第三章 第一节
A组·基础达标
1．关于热传递，下列说法中正确的是( )
A．热传递的实质是温度的传递
B．物体间存在着温度差，才能发生热传递
C．热传递可以在任何情况下进行
D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量
【答案】B 【解析】热传递的实质是物体间内能的转移，故A错误．热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B正确，C错误．物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错误．
2．出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( )
A．压强增大，内能减小
B．吸收热量，内能增大
C．压强减小，分子平均动能增大
D．对外做功，分子平均动能减小
【答案】B 【解析】质量一定的气体，体积不变温度升高，则压强增大，内能增大，A、C错误；体积不变的气体不做功，内能增大则需要吸收热量，B正确，D错误．
3．(多选)下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的( )
A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B．夏天喝冰镇汽水来解暑
C．冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来
D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
【答案】BD 【解析】A是电流做功改变内能的，不是热传递；B是汽水与人体间有温度差，汽水吸热造成的，它属于热传递；C是摩擦做功改变内能的，也不属于热传递；D是太阳给热水器传热，通过热传递的方法改变物体内能的，故B、D正确．
4．如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前( )
A．外界对管内气体做功，气体内能增大
B．管内气体对外界做功，气体内能减小
C．管内气体内能不变，压强变大
D．管内气体内能增大，压强变大
【答案】D 【解析】克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增大，温度升高．通过热传递，乙醚的内能增大，温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增大，压强变大，D正确．
5．(多选)(2023年中山联考)自热锅因其便于加热和方便携带，越来越受到户外驴友的欢迎．自热锅内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100 ℃，能在15分钟内迅速加热食品．自热锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸．对于这种现象下列说法正确的是( )
A．自热锅爆炸前，锅内气体温度升高
B．自热锅爆炸前，锅内气体内能增加
C．自热锅爆炸时，锅内气体温度降低
D．自热锅爆炸时，锅内气体内能增加
【答案】ABC 【解析】自热锅内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，可知自热锅爆炸前，锅内气体温度升高，锅内气体内能增加，A正确；自热锅爆炸时，由于时间极短，锅内气体对外做功，且来不及与外界发生热传递，根据热力学第一定律可知，锅内气体内能减小，锅内气体温度降低，C正确，D错误．
6．(2023年广州阶段检测)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法错误的是( )
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．气体在自发扩散过程中，气体对外界不做功
D．气体在被压缩的过程中，气体对外界做功
【答案】D 【解析】抽开隔板时，由于右方是真空，气体做自由扩散，气体没有对外做功，又没有热传递，则根据ΔU＝Q＋W可知，气体的内能不变，A、C正确，不符合题意；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，又没有热传递，根据ΔU＝Q＋W可知，气体内能增大，B正确，不符合题意，D错误，符合题意．
7．(2023年宜春期末)飘在空气中的氢气球，在缓慢上升变大的过程中，不考虑气温的变化，以下说法正确的是( )
A．外界对气体做功，同时向外界放出热量
B．球内气体对外做功，同时向外界放出热量
C．球内气体对外做功，同时从外界吸收热量
D．球内气体压强增大
【答案】C 【解析】氢气球缓慢上升，体积变大，则泡内气体对外做功，温度不变，则内能不变，则气体同时从外界吸收热量，C正确，A、B错误．氢气球的体积变大，温度不变，则压强减小，D错误．
B组·能力提升
8．如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．用E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中，下列说法正确的是( )
A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大
C．E甲增大，E乙不变 D．E甲增大，E乙减小
【答案】D 【解析】本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对于甲室内的气体，在拉杆缓慢向左拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能应减小，D正确．
9．如图所示，一定质量的理想气体，由状态a到达状态b或者状态c；设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qa b和Qa c，则( )
A．Tb>Tc，Qa b>Qa c B．Tb＝Tc，Qa b>Qa c
C．Tb>Tc，Qa b【答案】B 【解析】因为pbVb＝pcVc，故Tb＝Tc，所以ac和ab两个过程的内能变化量相同；而ac过程是个等容过程，做功是零，故Qac＝ΔU，又因为ab过程是个等压过程，体积增大，故气体对外做功，故Qa b＝ΔU＋W，所以Qa b>Qa c，B正确．
10．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，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
【答案】A 【解析】本题考查了热力学第一定律，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向下滑动的过程中，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．
