境保护的主要途径
解析 由于能量的耗散，使得能利用的能源越来越少，故B选项错误．
答案 ACD
5．(多选题)下列关于熵的说法中正确的是( )
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
答案 AD
6．(多选题)倒一杯热水，然后加入适量的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是( )
A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的
B．溶解过程是有序向无序转变的过程
C．结晶过程是有序向无序转变的过程
D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响
答案 BD
7．(多选题)下列说法正确的是( )
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
解析 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误．大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误．
答案 AD
8．(多选题)以一副扑克牌为例，下列关于有序和无序、宏观态和微观态的认识中不正确的是( )
A．按黑桃、红桃、草花、方块的顺序，而且从大到小将扑克牌排列起来，扑克牌这时是有序的
B．将扑克牌按偶数和奇数分成两部分，扑克牌是无序的，每部分内部是有序的
C．一副扑克牌，这就是一个宏观态，将牌洗动一次就是一个微观态
D．一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分，这是一个宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，它是该宏观态对应的一个微观态
解析
选项 个性分析 综合点评
A正确 扑克牌的排列是有确定规则的，是有序的 规定了某个规则，就规定了一个“宏观态”，符合这个规则的就是有序，破坏了这个规则，则原有“宏观态”改变
B错误 按偶数和奇数分成两部分，是有序的，内部是无序的
C正确 一副扑克牌是一个系统，是一个宏观态 ( http: / / www.21cnjy.com )，洗动一次，该状态为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态；奇偶分开是一种宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，原宏观态被破坏
D错误
答案 BD
9．柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
解析 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低．故B正确．
答案 B
10．凡是能提供某种形式能量的物质，或是物质各种各样的运动，统称为能源，下面是一组关于能源的问题，请完成下列题目．
(1)“能源分类的相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是 ( )
A．煤炭、石油、天然气
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、生物质能
D．地热能、海洋能、核能
(2)煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能源
D．污染环境的能源
(3)煤、石油、天然气和生物质能资源的能量形成和转换利用过程基本上是( )
A．太阳辐射能→化学能→热能
B．太阳辐射能→机械能→电能
C．生物质能→电能→化学能→热能
D．太阳辐射能→机械能→化学能
答案 (1)C (2)C (3)A
11．在上海市青少年校外活动营地“东 ( http: / / www.21cnjy.com )方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验．某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；(b)盛水塑料袋一个；(c)温度计一个；(d)玻璃板一块(约1 m2)．如图所示．
(a) (b) (c) (d)
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在下图中．
如果已知水的比热容c，被水吸收的热 ( http: / / www.21cnjy.com )量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝ cmΔt，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、Δt外，还应测量的物理量是________，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：_______________________________________________.
答案 实验图示如下：
时间T(或t)
产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收(或水吸收的太阳能还有一部分损失等)
12．据《中国环境报》报道：从一份简单 ( http: / / www.21cnjy.com )科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元．为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规．
在英国进行的一项研究结果表明：高 ( http: / / www.21cnjy.com )烟囱可有效地降低地面SO2浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多．
请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径．
答案 这种做法不可取．建 ( http: / / www.21cnjy.com )设高烟囱只能降低地面SO2的浓度，不能从根本上降低大气中SO2的浓度．控制酸雨的途径主要有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源．
13．一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随 ( http: / / www.21cnjy.com )后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的 ②全是咸的 ③1甜4咸 ④4甜1咸，这是四种不平衡的宏观态 ⑤2甜3咸 ⑥3甜2咸，这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，则：
(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．
(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？
答案 (1)宏观态对应的微观态个数
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)相对平衡的宏观态出现的概率为：
P＝＝.双基限时练(十五) 热力学第二定律
1．第二类永动机不可能制成，是因为( )
A．违背了能量的守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转化为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
1．(多选题)下列过程具有方向性的是( )
A．热传导过程
B．机械能向内能的转化过程
C．气体的扩散过程
D．气体向真空中的膨胀
解析 这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律的基本内涵，它们都是不可逆的，具有方向性．
答案 ABCD
2．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是( )
A．违反了能量守恒定律
B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能
