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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-3第十章 热力学定律-A卷基础篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的( )
A.温度升高,内能增加600 J
B.温度升高,内能减少200 J
C.温度降低,内能增加600 J
D.温度降低,内能减少200 J
2．将物体A与B相接触，发现A放出热量B吸收热量，则下述说法正确的是( )
A．A的温度一定比B的温度高
B．A的内能一定比B的内能大
C．A的热量一定比B的热量多
D．A的比热一定比B的比热大
3.如图所示，在玻璃瓶中放入少量水，用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶口，然后往瓶中打气，当气压达到足够大时，橡皮塞从瓶口冲出，原来透明的瓶内充满了白雾，这一实验现象表明( )
A.气体对外界做功，瓶内气体温度升高，内能减少
B.外界对气体做功，瓶内气体温度升高，内能增加
C.气体对外界做功，瓶内气体温度降低，内能减少
D.外界对气体做功，瓶内气体温度降低，内能增加
4.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，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状
C.利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高
D.两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
5．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做负功，内能减小
6. 如图所示，绝热的汽缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的空气后水平放置在光滑地面上，不计活塞与汽缸壁的摩擦，现用电热丝给汽缸内的气体加热，在加热过程中( )
A．汽缸向左移动
B．活塞A、B均向左移动
C．密封气体的内能一定增加
D．汽缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同
7.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c。b、c状态温度相同，如图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )
A.pb>pc，Qab>Qac B.pb>pc，Qab
C.pbQac D.pb8.A、B两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至如图所示位置停止，假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法中正确的是( )
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9．关于一定量的气体，下列叙述正确的是 ( )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
10.下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．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
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．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
11．关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
12.如图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
13．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。当气体自状态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
14.导热汽缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低汽缸外部环境温度，则( )
A．气体压强增大，内能可能不变
B．外界对气体做功，气体温度降低
C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D．外界对气体做功，气体内能一定增加
第Ⅱ卷 非选择题
三、填空题（每空3分，共12分）
16．(12分)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________(填写相应的序号)．
①气体分子间的作用力增大
②气体分子的平均速率增大
③气体分子的平均动能减小
④气体组成的系统的熵增加
(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16. (10分)如图所示，一长为L、内横截面积为S的绝热汽缸固定在水平地面上，汽缸内用一质量为m的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，开始时活塞固定在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为p，外界大气压为p0(p＞p0)。现释放活塞，测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v。求：
(1)此过程克服大气压力所做的功；
(2)活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？
17. (12分)如图所示为一定质量理想气体的p－V图象，气体状态由A经B到C的变化过程中，气体吸收了420J热量，对外做功400J。已知状态A的温度为300K。求气体：
(1)内能改变的数值；
(2)状态C的温度TC。
18．(12分)如图所示，一导热汽缸放在水平地面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过定滑轮与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为h，开始时活塞在汽缸中央，初始温度为t摄氏度，活塞面积为S，大气压强为p0。物体重力为G，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞上升Δx，封闭气体吸收了Q的热量。(汽缸始终未离开地面)求：