11．(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢上升．环境温度保持不变，大气压不变，系统始终处于平衡状态．在活塞上升过程中( )
A．气体体积逐渐增大，内能增加
B．气体压强逐渐减小，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
D．气体对外界做功，吸收热量
【答案】BD 【解析】活塞上升，体积逐渐增大，理想气体的内能与温度相关联，温度保持不变，则内能不变，A错误；根据理想气体状态方程＝c，可知体积增大，温度不变，故压强减小；因为温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知系统吸热，B、D正确，C错误．
12．(2023年北京期末)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图像如图所示．下列说法正确的是( )
A．A→B的过程中，气体的压强一定变大
B．A→B的过程中，气体分子的平均动能变大
C．B→C的过程中，气体内能一定增加
D．B→C的过程中，气体一定放出热量
【答案】D 【解析】A→B的过程中，温度不变、体积变大，据＝c可知，气体的压强一定变小，A错误；A→B的过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，B错误；由理想气体状态方程可得V＝，B→C的过程中，图线为过原点的倾斜直线，气体压强不变，温度降低、体积变小，气体内能一定减少，体积变小外界对气体做功，据热力学第一定律可知，气体一定放出热量，C错误，D正确．
13．(2023年武汉阶段检测)如图所示，内壁光滑的足够长导热汽缸竖直悬挂在天花板下，汽缸内封闭一定质量的理想气体．活塞质量m＝4 kg，活塞横截面积S＝20 cm2.活塞初始状态位于离底部高度h1＝6 cm处．假设外界空气热力学温度恒为T0＝300 K，大气压强p0＝1×105 Pa，g＝10 m/s2.求：
(1)若用外力将活塞缓慢下拉2 cm，求此时汽缸内气体的压强；
(2)若对汽缸内气体缓慢加热，当温度升到T＝400 K时，气体吸收了30 J的热量，求此过程中气体内能的增加量．
解：(1)根据题意，对活塞初状态受力分析，由平衡条件有
mg＋p1S＝p0S，
解得p1＝0.8×105 Pa，
由玻意耳定律有p1h1S＝p2(h1＋Δh)S，
解得p2＝6×104 Pa.
(2)根据题意可知，该过程是等压变化，由盖－吕萨克定律有
＝，解得h2＝8 cm.
外界对气体做功W＝－p1(h2－h1)S＝－3.2 J．
由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，
解得ΔU＝26.8 J.
14．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3.已知水的汽化热为2 263.8 J/g.求：
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；
(2)气体吸收的热量Q；
(3)气体增加的内能ΔU.
解：取1 g水为研究系统，1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸．
(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10-6 J＝169.7 J.
(2)气体吸热Q＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J.
(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝2 263.8 J＋(－169.7) J＝2 094.1 J．第三章达标检测卷
(考试时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)
1．关于物体内能的变化，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．物体放出热量，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，内能可能不变
【答案】D 【解析】物体放出热量，若外界对物体做的功大于放出的热量，其内能增加，A错误；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；物体放出热量，同时对外做功，内能一定减小，C错误；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正确．
2．下列说法中错误的是( )
A．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
B．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．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
【答案】B 【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体吸收热量，Q>0，同时对外做功，W<0，内能可能增加，故A正确；根据热力学第二定律可知，热传递具有方向性，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，故B错误；气体被压缩，则W>0，如果放热，W<0，根据热力学第一定律可知，内能可能不变，故C正确；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，是制造不出来的，故D正确．
3．“蛟龙号”深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通．已知海水温度随深度增加而降低，则深潜器下潜过程中，下列说法正确的是( )
A．每个氧气分子的动能均减小
B．氧气放出的热量等于其内能的减少量
C．氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加
D．氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大
【答案】C 【解析】氧气的温度降低则分子的平均动能降低，并不是每一个分子的动能都降低，故A错误；海水温度随深度增加而降低，则氧气的温度也降低，内能降低，ΔU为负值；而汽缸内的氧气的压强随深度增加而增加，根据理想气体的状态方程可知氧气的体积减小，则外界对气体做功，W为正值；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知氧气放出的热量大于其内能的减少量，故B错误；氧气的温度降低，则氧气分子的平均动能减小，单个分子对器壁的平均撞击力减小，由于氧气的压强增大，根据压强的微观意义可知，氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加，故C正确，D错误.