C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D．以上各项说法均不正确
解析 机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现．
答案 C
3．(多选题)关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A．有可能达到80%
B．有可能达到100%
C．有可能超过80%
D．一定能达到100%
解析 由热力学第二定律可知热机的效率不可能达到100%，故A、C选项正确．
答案 AC
4．(多选题)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热传递过程是不可逆的，但功转变为热是可逆的
B．一切涉及热现象的实际的宏观过程都是不可逆的
C．热量可以从低温物体传到高温物体
D．热力学第二定律可以表述为第二类永动机是不可能造成的
解析 由热力学第二定律可知，热 ( http: / / www.21cnjy.com )传递和能量的转化都是具有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但热量不会自发地从低温物体传给高温物体，功和热的转变也具有方向性，做功过程可以把全部机械能转变为内能，但热机不可能把它得到的内能全部转化为机械能；可以说，一切涉及热现象的实际的宏观过程都是不可逆的，所以选项B正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，有外界影响热量可以由低温物体传给高温物体，故选项C正确；选项D也正确．
答案 BCD
5．(多选题)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( )
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米的空隙中，而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不能自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而运动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
解析 热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A选项不属于热现象，故A选项错误．
答案 BCD
6．(多选题)下图为电冰箱的工作原理示意图． ( http: / / www.21cnjy.com )压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
解析 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式的能转化规律，是能量守恒和转化定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确， D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确．
答案 BC
7．下列说法正确的是( )
A．机械能全部变成内能是不可能的
B．第二类永动机不可能制造 ( http: / / www.21cnjy.com )成功是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式
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．从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是不可能的
解析 机械能可以全部都转化 ( http: / / www.21cnjy.com )为内能，A错；第二类永动机不违反能量守恒，不可能制成的原因是机械能与内能的转化具有方向性，内能不会全部转化为机械能，同时不引起其他变化，B错；热量在一定条件下可以从低温物体传向高温物体，C错．
答案 D
8．(多选题)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )
A．没有冷凝器，只有单一热源，能够从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机
B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能
D．第二类永动机不可能制成，说明了机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
解析 根据第二类永动机的定义可知A选项正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，故B选项错误；机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，故C选项错误，D选项正确．
答案 AD
9．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
解析 热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，对于机械能和内能的转化所具有的方向性也是存在的，故B正确．
答案 B
10．关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律
B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律
C．热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果
D．由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义
解析 热力学第二定律是一个经验定律， ( http: / / www.21cnjy.com )它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的，它揭示了宏观过程的方向性，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．
答案 B
11．热力学第二定律常见的表述有以下两种：
第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；
第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出 ( http: / / www.21cnjy.com )的示意图；外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________________________________________________________．
甲 乙
解析 从高温物体向低温物体传递热量是通过热机的物质来完成的，所以外界对物体做功；反过来从高温物体向低温物体传递热量，热机应对外界做功．
答案 如图所示 一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
12．一种冷暖两用型空调，铭牌标注 ( http: / / www.21cnjy.com )：输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h.这样，该空调在制热时，每消耗1 J电能，将放出3 J多热量，是指标错误还是能量不守恒？
答案 都不是．空调制冷(制热)靠压缩机做功，从室内(室外)吸收热量放到室外(室内)．在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，完全可以大于电能消耗．这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律．
13．用两种不同的金属丝组成一个回 ( http: / / www.21cnjy.com )路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如下图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象，这一实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况．