(1)环境温度升高了多少度？
(2)气体的内能如何变化？变化了多少？
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-3第十章 热力学定律-A卷基础篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.如图是密闭的汽缸,外力推动活塞P压缩气体,对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气体的( )
A.温度升高,内能增加600 J
B.温度升高,内能减少200 J
C.温度降低,内能增加600 J
D.温度降低,内能减少200 J
【解析】由ΔU=W+Q得ΔU=800J+(-200J)=600J,一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关,ΔU>0说明温度升高,A正确。
【答案】A
2．将物体A与B相接触，发现A放出热量B吸收热量，则下述说法正确的是( )
A．A的温度一定比B的温度高
B．A的内能一定比B的内能大
C．A的热量一定比B的热量多
D．A的比热一定比B的比热大
【解析】 自发进行的传热的方向，一定是从高温物体传向低温物体，它与物体的质量大小、内能多少、比热大小均无关系，热量是传热过程中内能改变的量度，只有在传热过程中才有意义，只能是“吸收”或“放出”，而不是“具有”，所以只有A对．
【答案】 A
3.如图所示，在玻璃瓶中放入少量水，用中间插有玻璃管的橡皮塞盖紧瓶口，然后往瓶中打气，当气压达到足够大时，橡皮塞从瓶口冲出，原来透明的瓶内充满了白雾，这一实验现象表明( )
A.气体对外界做功，瓶内气体温度升高，内能减少
B.外界对气体做功，瓶内气体温度升高，内能增加
C.气体对外界做功，瓶内气体温度降低，内能减少
D.外界对气体做功，瓶内气体温度降低，内能增加
【解析】 往瓶内打气，压缩瓶内气体做功，使瓶内气体内能增加，温度升高；当瓶塞跳起时，瓶内气体对瓶塞做功，瓶内气体的内能减少，温度降低，瓶内水蒸气因放热发生液化，生成小水滴，即“白雾”，故C正确。
【答案】C
4.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，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状
C.利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高
D.两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
【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，而不产生其他影响，但通过一些物理过程是可以实现的，故选项C正确；内能自发地全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的，故选项A错误；气体膨胀具有方向性，故选项B错误；扩散现象也有方向性，选项D错误。
【答案】 C
5．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B.对外做正功，内能增大
C.对外做负功，分子的平均动能增大
D.对外做负功，内能减小
【答案】A
【解析】 汽缸内气体膨胀时其向外推动活塞做正功，C、D两项均错误；因缸内气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故B项错误；忽略气体分子间作用力时，气体的内能就是所有分子的动能之和。密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为A。
6. 如图所示，绝热的汽缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的空气后水平放置在光滑地面上，不计活塞与汽缸壁的摩擦，现用电热丝给汽缸内的气体加热，在加热过程中( )
A．汽缸向左移动
B．活塞A、B均向左移动
C．密封气体的内能一定增加
D．汽缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同
【解析】对汽缸整体分析，外部各个方向上受到大气的压力相等，所以汽缸保持静止，A错；用电热丝给汽缸内的气体加热后，汽缸内的气体温度升高，内能增大，压强变大，活塞A、B均向外运动，B错，C正确；活塞A的面积大于活塞B的面积，单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数不同，D错．
【答案】C
7.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c。b、c状态温度相同，如图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )
A.pb>pc，Qab>Qac B.pb>pc，QabC.pbQac D.pb【解析】 由V＝T可知V－T图线的斜率越大，压强p越小，故pbQac。综上C正确。
【答案】 C
8.A、B两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至如图所示位置停止，假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法中正确的是( )
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同
D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同
【答案】B
【解析】选B 外界大气压力对水银做功，使水银进入试管内，两装置将同样多的水银压入管中，故大气压力做功是相同的，这些功一部分增加了水银的重力势能，另一部分增加了水银的内能。由于A管中水银重心高，增加的重力势能大，故A管中水银内能的增量小。
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9．关于一定量的气体，下列叙述正确的是 ( )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
【答案】AD
【解析】根据热力学第二定律：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．即气体吸收热量在引起了其他变化的情况下，可以完全转化为功，A对；一定量气体的内能的影响因素有体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化情况未知，故内能不一定减少，B错；内能可以通过做功和热传递改变，气体从外界吸收热量，由于对外做功情况未知，故内能不一定增加，C错；同理外界对气体做功，由于热传递情况未知，故气体内能有可能减少，D对．
