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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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二十一世纪教育 《名师求索》工作室出品
绝密★启用前
人教版物理选择性必修三 第三章 热力学定律.A卷 （解析版）
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题（共28分）
1．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大
B．单晶体和多晶体都有确定的熔点
C．温度低的物体分子运动的平均速率小
D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离
答案： B
解析：A．气体绝热膨胀，说明气体与外界没有热量交换，对外做功，根据热力学第一定律，内能一定减小，A错误；
B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，晶体包括单晶体和多晶体，B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，温度低的物体，分子平均动能一定小，但是分子平均速率不一定小，C错误；
D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间表现为引力，D错误。
故选B。
2．（本题4分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为，则（ ）
A．状态B时的压强为 B．状态C时的压强为
C．过程中气体对外做功 D．过程中气体向外界放热
答案： D
解析：A．从A到B温度不变，则
选项A错误；
B．从B到C体积不变，则状态C时的压强为
选项B错误；
C．过程中体积减小，则外界对气体做功，选项C错误；
D．过程中气体体积不变，则W=0，温度降低，内能减小，即 U<0，根据热力学第一定可知Q<0，即气体向外界放热，选项D正确。
故选D。
3．（本题4分）根据热力学定律，下列判断正确的是（ ）
A．我们可以利用高科技手段，使热机的效率达到100%
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气而不引起其他变化
D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
答案： B
解析：A．根据热力学第二定律可知，利用高科技手段，也不可能使热机的效率达到100%，故A错误；
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的，故B正确；
C．制冷系统通过做功的方式将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气，同时消耗了电能，故C错误；
D．满足能量守恒定律之外还需要满足热力学第二定律和第三定律，故D错误。
故选：B。
4．（本题4分）下列说法错误的是（ ）
A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．并不是所有晶体都具有各向异性
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．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
答案： A
解析：A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了水分子的热运动，A错误；
B．单晶体具有各向异性，而多晶体不具有各向异性，B正确；
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，C正确；
D，根据热力学第二定律可知，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，D正确。
故不正确的是A。
5．（本题4分）如图所示为一定质量理想气体在状态变化过程中压强随体积的变化图像，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，最后经等温过程返回到状态A。则（ ）
A．A到B过程，气体温度保持不变
B．B到C过程，气体分子在单位时间内单位面积器壁的碰撞次数不变
C．C到A过程，气体从外界吸收热量
D．整个循环过程中，气体向外界释放热量
答案： D
解析：A．由图示图象可知，从A到B过程气体体积增大，气体对外做功，该过程是绝热过程，气体既不吸热也不放热，由热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度降低，故A错误；
B．气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观表现，B到C过程压强增大，则气体分子在单位时间内单位面积器壁的碰撞次数增多，故B错误；
C ．C到A过程气体温度不变而体积减小，外界对气体做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误；
D ．p-V图线与横轴所围的面积为气体做功的大小，图线AB、BC、CA所围的面积表示整个过程外界对气体做的功W，由于整个过程气体内能不变，所以气体放出热量，故D正确。
故选D。
6．（本题4分）有关热学的说法，正确的是（ ）
A．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到
D．要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热
答案： B
解析：A．发生热传递的条件是两物体有温度差，高温物体的内能转移到低温物体，使高温物体降温，低温物体升温，直到两者温度相同，热传递才停止。与两物体比热、体积、内能的大小均无关，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，当气体温度升高，分子的平均动能一定增大。故B正确；
C．是一切低温的极限，不能达到，故C错误；