解析 温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，不违反热力学第二定律．
答案 不违反．热水温度降低，冷水温度升高．转化效率低于100%单元测评(四) 热力学定律
(时间：90分钟 满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)
1．下列实例说明做功改变系统内能的是( )
A．热水袋取暖
B．用双手摩擦给手取暖
C．把手放在火炉旁取暖
D．用嘴对手呵气给手取暖
解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确．
答案：B
2．有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大．在小气泡上升的过程中( )
A．由于气泡克服重力做功，则它的内能减少
B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加
C．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加
D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减少
解析：在小气泡上升的过程中，重力和浮力的合力对气泡做功，或者气泡克服重力做功，它只能改变气泡的机械能，而不影响气泡内气体的内能，故A、B错；在上升的过程中，气泡内气体膨胀而对外界做功，使它的内能减少，故C错误，D正确．
答案：D
3．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程( )
A．有的只遵守热力学第一定律
B．有的只遵守热力学第二定律
C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律
D．所有的都遵守热力学第一、第二定律
解析：热力学第一、第二定律是热力学的基本定律对所有涉及热现象的宏观过程都成立．故选项D正确，A、B、C错误．
答案：D
4．(多选题)关于热力学第二定律的理解，下列正确的是( )
A．宏观与热有关的自发的物理过程都是不可逆的
B．所有热过程都是从有序变为无序
C．熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性
D．热运动是一种最无序的运动，内能是最无 ( http: / / www.21cnjy.com )序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能100%全部转变为机械能且不能引起其他变化
答案：ACD
5．(多选题)下列关于热机的说法中，正确的是( )
A．热机是把内能转化成机械能的装置
B．热机是把机械能转化为内能的装置
C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能
D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能
解析：由热机的定义可知A正确，B错误．内燃 ( http: / / www.21cnjy.com )机工作时内能的损失有多种途径，所以内燃机不可能把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能，故D选项正确，C选项错误．
答案：AD
6．下列说法正确的是( )
A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C．电流的能不可能全部转化为内能
D．热量不可能从低温物体传到高温物体
解析：由ΔU＝W＋Q可知，A错误；第二类永 ( http: / / www.21cnjy.com )动机违背了热力学第二定律，所以制造不出来，B正确；电流通过电阻做功电能可以全部转化为内能，C错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，D错误．
答案：B
7．(多选题)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，必须对物体做功或向它传递热量
B．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
C．不可能使热量从低温物体传向高温物体
D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
解析：内能的改变可以通过做 ( http: / / www.21cnjy.com )功或热传递进行，故A对；在引起其他变化的情况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，B对；在引起其他变化的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，C错；涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D对．
答案：ABD
8．(多选题)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( )
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
解析：热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象，A错；由热力学第二定律可知B、C、D正确．
答案：BCD
9．关于物体内能变化的说法，正确的是( )
A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加
C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加
D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变
解析：晶体在熔化过程中要吸热，却没有对 ( http: / / www.21cnjy.com )外做功，故内能增加，A错误．一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，内能不一定增加，故B错误．物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C正确．物体体积不变，温度可以改变，内能随之变化，D错误．
答案：C
10．采用绝热(即不交换热量)的方式使一定量的气体由初态A变化至终态B.对于不同的绝热方式，下面说法正确的是( )
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有热的传递
D．以上三种说法都不对
解析：初态A和终态B的内能的变化是相同的，而Q＝0，所以不管什么过程，对气体所做的总功都是相同的．
答案：B
11．隔板将绝热的气缸分为A、B两部分，A内充有气体，B内为真空(如图甲)．现把隔板抽去， A中的气体自动充满整个容器(如图乙)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动
B．自由膨胀前后，气体的压强不变
C．自由膨胀前后，气体的温度不变
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分
解析：自由膨胀时，气体并不对外做功，绝热容器又没有做功过程，所以内能不变，则气体的温度保持不变．
答案：C
12．如图所示，厚壁容器的一端通过 ( http: / / www.21cnjy.com )胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞．用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器后( )
A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
解析：根据功是能量转化的量度，对外做了多少功，就意味着转化了多少能量．本例中由于是厚壁容器，打开卡子后，气体迅速膨胀，这样的过程可以当作绝热过程，或者还没有来得及进行热交换．由此判断，转化的应是系统的内能，即对外做功，系统的内能减少，温度降低．选C.