10.下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．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
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．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
【解析】 系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，所以A对．热力学第二定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错．D是在引入熵之后对热力学第二定律微观意义的描述，D对．
【答案】 AD
11．关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
【解析】 由热力学第二定律知，热量可以完全转化为功，但要引起其他变化，A选项对．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的两种方式是做功和热传递，B项只说明气体对外做功，没有考虑热传递；C项只说明气体从外界吸收热量，没有考虑做功情况，故B、C选项均错，D选项对．
【答案】AD
12.如图，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
【解析】 a内气体向真空中扩散，体积膨胀，但不做功，A错误．由于是绝热容器，不从外界吸收热量，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体内能不变，B正确．a内气体为理想气体，理想气体内能只与温度有关，内能不变，气体的温度不变，由玻意耳定律知气体的压强减小，C错误、D正确．
【答案】 BD
13．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。当气体自状态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】在p?T图象中，等容线为过原点的倾斜直线，且斜率越大，体积越小，即VA0。由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，D正确。
14.导热汽缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，细沙慢慢漏出，并缓慢降低汽缸外部环境温度，则( )
A．气体压强增大，内能可能不变
B．外界对气体做功，气体温度降低
C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D．外界对气体做功，气体内能一定增加
【解析】由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如重力、大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环境温度缓慢降低，则气体内能减少，由ΔU＝W＋Q知Q<0，即向外放热．
【答案】BC
第Ⅱ卷 非选择题
三、填空题（每空3分，共12分）
16．(12分)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________(填写相应的序号)．
①气体分子间的作用力增大
②气体分子的平均速率增大
③气体分子的平均动能减小
④气体组成的系统的熵增加
(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J.
【解析】(1)气泡上升过程中温度保持不变，压强减小体积增大，所以①②③均错，根据熵增加原理知④正确．
(2)气泡上升过程中T不变，故ΔU＝0，由热力学第一定律得气体吸收热量Q＝W＝0.6 J.
气泡到达湖面后温度上升，ΔU＝Q＋W＝0.3 J－0.1 J＝0.2 J.
【答案】(1)④ (2)吸收 0.6 0.2[ ]
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16. (10分)如图所示，一长为L、内横截面积为S的绝热汽缸固定在水平地面上，汽缸内用一质量为m的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，开始时活塞固定在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为p，外界大气压为p0(p＞p0)。现释放活塞，测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v。求：
(1)此过程克服大气压力所做的功；
(2)活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？
【解析】(1)设大气作用在活塞上的压力为F，则
F＝p0S
根据功的计算式W＝
解得W＝
(2)设活塞离开汽缸时动能为Ek，则Ek＝
根据能量守恒定律得：缸内气体内能改变
ΔU＝－－
即内能减少了mv2＋p0SL
【答案】 (1) (2)减少了mv2＋p0SL
17. (12分)如图所示为一定质量理想气体的p－V图象，气体状态由A经B到C的变化过程中，气体吸收了420J热量，对外做功400J。已知状态A的温度为300K。求气体：
(1)内能改变的数值；
(2)状态C的温度TC。
【答案】(1)增加20J (2)240K
【解析】(1)由热力学第一定律
ΔU＝Q＋W＝420J－400J
解得ΔU＝20J
Δv为正，则气体内能增加
(2)由理想气体状态方程：＝
解得状态C的温度：TC＝240K
18．(12分)如图所示，一导热汽缸放在水平地面上，其内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过定滑轮与一重物连接，并保持平衡，已知汽缸高度为h，开始时活塞在汽缸中央，初始温度为t摄氏度，活塞面积为S，大气压强为p0。物体重力为G，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞上升Δx，封闭气体吸收了Q的热量。(汽缸始终未离开地面)求：
(1)环境温度升高了多少度？
(2)气体的内能如何变化？变化了多少？
【答案】(1)(273＋t)K (2)内能增加；ΔU＝Q－(p0S－G)Δx
【解析】(1)活塞缓慢移动，任意时刻都处于平衡状态，故气体做等压变化，由盖·吕萨克定律可知：＝
得ΔT＝(273＋t)K
(2)气体温度升高，内能增加。
设汽缸内压强为p，由平衡条件得：pS＝p0S－G，
封闭气体对外做功W＝pSΔx＝(p0S－G)Δx，
由热力学第一定律得：ΔU＝Q＋(－W)＝Q－(p0S－G)Δx。
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