D．温度是分子的平均动能的标志，要使气体的分子平均动能增大，必需提高气体体的温度，可以是气体从外界吸收热量，也可以是外界对气体做功。故D错误。
故选B。
7．（本题4分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C，A、B和C三个状态的温度分别为、和。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．状态A到状态B的过程中气体分子的平均动能增大
D．状态B到状态C的过程中气体的内能增大
答案： C
解析：AB．因AB两态压强相同，但是
根据
可知
BC两态体积相同，但是
则
选项AB错误；
C．状态A到状态B的过程中气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，选项C正确；
D．状态B到状态C的过程中气体的温度降低，则内能减小，选项D错误。
故选C。
评卷人得分
二、多项选择题（共20分）
8．（本题4分）以下说法中正确的是 。
A．热传递和扩散现象都具有方向性
B．若液态水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止
C．只要具有规则几何形状的物体就是晶体
D．悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶（aerosol）颗粒所做的运动是布朗运动
E．只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高
答案： ABE
解析：A．热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体，说明热传递具有方向性；两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体，相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体，说明扩散具有方向性。故A正确；
B．分子的热运动是永不停息的，所以液态水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止，故B正确；
C．晶体具有规则的几何形状，但具有规则几何形状的物体不一定是晶体，例如玻璃是非晶体，但玻璃可加工成有规则的几何形状，故C错误；
D．悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶颗粒，由于受到空气中气流的影响而运动，所以不是布朗运动，故D错误；
E．温度是分子平均动能的标志，增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高，故E正确。
故选ABE。
9．（本题4分）下列说法正确的是__________．
A．理想气体等温膨胀，内能不变，熵增加，需从外界吸收热量
B．各向同性的固体，熔化时温度可能不变
C．布朗运动就是分子无规则运动的直接表现和证明
D．热可以完全转化为功，功不可以完全转化为热
E．分子处于平衡位置时，分子力为0，分子势能最小
答案： ABE
解析：A项：由热力学第一定律，温度不变，气体的内能不变，体积增大，所以熵增加，需要吸收热量，故A正确；
B项：各向同性的固体可能是多晶体也可能是非晶体，所以熔化过程中，温度可能不变，故B正确；
C项：布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反映了液体分子的无规则运动，故C错误；
D项：功也可以完全转化为热，根据热力学第二定律可知：在外界的影响下，热可以完全转化为功，故D错误；
E项：分子间距离为平衡距离时，分子间作用力的合力为零；分子势能最小，但不为零，故E正确．
10．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力
C．液体中悬浮微粒的布朗运动使液体分子永不停息地做无规则运动
D．热力学第二定律告诉我们一切自发进行的热现象总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
E．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
答案： BDE
解析：A．当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大可能先增大后减小，分子势能总是随分子间距离的增大而增大，A错误；
B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力，B正确；
C．液体中悬浮微粒的布朗运动反映了液体分子永不停息地做无规则运动，因为微粒的布朗运动是由液体分子的撞击产生的不平衡引起的，C错误；
D．热力学第二定律告诉我们一切自发进行的热现象总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，D正确；
E．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，分子的平均动能越大，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多，E正确。
故选BDE。
11．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，分子势能先增加后减小
B．气体的温度不变，压强增大，则气体分子的平均动能一定不变，某个分子的动能可能改变
C．对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的内能一定减小，气体对外做功
D．压强很大的气体，其分子之间的引力、斥力依然同时存在，且总表现为引力
E．相对湿度是表示空气中水蒸气离饱和状态远近的物理量；绝对湿度相同，温度低时相对湿度大
答案： BDE
解析：A．相距很远的两分子在分子力作用下，引力做正功，分子势能减小；当分子间距小于r0时，分子间作用力表现为斥力，在靠近的过程中，分子力做负功，分子势能增加，故A错误；
B．气体的温度不变，压强增大，温度是分子热运动平均动能的标志，故温度不变平均动能一定不变，但是某个分子的动能可能改变，故B正确；
C．对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的内能一定减小，气体对外放热，故C错误；