答案：C
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、计算题(本题有4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)如图所示，绝热隔板 ( http: / / www.21cnjy.com )S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，S与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用可忽略不计．现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态．试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？
答案：气缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，压强增大，体积增大，内能增大；(5分)
a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大．(5分)
14．(12分)一定质量的理想气体，在经过等压膨胀、等容降温、等压压缩、等容升温四个过程后回到初始状态，它是吸热还是放热？
解析：解法一：由于一定质量的理想气体的内能是否变化决定于温度是否发生了变化，所以经过一个循环后回到初始状态，内能不变，即ΔU＝0.由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，它是吸热还是放热，取决于外界对它的做功情况．以下对在每个过程中外界对气体做功W的情况逐个分析：
等压膨胀：气体压强为p1，体积增大了ΔV1，则
W1＝－p1ΔV1；(2分)
等容降温：体积不变，所以W2＝0.(2分)
等压压缩：气体压强为p2，体积减小了ΔV2，则
W3＝p2ΔV2.(2分)
等容升温：体积不变，所以W4＝0.(2分)
外界对气体做的总功为
W＝W1＋W2＋W3＋W4＝－p1ΔV1＋p2ΔV2(2分)
由于p1>p2，ΔV1＝ΔV2，所以W<0，
代入ΔU＝W＋Q得Q>0，即气体吸热．(2分)
解法二：用图线直观地反应气体的状态变化．对本题作p V图线如图所示，气体从A状态经过一个循环回到状态A.由p V图线可以看出，在等温膨胀过程A B中，气体对外做的功等于矩形ABFE的面积；在等压压缩过程C D中，外界对气体所做的功等于矩形CDEF的面积．整个循环气体对外做的功等于矩形ABCD的面积．气体内能不变，对外做功，必然吸热．而且气体所吸收的热量也等于矩形ABCD的面积．
答案：见解析
15．(14分)空气压缩机在一次压缩中，活塞 ( http: / / www.21cnjy.com )对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？
解析：选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.(4分)
由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，(4分)
代入上式得
Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J．(4分)
负号表示空气向外界释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J．(2分)
答案：5×104 J
16．(16分)某同学为测 ( http: / / www.21cnjy.com )量地表植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一面积为0.1 m2的水盆盛6 kg的水，经太阳垂直照射15 min，温度升高5 ℃，若地表植物每秒接收太阳能的能力与水相等，试计算：
(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
(2)若绿色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少氧气？(1公顷＝104 m2)
解析：据水升温吸收的热量，便可求出单位面积单位时间吸收的太阳能，进而可求出每公顷绿地每秒放出的氧气．
(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
P＝＝ J/(m2·s)
＝1.4×103J/(m2·s)．
(2)氧气的体积为V＝×0.05 L＝700 L.
答案：(1)1.4×103 J/(m2·s)(8分)
(2)700 L(8分)双基限时练(十三) 功和内能 热和内能
1．(多选题)用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是( )
A．搓搓手会感到手暖和些
B．汽油机气缸内被压缩的气体
C．车刀切下的炽热的铁屑
D．物体在阳光下被晒热
答案 ABC
2．物体获得一定初速度后，沿着粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统( )
A．机械能守恒
B．动能与内能之和守恒
C．机械能和内能都增加
D．机械能减少，内能增加
2．(多选题)对于热量、功和内能三者的下列说法中正确的是( )
A．三者单位相同，物理意义相同
B．热量和功是内能的量度
C．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定
D．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传热100 J
解析 热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理 ( http: / / www.21cnjy.com )意义有本质区别，A错．热量和功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，C对，B错．对一个绝热过程ΔU＝W＝100 J，对一个单纯热传递过程ΔU＝Q＝100 J，D对．
答案 CD
3．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有( )
A．热水的内能比冷水的内能多
B．温度高的物体其热量必定多，内能必定大
C．在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等
D．热量是热传递过程中内能转移的量度
解析 物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不只由温度决定，故选项A、B都不对．在热传递过程中，热量是由高温物体传给低温物体，而内能大的物体不一定温度高，在热传递过程中完全有可能内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项C是错误的．关于热量的论述，选项D是正确的．
答案 D
4．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是( )
A．一定是外界对物体做了20 J的功
B．一定是物体吸收了20 J的热量
C．一定是物体分子动能增加了20 J
D．物体的分子平均动能可能不变
解析 做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案C错误．
答案 D
5．(多选题)关于热传递的下述说法中正确的是( )
A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体
B．热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体
C．热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化
D．只有通过热传递的方式，才能使物体的温度发生变化
答案 BC
6．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口 ( http: / / www.21cnjy.com )已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲：水蒸气凝结成小水珠；乙：瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低．三句话正确的顺序是( )
A．甲、乙、丙 B．乙、丙、甲
C．丙、甲、乙 D．乙、甲、丙
解析 根据题意因果顺序的进程为：空气推 ( http: / / www.21cnjy.com )动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起的原因是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致．
答案 B
7.
