2019—2020学年高中物理人教版选修3-3：第十章 热力学定律 单元检测试题2（解析版）

热力学定律
单元检测试题（解析版)
1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程，下列说法正确的是（　　）
A．只是部分宏观过程具有方向性
B．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律
C．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体
D．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%
2．如图所示，一绝热容器与外界没有热交换被隔板K隔开成a、b两部分，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．气体对外界做功，内能增加
C．气体不做功，内能不变
D．外界对气体做功，内能增加
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数
D．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能
5．为抗击新冠，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂（装一定配比的84消毒液）对教室进行全面喷洒。如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则阀门（　　）
A．充气过程中，储气室内气体内能不变
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体压强不变
6．水库的底部产生了一气泡，在气泡从库底上升到库面的过程中温度保持不变，对外界做了的功，将气泡内气体视为理想气体。则此过程中下列说法正确的是（　　）
A．气泡内气体的内能减少
B．气泡内气体的内能保持不变
C．气泡内气体向外界放出了的热量
D．气泡内气体从外界吸收了的热量
7．下列说法正确的有________。
A．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加
D．降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽
8．关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是（　　）
A．气体体积增大时，其内能一定减少
B．外界对气体做功，气体内能可能减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．气体温度升高，其分子平均动能一定增加
9．以下哪个现象不违背热力学第二定律（　　）
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉上面的水变清，泥、水自动分高
D．热量自发地从低温物体传到高温物体
10．将冰块放在烧杯中，冰块慢慢熔化成水，再逐渐蒸发。以下说法正确的是（　　）
A．几何形状不规则的冰块不是晶体
B．冰熔化成水的过程中，水分子的平均动能不变
C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力
D．水变成水蒸气，分子间距增大，分子势能增大
E.水蒸发成同质量水蒸气的过程，其吸收的热量与内能增加量一定相等
11．一定量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。则状态时气体的体积______状态时气体的体积，过程中外界对气体所做的功_______气体所放的热。若b和c两个状态中，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分别为N1、N2，则N1_______N2。（填“大于”、“小于”或“等于”）
12．把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置，在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等，如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系
(1)关于瓶内气体，下列说法中正确的有_______________.
A．温度升高时，瓶内气体体积增大,压强不变
B．温度升高时，瓶内气体分子的动能都增大
C．温度升高，瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多
D．温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体
(2)改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积V与对应温度T的值，作出V－T图象如图所示.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60
J，则气体的内能增加了________J
13．如图所示在绝热气缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃，封闭气柱长为9
cm，活塞横截面积S＝50
cm2。现通过气缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体吸热22
J，稳定后气体温度变为127℃。已知大气压强等于105
Pa，活塞与气缸间无摩擦，不计活塞重力。求：
①加热后活塞到气缸底部的距离；
②此过程中气体内能改变了多少。
14．如图所示，一定质量的理想气体从A状态经过一系列的变化，最终回到A状态，求C状态的温度以及全过程中气体吸（放）热量，已知A状态的温度为27oC．
15．一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA＝300
K，试求：
①气体在状态C时的温度TC；
②若气体在A→B过程中吸热1000J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？
16．如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量，横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度。开始时活塞距气缸底距离，此时温度℃。给气缸缓慢加热至，活塞上升到距离气缸底处，同时缸内气体内能增加250J，已知外界大气压，取。求：
(1)缸内气体加热后的温度；
(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q。
参考答案
1．D
【解析】
A．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A错误；
B．第二类永动机违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，故B错误；
C．根据热力学第二定律热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故C错误；
D．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】
稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0；绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0，W=0，则根据热力学第一定律得知内能不变，故C正确，ABD错误．
3．D
【解析】
A．根据热力学第一定律，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能有可能不变甚至增加，选项A错误；
B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项B错误；
C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项C错误；
D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项D正确。
故选D。
4．B
【解析】
A.
布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是由于液体分子无规则的碰撞造成的，则布朗运动反映了液体中分子的无规则运动，故A错误；
B.
物体内能的大小与物体的温度、物质的量、体积以及物态有关，内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同，故B正确；
C.
知道某物质的摩尔质量和密度能求出摩尔体积，但不能求出阿伏加德罗常数。故C错误；
D.