4．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是( )
A．气体A吸热，对外做功，但内能不变
B．气体B吸热，对外做功，内能不变
C．气体A和气体B内每个分子的动能都增大
D．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少
【答案】D 【解析】气体A吸热Q>0，体积不变，W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知ΔU>0，气体温度升高，故A错误．对B上方活塞进行受力分析，根据平衡条件可知，B气体的压强不变；由于隔板导热性良好，B气体会吸收A气体的热量后温度上升，内能增大；再由理想气体状态方程＝c，在压强不变，温度升高的情况下，体积增大，则气体对外做功，故B错误．气体A和气体B温度都上升了，分子的平均动能都增大；分子平均动能是大量分子的一种统计规律，分子的平均动能都增大，并非每一个分子的动能都会增大，故C错误．根据气体压强的微观意义，气体压强和分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数、分子平均动能有关；在压强不变的情况下，气体B的分子平均动能增大，气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少，故D正确．
5．浙江最大抽水蓄能电站结构如图所示．抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式，居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库；另一种为放水发电模式，居民用电高峰时，再将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用．一抽一放起到了均衡电网负荷的作用．关于抽水蓄能电站下列说法正确的是( )
A．抽水蓄能的过程中，能量守恒
B．放水发电的过程中，机械能守恒
C．抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多
D．抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了
【答案】A 【解析】抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为内能，机械能不守恒，故B错误；抽水蓄能，并不能使能量增多，总的能量保持不变，故C错误；抽水蓄能电站，能够合理调节用电高峰期和低峰期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误．
6．(2023年盐城联考)开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示．气缸与活塞间的摩擦忽略不计，现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是( )
A B C D
【答案】D 【解析】由于气缸导热性能良好，快速发生热交换，气缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体体积与压强成反比，ABC错误，D正确．
7．如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )
A．从外界吸热 B．内能增大
C．向外界放热 D．内能减小
【答案】C 【解析】本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，B、D错误．热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做了功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，A错误，C正确．
8．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法中正确的是( )
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不符合热力学第二定律
D．机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【答案】CD 【解析】本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：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，C、D正确．
9．(2023年广州开学考试)在飞机起飞的过程中，由于高度快速变化，会引起机舱内气压变化，乘客小周同学观察发现，在此过程中密封桶装薯片的薄膜盖子凸起，如图所示．若起飞前后桶内气体的温度保持不变，则下列关于桶内气体(可视为理想气体)的说法中正确的是( )
A．桶内气体压强p增大
B．桶内气体分子平均动能Ek不变
C．桶内气体从外界吸收热量
D．桶内气体对外做功，内能减小
【答案】BC 【解析】依题意，起飞前后桶内气体的温度保持不变，在此过程中密封桶装薯片的薄膜盖子凸起，桶内气体体积增大，根据pV＝c可知，压强p减小，A错误；由于桶内气体温度不变，则分子平均动能Ek不变，B正确；由于桶内气体温度不变，则气体内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，当ΔU不变，Q>0，W<0，C正确，D错误．
10．如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是( )
A．在过程ab中气体的内能增加
B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功
D．在过程bc中气体从外界吸收热量
【答案】ABD 【解析】过程ab，温度T增加，内能增加，A正确；过程ca，体积V减小，外界对气体做功，B正确；过程ab，体积V不变，气体不做功，C错误；过程bc，温度T不变，ΔU＝0，体积V增加，对外做功，W<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q>0，D正确．
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
11．(8分)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，气体在状态C时的温度TC＝300 K，则从A到B气体放出的热量是______J；气体在状态A时的温度为______K.
【答案】1 200 1 200
【解析】从A到B，外界对气体做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10-3 J＝900 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得Q＝ΔU－W＝－1 200 J，即从A到B气体放出的热量是1 200 J，根据理想气体状态方程有＝，代入数据解得TA＝1 200 K．
12．(9分)(2023年广东模拟)空气弹簧其貌不扬，看起来就像个黑色救生圈，但它在列车行驶中的减震作用不可小觑．空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封一定质量的气体构成．当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若汽缸内气体视为理想气体，则在气体被压缩的过程中，气体的平均分子动能________(填“增大”“减小”或“不变”)，气体的压强______(填“增大” “减小”或“不变”).