D．压强很大的气体，分子之间的引力、斥力依然同时存在，由于气体分子之间的距离大于平衡r0，故表现为引力，故D正确；
E．饱和湿度、相对湿度都与温度有关，而绝对湿度与温度无关，指每单位容积的气体所含水分的重量，故绝对湿度相同，温度低时相对湿度大，故E正确。
故选BDE。
12．（本题4分）下列说法正确的是
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减少
B．质量和温度都相同的氢气和氧气（视为理想气体），氢气的内能大
C．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功从而转化成机械能
D．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，但温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数增多
答案： BDE
解析：A．分子力表现为引力时，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，但分子力做负功，分子势能一直增大，选项A错误；
B．温度是分子热运动平均动能的标志，质量和温度都相同的氢气和氧气，单个分子的平均动能相等，但氢气分子个数多，故氢气的内能大，选项B正确；
C．机械能可能全部转化为内能，而内能无法全部用来做功从而转化成机械能，选项C错误；
D．利用阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出气体分子间的平均距离，选项D正确；
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，温度升高，分子的平均动能变大，单位时间内撞击单位面积上的分子数增多，选项E正确。
故选BDE。
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）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。
(1)过程气体对外做的功；
(2)过程气体对外做的功；
(3)A→B→C过程中气体对外界做的总功。
答案： （1）；（2）；（3）
解析：(1)过程为等压膨胀，所以气体对外做功为
(2)过程为绝热过程，气体对外做功为
(3)则气体对外界做的总功为
14．（本题10分）如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为。
(1)和哪个大些？
(2)气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？
答案： (1)；(2)定容下的比热容小于定压下的比热容
解析：(1)(2)活塞与汽缸都固定不动时，气体的体积不变，没有做功过程发生，气体吸收的热量Q1全部用于增加气体的内能即为
如果活塞可以自由滑动，温度升高，气体膨胀，会推动活塞向外运动，对外做功，当气体升高相同温度时，气体内能的增加量与前一个过程是相同的，也是Q1，根据热力学第一定律，由于W<0，所以
则定容下的比热容小于定压下的比热容。
15．（本题15分）如图所示，一轻活塞将体积为V、温度为2T0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内。已知大气压强为p0，大气的温度为T0，气体内能U与温度的关系为U＝aT(a为正常数) 。在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：
（1）气体内能减少量ΔU；
（2）气体放出的热量Q。
答案： （1）aT0；（2）
解析：（1）由题意可知
（2）设温度降低后的体积为V′，根据盖-吕萨克定律
外界对气体做功
根据热力学第一定律有
解得
16．（本题18分）如图所示为一固定的直立汽缸，它由上、下两个圆筒构成，中间由一细而短的管道连通．上、下部圆筒中各有一个活塞，活塞4质量为2m、面积为2S，活塞B质量为m、面积为S，且活塞B下方与大气连通．已知汽缸壁、连接管及活塞均绝热，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，且不漏气．现向活塞A上方充八1mol理想气体，活塞A、B间也充入一定量的理想气体．初始时整个系统处于平衡状态，大气压强为p0，A上方气体温度为T0，活塞A位于上部圆筒一半高度处，距离上部圆筒顶端．现通过置于顶端的电热丝对活塞A上方气体缓慢加热，直至活塞A刚好到达上圆筒底端，该过程中传递给A上方气体的热量为多少？（已知理想气体每摩尔的内能U=CT，其中C为常量，F为热力学温度）
答案：
解析：对活塞B进行受力分析，如图甲，
有：
对活塞A进行受力分析，如图乙，
有：
联立解得：
可知升温过程中，A上方得气体处于等压膨胀过程中，该过程气体对外做功，，且，由气体状态方程等压变化：，解得：，由：，，根据热力学第一定律：，解得：
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题（共28分）
1．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大
B．单晶体和多晶体都有确定的熔点
C．温度低的物体分子运动的平均速率小
D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离
2．（本题4分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化的V-T图像。已知在状态A时的压强为，则（ ）
A．状态B时的压强为 B．状态C时的压强为
C．过程中气体对外做功 D．过程中气体向外界放热
3．（本题4分）根据热力学定律，下列判断正确的是（ ）
A．我们可以利用高科技手段，使热机的效率达到100%
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气而不引起其他变化
D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
4．（本题4分）下列说法错误的是（ ）
A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．并不是所有晶体都具有各向异性