如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热( ( http: / / www.21cnjy.com )即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．现对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )
A．温度升高，压强增大，内能减少
B．温度降低，压强增大，内能减少
C．温度升高，压强增大，内能增加
D．温度降低，压强减小，内能增加
解析 向下压缩活塞，对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故C选项正确．
答案 C
8．如图所示，气缸放置在水平地面上 ( http: / / www.21cnjy.com )，质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室，两气室中均充有气体，气缸、活塞是绝热的且不漏气．开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为ΔE，不计气体重心改变的影响，下列说法正确的是( )
A．ΔE＝mgh
B．ΔE>mgh
C．ΔED．以上三种情况均有可能
解析 气体甲体积减小，外界对它做正功，其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力做功W乙，且为正功，ΔE＝mgh＋W乙．
答案 B
9．(多选题)如图所示，绝热的容器内 ( http: / / www.21cnjy.com )密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是( )
A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少
C．电流对气体做功，气体又对外做功，其内能可能不变
D．电流对气体做功一定大于气体对外做功
解析 由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由＝恒量知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B、C均错，D项正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子对活塞的冲力增大，而压强不变；单位时间内对活塞的冲力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A对．
答案 AD
10．如下图所示容器中A、B各有一个可 ( http: / / www.21cnjy.com )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
解析 打开阀门，重力对水做功，此系统绝热，水的内能增加．
答案 D
11．(多选题)在光滑水平面上有一木块保持静止，子弹穿过木块，下列做法中正确的是( )
A．做功使木块内能改变
B．子弹损失的机械能，等于子弹与木块增加的内能
C．子弹损失的机械能，等于木块动能的增加和木块、子弹内能的总和
D．子弹与木块总动能守恒
解析 子弹损失的动能，一部分转化为木块的动能，一部分转化为内能．
答案 AC
12．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，那么( )
A．A球吸收的热量较多
B．B球吸收的热量较多
C．两球吸收的热量一样多
D．无法确定
解析 两球初末态温度相同，初末态体积相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故B选项正确．
答案 B
13．用5 N的力垂直推动活塞压缩绝热气缸的气体，活塞的
位移为0.1 m时，气体内能的变化量是多少？内能增加了还是减少了？
解析 外界对气体做功W＝Fs＝5 N×0.1 m＝0.5 J，
气体内能增加，增加量为0.5 J.
答案 增加了0.5 J
14．太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率是1.4 kW，今要用凹面镜制成的太阳灶烧水，并要使初温为20 ℃、质量为5 kg的水在1 200 s内沸腾，则太阳灶中凹面镜受光照面积的直径至少应该是多少？(设太阳灶的总效率为50%)
解析 设凹面镜的直径为d，在t＝1 200 s内太阳辐射到凹面镜的能量
E＝Pt·S＝×3.14d2×1 400×1 200
＝1.318 8×106d2
根据能量守恒可知50%E＝cmΔt
1．318 8×106d2×50%＝4.2×103×5×(100－20)d＝1.6 m.