【答案】增大 增大
【解析】当乘客登上列车时，汽缸内气体的体积迅速减小，外界对气体做功；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q, W>0，Q＝0，则气体的内能ΔU>0，即气体内能增大，温度升高，气体的平均分子动能增大；由＝c可知，体积减小，温度升高，则气体的压强增大．
13．(12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，大气温度为T0，气体内能U与温度T的关系为U＝aT(a为正的常数).在汽缸内气体温度缓慢降为T0的过程中，求：
(1)气体内能的减少量ΔU；
(2)气体放出的热量Q.
解：(1)由题意可知气体内能U与温度的关系为U＝aT，
所以开始时气体的内能U1＝a×2T0，
末状态U2＝aT0，
内能的减少量ΔU＝U1－U2＝aT0.
(2)设温度降低后的体积为V′，
由盖 吕萨克定律＝，
外界对气体做功W＝p0(V－V′)，
根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，
解得气体放出的热量Q＝p0V＋aT0.
14．(11分)气泡是鱼在水中呼吸或进食所形成的，随着鱼嘴一张一闭，鱼嘴中的黏液包裹着鱼体内的空气产生气泡上浮到水面，有经验的钓友能根据气泡判断出鱼的位置．假设鱼在水面下某深度处吐出一气泡，气泡直径为2 cm，此处水温为7 ℃，当气泡缓慢上升至水面时，气泡直径为3 cm，已知水面温度为27 ℃，大气压为1.0×105 Pa，水的密度为1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，气泡内气体视为理想气体．问：
(1)判断鱼的位置到水平面的垂直距离是多少？
(2)气泡在上升的过程中，是向外界放热还是从外界吸热？
解：(1)设水面下某深度处的气泡内气体压强为p1，气泡半径为r1，热力学温度为T1，水面处气泡内气体压强为p2，气泡半径为r2，热力学温度为T2，
气泡内气体的体积V＝πr3，
根据理想气体状态方程有 ＝，
其中p2＝p0，p1＝p0＋ρgh，
联立解得h＝21.5 m.
(2)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于气泡内气体温度升高，故ΔU>0，气泡内气体对外做功，故W<0，所以Q>0，故气泡在上升的过程中，是从外界吸热．第三章 第三节
A组·基础达标
1．下列过程中，可能发生的是( )
A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高
D．两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
【答案】C 【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但如果有第三者的介入是可以实现的，故C正确；热量自发地全部转化为机械能是不可能的，故A错误；气体膨胀具有方向性，故B错误；扩散现象具有方向性，D错误．
2．如图所示，某厂家声称所生产的空气能热水器能将热量从空气吸收到储水箱．下列说法中正确的是( )
A．热量可以自发地从大气传递到储水箱内
B．空气能热水器的工作原理违反了能量守恒定律
C．空气能热水器的工作原理违反了热力学第二定律
D．空气能热水器能够不断地把空气中的热量传到水箱内，但必须消耗电能
【答案】D 【解析】该热水器将空气中的能量转移到热水中的能量，符合能量守恒定律，但是热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，实质上在产生热水的过程中，必须消耗电能才能实现， 因此也符合热力学第二定律，D正确．
3．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
【答案】D 【解析】由热力学第二定律知B、C错误；绝对零度不可达到，A错误；由热力学第一定律知，D正确．
4．(2023年长春期中)对热力学第二定律理解，正确的是( )
A．热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律
B．若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率可以达到100%
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为机械能
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
【答案】D 【解析】热力学第二定律从微观上阐述一个统计规律，它反映的是宏观自然过程中的方向性，而不是另一个侧面阐述能量守恒定律，A错误；若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率也不可能达到100%，B错误；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，内能也能全部转化为机械能，但要引起外界的变化，C错误；熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D正确．
5．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是( )
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
【答案】AB 【解析】温差发电现象中产生电能是因为热水中的内能减少，部分转化为电能，而部分电能又转化为冷水的内能，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，因此热水温度降低，冷水温度升高，故A、B正确，C、D错误．
6．(2023年莆田检测)地球上有大量的海水，若使海水温度降低0.1 ℃就能释放出5.8×1023 J的热量．有人设想用一热机将海水放出的热量完全转化为机械能，但这种使内能转化成机械能的机器是不能实现的，其原因是( )
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足能量守恒定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转化或转移的方向性
D．上述三种原因都不正确
【答案】C 【解析】根据热力学第二定律可知，内能能够转化成机械能，只不过需要外界的影响，故A错误；能量守恒定律普遍成立，内能转化成机械能仍然满足能量守恒定律，故B错误；根据热力学第二定律可知，只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转化和转移的方向性，故C正确，D错误．
7．(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图；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背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
【答案】BC 【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，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．
8．(多选)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，墨水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，不会由于内能自发地转化为机械能而动起来
D．即使节能减排措施不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
【答案】BCD 【解析】热力学第二定律反映了与热现象有关的宏观过程具有方向性，A不属于热现象，A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确．
B组·能力提升
9．(多选)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．下列关于其原因的说法不正确的是( )
A．这违背了能量守恒定律
B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能
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．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【答案】AB 【解析】机械能和内能可以相互转化，但内能转化为机械能必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循能量守恒定律．
10．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二：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．第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．