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．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
5．（本题4分）如图所示为一定质量理想气体在状态变化过程中压强随体积的变化图像，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，最后经等温过程返回到状态A。则（ ）
A．A到B过程，气体温度保持不变
B．B到C过程，气体分子在单位时间内单位面积器壁的碰撞次数不变
C．C到A过程，气体从外界吸收热量
D．整个循环过程中，气体向外界释放热量
6．（本题4分）有关热学的说法，正确的是（ ）
A．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到
D．要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热
7．（本题4分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C，A、B和C三个状态的温度分别为、和。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．状态A到状态B的过程中气体分子的平均动能增大
D．状态B到状态C的过程中气体的内能增大
评卷人得分
二、多项选择题（共20分）
8．（本题4分）以下说法中正确的是 。
A．热传递和扩散现象都具有方向性
B．若液态水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止
C．只要具有规则几何形状的物体就是晶体
D．悬浮在空气中的携带新冠病毒的气溶胶（aerosol）颗粒所做的运动是布朗运动
E．只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高
9．（本题4分）下列说法正确的是__________．
A．理想气体等温膨胀，内能不变，熵增加，需从外界吸收热量
B．各向同性的固体，熔化时温度可能不变
C．布朗运动就是分子无规则运动的直接表现和证明
D．热可以完全转化为功，功不可以完全转化为热
E．分子处于平衡位置时，分子力为0，分子势能最小
10．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力
C．液体中悬浮微粒的布朗运动使液体分子永不停息地做无规则运动
D．热力学第二定律告诉我们一切自发进行的热现象总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
E．一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
11．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，分子势能先增加后减小
B．气体的温度不变，压强增大，则气体分子的平均动能一定不变，某个分子的动能可能改变
C．对于一定量的理想气体，如果体积不变，压强减小，那么它的内能一定减小，气体对外做功
D．压强很大的气体，其分子之间的引力、斥力依然同时存在，且总表现为引力
E．相对湿度是表示空气中水蒸气离饱和状态远近的物理量；绝对湿度相同，温度低时相对湿度大
12．（本题4分）下列说法正确的是
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减少
B．质量和温度都相同的氢气和氧气（视为理想气体），氢气的内能大
C．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功从而转化成机械能
D．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，但温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数增多
第II卷（非选择题）
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评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）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。
(1)过程气体对外做的功；
(2)过程气体对外做的功；
(3)A→B→C过程中气体对外界做的总功。
14．（本题10分）如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为。如果让活塞可以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为。
(1)和哪个大些？
(2)气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？
15．（本题15分）如图所示，一轻活塞将体积为V、温度为2T0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内。已知大气压强为p0，大气的温度为T0，气体内能U与温度的关系为U＝aT(a为正常数) 。在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：
（1）气体内能减少量ΔU；
（2）气体放出的热量Q。
16．（本题18分）如图所示为一固定的直立汽缸，它由上、下两个圆筒构成，中间由一细而短的管道连通．上、下部圆筒中各有一个活塞，活塞4质量为2m、面积为2S，活塞B质量为m、面积为S，且活塞B下方与大气连通．已知汽缸壁、连接管及活塞均绝热，两活塞均可在各自的圆筒内无摩擦地上下滑动，且不漏气．现向活塞A上方充八1mol理想气体，活塞A、B间也充入一定量的理想气体．初始时整个系统处于平衡状态，大气压强为p0，A上方气体温度为T0，活塞A位于上部圆筒一半高度处，距离上部圆筒顶端．现通过置于顶端的电热丝对活塞A上方气体缓慢加热，直至活塞A刚好到达上圆筒底端，该过程中传递给A上方气体的热量为多少？（已知理想气体每摩尔的内能U=CT，其中C为常量，F为热力学温度）
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