答案 1.6 m??《热力学定律》章末检测
(时间：60分钟 满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题60分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．把符合题意的选项前的字母填写在题后括号内．)
1．下列实例说明做功改变系统内能的是( )
A．热水袋取暖
B．用双手摩擦给手取暖
C．把手放在火炉旁取暖
D．用嘴对手呵气给手取暖
解析 双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确．
答案 B
2．(多选题)一定质量的气体从外界吸收了20 J的热量，它的内能变化可能是( )
A．20 J B．10 J
C．5 J D．0
解析 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝20 J
则ΔU由W和Q共同决定，故A、B、C、D选项都正确．
答案 ABCD
3．下列说法正确的是( )
A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C．电流的能不可能全部转化为内能
D．热量不可能从低温物体传到高温物体
解析 由ΔU＝W＋Q可知，A错误；第二类 ( http: / / www.21cnjy.com )永动机违背了热力学第二定律，所以制造不出来，B正确；电流通过电阻做功电能可以全部转化为内能，C错误；在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，D错误．
答案 B
4．(多选题)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B，等容过程B→C，等温过程C→A，又回到状态A，则( )
A．A→B过程气体体积增大，内能减小
B．B→C过程内能增加，可能外界对气体做了功
C．气体在B状态的温度高于在A状态的温度
D．C→A为等温变化，内能不变，所以此过程气体既不吸热也不放热
解析 A→B为绝热过程压强减小， ( http: / / www.21cnjy.com )体积膨胀，气体对外做功，没有热量交换，由热力学第一定律可知，内能减小，故A选项正确；B→C过程气体等容升压，由＝恒量可知，气体温度升高，其内能增加，W＝0，故B选项错误；C→A过程等温压缩，TA＝TC，而TB＞TC，故TB＞TA，选项C正确；C→A为等温变化，内能不变，但体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律可知，C→A为放热过程，故D选项错误．
答案 AC
5．一定质量的理想气体吸热膨胀，保持压强不变，它的内能增加，那么( )
A．它吸收的热量等于内能的增量
B．它吸收的热量小于内能的增量
C．它吸收的热量大于内能的增量
D．它吸收的热量可以大于内能的增量，也可以小于内能的增量
解析 气体膨胀对外做功，W<0，已知Δ ( http: / / www.21cnjy.com )U>0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W，Q>0且Q>ΔU，故C选项正确，A、B、D选项错误．
答案 C
6．(多选题)下列说法正确的是( )
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．熵值越大代表越有序
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
D．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
解析 由热力学第二定律可知， A、C选项正确，D选项错误，由熵的定义可知，B选项错误．
答案 AC
7．(多选题)对一定质量的气体，可能发生的过程是( )
A．等压压缩，温度降低
B．等温吸热，体积不变
C．放出热量，内能增加
D．绝热压缩，内能不变
解析 由理想气体状态方程和热力学第一定律 ( http: / / www.21cnjy.com )来分析，等压压缩，则体积减小，由＝C(常数)可知温度必降低，故A选项正确；等温吸热，温度不变，气体内能不变，吸收热量，气体必对外做功，体积增大，故B选项错误；放出热量，内能增加则必须体积减小，外界对气体做功，故C选项正确；绝热压缩内能一定增加，故D选项错误．
答案 AC
8．采用绝热(即不交换热量)的方式使一定量的气体由初态A变化至终态B.对于不同的绝热方式，下面说法正确的是( )
A．对气体所做的功不同
B．对气体所做的功相同
C．对气体不需做功，因为没有热的传递
D．以上三种说法都不对
解析 初态A和终态B的内能的变化是相同的，而Q＝0，所以不管什么过程，对气体所做的总功都是相同的．
答案 B
9．隔板将绝热的气缸分为A、 ( http: / / www.21cnjy.com )B两部分，A内充有气体，B内为真空(如图甲)．现把隔板抽去， A中的气体自动充满整个容器(如图乙)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动
B．自由膨胀前后，气体的压强不变
C．自由膨胀前后，气体的温度不变
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分
解析 自由膨胀时，气体并不对外做功，绝热容器又没有做功过程，所以内能不变，则气体的温度保持不变．
答案 C
10．如右图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B在光滑地面上自由滑动，这次F做的功为W2，生热为Q2，则应有( )
A．W1C．W1W2，Q1解析 设B板长为L，A、B间摩擦力为f，当B固定时，W1＝FL，Q1＝fs相＝fL；当B不固定时，如图，由于A对B有摩擦力使B向右移动了sB，则A的位移为(L＋sB)．所以W2＝F(L＋sB)，Q2＝fs相＝fL，A正确．
答案 A
第Ⅱ卷(非选择题40分)
二、计算题(本题包括3个小题，共40分，要求写出必要的文字和重要步骤及物理量的单位)
11．(12分)已知地球 ( http: / / www.21cnjy.com )半径为6400 km，已知太阳辐射向空间的总功率为3.8×1026 W，辐射到地球的太阳能总功率为1.7×1017 W．估计地球到太阳的距离，并计算太阳的质量．(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
解析 设地球到太阳的距离为R，由能量分配可得
E总＝E
因E总＝3.8×1026W，E＝1.7×1017 W，
所以R＝ ＝ m
＝1.5×1011 m.