解：由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如图所示．第三章 第二节
A组·基础达标
1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将( )
A．降低 B．升高
C．不变 D．无法确定
【答案】B 【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，冰箱消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高，B正确．
2．如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增量为ΔU，则( )
A．ΔU＝Q B．ΔU＜Q
C．ΔU＞Q D．无法比较
【答案】B 【解析】A、B两部分气体密度不同，混合后其重力势能将发生变化，刚开始时A、B气体的合重心在中线下方，均匀混合后重心在中线上，重心上升了，所以气体的重力势能增加了，由能量守恒定律知，吸收的热量一部分增加气体的内能，一部分增加重力势能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正确．
3．如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门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，下面说法正确的是( )
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
【答案】D 【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．
4．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中不正确的是( )
A．气体温度升高，压强不变
B．气体温度升高，压强变大
C．气体对外界做正功，气体内能增加
D．外界对气体做正功，气体内能减少
【答案】ACD 【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高，所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B选项正确，其他选项都错．
5．能源是社会发展的基础，下列关于能量守恒和能源的说法正确的是( )
A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的
B．能量的耗散反映了能量是不守恒的
C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成能源危机
【答案】C 【解析】能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，A错误；能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一， B错误；开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，C正确；对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，D错误．
6．(多选)下列过程可能发生的是( )
A．物体吸收热量，同时对外做功，内能增加
B．物体吸收热量，同时对外做功，内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
【答案】ABD 【解析】当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，由热力学第一定律可知物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．
7．(多选)下列关于能量的说法，正确的是( )
A．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了
B．能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变
C．伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的
D．人类对太阳能的利用说明能量可以凭空产生
【答案】BC 【解析】根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变，A、D错误，B正确；伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的，C正确．
8．(多选)如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时( )
A．体积必然变大
B．有可能经过体积减小的过程
C．外界必然对气体做正功
D．气体必然从外界吸热
【答案】ABD 【解析】本题是气体状态变化、图像与热力学第一定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB>VA，A正确．由于没有限制从状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，B正确．因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C错误．因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确．
B组·能力提升
9．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时( )
A．氢气的温度不变 B．氢气的压强减小
C．氢气的体积增大 D．氧气的温度升高
【答案】BCD 【解析】理想气体氢气和氧气的质量虽然相同，但由于氢气的摩尔质量小，故氢气物质的量多，又体积和温度相同，＝c，所以氢气产生的压强大，当拔掉销子后，会推动活塞向氧气一方移动，这时氢气对外做功，又无热传递，由ΔU＝W＋Q可知，氢气内能减少，温度降低，对氧气而言，外界对它做功，体积减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，无热传递的情况下，氧气内能增加，温度升高．
10．(多选)如图所示，绝热的容器内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，气体对外做功，其内能一定增加
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功
【答案】ACD 【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由＝c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错误，C、D正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大；而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变．因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A正确．
11．(多选)(2023年十堰阶段检测)如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零).现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态，经过此过程( )
A．绝热容器内气体的内能增加
B．绝热容器内气体的体积增加
C．绝热容器内气体压强不变
D．弹簧的弹性势能减少量等于气体内能增加量与活塞重力势能增加量之和
【答案】AD 【解析】弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态，最终静止时，活塞相对原来位置上升，气体体积减小，外界对气体做正功，由于容器绝热，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加，则气体温度升高，根据理想气体状态方程＝c，可知气体压强增大，A正确，BC错误；根据能量守恒可知，弹簧的弹性势能减少量等于气体内能增加量与活塞重力势能增加量之和，D正确．
12．一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J．若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)__________J热量．
【答案】吸收 260
【解析】对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340 J－120 J＝220 J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220 J＋40 J＝260 J．