热力学第二定律告诉我们，没有任何一种能量的转化率达到100％，故D错误；
故选：B。
5．C
【解析】
AB．充气过程中，储气室内气体的质量增加，气体的温度不变，故气体的平均动能不变，故气体内能增大，故AB错误；
C．喷水过程中，气体对外做功，W＜0；由于气体温度不变，则内能不变，,根据
?E=W+Q
可知，储气室内气体吸热，故C正确；
D．喷水过程中，储气室内气体体积增大，温度不变，则根据
可知压强减小，选项D错误；
故选C。
6．BD
【解析】
AB．一气泡从库底上升到库面的过程中温度保持不变，则气泡内气体内能不变，故A错误，B正确；
CD．根据热力学第一定律则有
解得
即气泡内气体从外界吸收了0.4J的热量，故C错误，D正确；
故选BD。
7．CD
【解析】
A.
温度升高，物体分子的平均动能增加，但并非每个分子的动能都增加，故A错误；
B.
温度是气体分子平均动能的标志，气体压强越大，温度不一定越大，故分子的平均动能不一定越大，故B错误；
C.
在绝热过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律得气体的内能增大，故C正确；
D.
饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，则降低温度可使使未饱和汽变成饱和汽，故D正确；
故选：CD。
8．BD
【解析】
A．气体体积增大时，气体对外界做功，若同时气体从外界吸热，且，根据热力学第一定律可知气体内能增加，故A错误；
B．外界对气体做功，若气体同时放热，且放出的热量大于外界对气体做的功，根据热力学第一定律可知气体的内能减少，故B正确；
C．气体从外界吸收热量，若气体同时对外做功，且吸收的热量小于气体对外界做的功，根据热力学第一定律可知气体的内能减少，故C错误；
D．温度是分子平均动能标志，气体温度升高，分子平均动能一定增加，故D正确；
故选BD。
9．AC
【解析】
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉，热量自发从高温物体传到低温物体，不违背了热传递的方向性，即热力学第二定律，故A符合题意；
B．热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其它变化，效率不可能是100%，故B不符合题意；
C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙在重力的作用下下沉，上面的水变清，出现了泥、水自动分离现象，其中系统的势能减少了，不违背热力学第二定律，故C符合题意；
D．根据热力学第二定律，热量不可以自发从低温物体传到高温物体，故D不符合题意。
故选AC。
10．BCD
【解析】
A．晶体有固定的熔点，所以冰块是晶体，故A错误；
B．冰熔化成水的过程中，吸收热量，温度不变，所以水分子的平均动能不变，故B正确；
C．在水的表面层，分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力，故C正确；
D．水变成水蒸气，其内能增加，但分子的平均动能没有增加，所以是分子之间的势能增加，故D正确；
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程，体积变大，对外做功，所以其吸收的热量大于内能增加量，故E错误。
故选BCD。
11．等于
小于
大于
【解析】
[1]由图像可知，过程中即为等容变化，所以状态时气体的体积等于状态时气体的体积
[2]由图可知，过程为等压降温，则气体内能减小，由可知，体积减小，外界对气体做功，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
[3]b和c两个状态中，温度相等，则分子平均动能相同，由图可知，，则
12．AD
50
10
【解析】
(1)[1]
．A．根据，压强不变，温度升高时，瓶内气体体积增大，选项A正确；
B．温度升高时，瓶内气体分子的平均动能变大，但不是所有分子的动能都增大，选项B错误；
C．温度升高，压强不变，体积变大，则瓶内气体分子数密度减小，而分子平均速率变大，则单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减小，选项C错误；
D．温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体，选项D正确。
故选AD。
(2)[2][3]．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60
J，则气体的内能增加了
13．①12cm
②7J
【解析】
①取封闭的气体为研究对象，开始时气体的体积为L1S
温度为：T1=273+27=300K
末状态的体积为L2S，温度为：T2=273+127=400K
气体做等压变化，则
解得：L2=12cm
②在该过程中，气体对外做功
由热力学第一定律?U=Q-W
解得?U=7J.
14．2400K
，气体放出热量为1.5×103J
【解析】
气体由A到B过程：
初状态：
末状态：
由理想气体状态方程得
可得
TB=1200K
B到C过程为等容变化
可得
TC=2400K
整个过程中A温度不变
因为外界对气体做功
则
Q=-1.5×103J
即气体放出热量为1.5×103J。
15．（i）375K
（ii）气体内能增加了
【解析】
A与D状态的温度相同，借助D到C得过程确定C的温度，根据体积的变化确定气体变化中做功的正负，结合热力学第一定律确定内能的变化；
【详解】
①
D→A为等温线，则
C到D过程由盖吕萨克定律得：
得：
②A到B过程压强不变，由
有热力学第一定律
则气体内能增加，增加400J
16．(1)；(2)
【解析】
(1)根据盖吕萨克定律可得
代入数据可得
(2)缸内气体压强
根据热力学第一定律有
其中
代入数据