已知地球绕太阳公转的周期，由万有引力定律得：
G＝m·R
M＝
＝ kg＝2×1030 kg.
答案 1.5×1011 m 2×1030 kg
12．(14分)某同学为测量地表植物吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )太阳能的本领，做了如下实验：用一面积为0.1 m2的水盆盛6 kg的水，经太阳垂直照射15 min，温度升高5 ℃，若地表植物每秒接收太阳能的能力与水相等，试计算：
(1)每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
(2)若绿色植物在光合作用下每吸收1 kJ的太阳能可放出0.05 L的氧气，则每公顷绿地每秒可放出多少氧气？(1公顷＝104 m2)
解析 据水升温吸收的热量，便可求出单位面积单位时间吸收的太阳能，进而可求出每公顷绿地每秒放出的氧气．
(1)单位面积单位时间吸收的太阳能为
P＝＝ J/(m2·s)
＝1.4×103J/(m2·s)．
(2)氧气的体积为V＝×0.05 L＝700 L.
答案 (1)1.4×103 J/(m2·s)
(2)700 L
13．(14分)如图所示，为一汽缸内封 ( http: / / www.21cnjy.com )闭的一定质量的气体的p－V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J，求：
(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？
(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？
解析 (1)沿a→c→b过程
ΔU＝W＋Q＝(－126＋335)J＝209 J.
沿a→d→b过程
ΔU＝W′＋Q′，Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)]J＝251 J，即有251 J的热量传入系统．
(2)由a→b，ΔU＝209 J
由b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J.
ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″，
Q″＝(－209－84)J＝－293 J.
负号说明系统放出热量．
答案 (1)251 J
(2)放热 293 J双基限时练(十四)
热力学第一定律 能量守恒定律
1．(多选题)下列关于物体内能的说法正确的是( )
A．物体吸收热量，内能一定增加
B．物体放出热量，内能一定减少
C．当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变
D．物体对外做功，内能可能增加
解析 当物体从外界吸收的热量Q与 ( http: / / www.21cnjy.com )对外做的功W正好相等时，物体的内能不变，C正确；当物体对外做功时，如果同时吸收热量Q，且吸收的热量比对外做的功多时，内能就可能增加，D正确．
答案 CD
2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )
A．内能增大，放出热量
B．内能减小，吸收热量
C．内能增大，对外界做功
D．内能减小，外界对其做功
解析 不计分子势能，故瓶内空气的内能随温度降低，内能一定减小，体积减小了，外界对瓶内气体做功，此过程为放热过程，故D选项正确．
答案 D
3．在温度均匀且恒定的水池中，有一小气泡正在缓慢向上浮起，体积逐渐膨胀，在气泡上浮的过程中( )
A．气泡内的气体向外界放出热量
B．气泡内的气体与外界不发生热传递，其内能不变
C．气泡内的气体对外界做功，其内能减少
D．气泡内的气体对外界做功，同时从水中吸收热量，其内能不变
解析 小气泡可视为理想气体，在缓慢上升 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中，保持温度与水温相同，即温度保持不变．理想气体的内能由温度决定．可知，气泡上升过程中内能不变．即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知 ，气泡体积增大，W为负值，则Q为正值，即上升过程为吸热过程．故D选项正确．
答案 D
4．一定质量气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是( )
A．W＝8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J ΔU＝1.2×105 J Q＝2×105 J
D．W＝8×104 J ΔU＝－1.2×105 J Q＝－4×104 J
解析 由热力学第一定律，ΔU＝W＋ ( http: / / www.21cnjy.com )Q，外界对气体做功，W＝8×104 J，内能减少ΔU＝－1.2×105 J，则Q＝－2×105 J．故B选项正确．
答案 B
5．一定质量的理想气体，从某一状态开 ( http: / / www.21cnjy.com )始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( )
A．Q1－Q2＝W2－W1
B．Q1＝Q2
C．W1＝W2
D．Q1>Q2
解析 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，即在此过程中ΔU＝W1－W2＋Q1－Q2＝0，则Q1－Q2＝W2－W1，故A选项正确．
答案 A
6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示 ( http: / / www.21cnjy.com )意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
解析 本题考查了热力学第 ( http: / / www.21cnjy.com )一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M向下滑的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A正确．
答案 A
7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析 该永动机叶片进入水中，吸收热 ( http: / / www.21cnjy.com )量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，由于不断向空气释放热量，所以水温逐渐降低，A、B、C错，D对．
答案 D
8．某校开展探究性课外活 ( http: / / www.21cnjy.com )动，一同学用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量之间的变化关系．该同学选用导热良好的气缸将其开口向下，内装理想气体，并将气缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止．他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定( )
A．外界对气体做功，内能增大
B．外界对气体做功，温度计示数不变
C．气体体积减小，温度计示数减小
D．外界对气体做功，温度计示数增大
解析 因细沙慢慢漏出，沙桶重力减少 ( http: / / www.21cnjy.com )，故活塞上移，外界对气体做功，因气缸导热性能良好，细沙是慢慢漏出，外部环境温度又不变，故此过程气缸内气体及时向外界放热而保持缸内气体温度不变．
答案 B
9．给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )
A．从外界吸热 B．对外界做负功
C．分子平均动能减小 D．内能增加
解析 缓慢放水过程中，胎内气体压强减小，气体膨胀对外界做正功，选项B错；胎内气体温度不变，故分子平均动能不变，选项C错；由于不计分子间势能，气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，选项D错；由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，气体从外界吸热，选项A正确．
答案 A
10．如图所示，活塞将一定质量的 ( http: / / www.21cnjy.com )气体封闭在直立圆筒形导热的气缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走．若活塞与气缸之间的摩擦可忽略，则在此过程中( )
A．气体对外做功，气体温度可能不变
B．气体对外做功，内能一定减少
C．气体压强可能增大，内能可能不变
D．气体从外界吸热，内能一定增加
解析 由于气缸为导热的，则可与外界进行热交换，细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变．
答案 A
11．(多选题)如图所示，a、b、 ( http: / / www.21cnjy.com )c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是( )
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热
B．从状态c到b，气体放热
C．从状态a到d，气体对外做功
D．从状态b到a，气体吸热
解析 从状态d到c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故A错．气体从状态c到状态b是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程，故B对．气体从状态a到状态d是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气体要对外做功，C正确．气体从状态b到状态a是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故D对．
答案 BCD
12．(多选题)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图上表示如图所示，则( )
A．在过程AC中，外界对气体做功
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
解析 A→C过程，等温变化 ( http: / / www.21cnjy.com )，体积变小，外界对气体做功，A正确．C→B过程，体积不变，外界对气体不做功，B错误．A→C过程中，体积变小，分子密集程度变大，压强变大，C正确．C→B，体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能变大，故压强变大，D错误．
答案 AC
13．一定质量的气体从外界吸收热量2.66×105 J，内能增加4.25×105 J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？
解析 选择一定量的气体为研究对象．根据热力学第一
定律ΔU＝Q＋W，得W＝ΔU－Q＝4.25×105 J－2.66×105 J＝1.59×105 J.
W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J.
答案 外界对气体做功 1.59×105 J
14．喷雾器内有10 L水，上 ( http: / / www.21cnjy.com )部封闭有1 atm的空气2 L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．
(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
(2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．
解析 (1)设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1＝p2V2
代入数据得p2＝2.5 atm
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加．
(2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热．
答案 (1)2.5 atm 原因见解析 (2)吸热 理由见解析
