东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：热力学定律 综合测试（含解析）

热力学定律
1．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则运动称为布朗运动
B．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和
C．物体对外界放热，其内能一定减少
D．物体对外界做功，其内能定减少
2．下列说法正确的是___________．
A．理想气体等温膨胀时，内能不变
B．扩散现象表明分子在永不停息地运动
C．分子热运动加剧，则物体内每个分子的动能都变大
D．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加
E.布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在不停地做无规则热运
3．如图所示，某种洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量.设封闭空气温度不变，当洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气
A．单位体积分子数增大
B．分子运动的平均动能增加
C．气体一直向外界放热
D．气体一直对外界做功
4．下列叙述正确的是______________
A．理想气体等压膨胀过程一定吸热
B．液体的饱和气压随温度的升高而增大
C．第二类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E. 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
5．下列说法中正确的是________。
A．因为液体表面具有收缩的趋势，所以液体表面分子间只有引力没有斥力
B．液晶既具有液体的流动体，又具有光学各向异性
C．一定质量气体升高相同的温度，吸收的热量跟经历的过程有关
D．分子间的引力与斥力同时存在，斥力等于引力时，分子势能最小
E. 第二类永动机违反能量守恒定律，所以不可能制成
6．下列说法正确的是（ ）
A．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，则吸收的热量等于增加的内能
B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C．干湿泡湿度计中两只温度计的读数相差越大，说明空气的相对湿度越大
D．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
E. 在浸润现象中，附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离
7．下列说法中正确的是___________
A．固体、液体、气体中都有扩散现象和布朗运动
B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，但扩散现象和布朗运动并不都是热运动
C．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
E. 两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用力的合力先变大后变小，再变大
8．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．气体吸热后温度一定升高
B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
C．气体被压缩时，内能一定增加
D．热量可以从低温物体传到高温物体
E. 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
9．下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动越明显
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体
D．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
E.理想气体等压膨胀的过程一定放热
10．回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50 K．某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程：已知状态A和B的温度均为27℃，状态C和D的温度均为-133℃，下列判断正确的是_________．
A．气体由状态A到B过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到C过程，内能保持不变
C．气体由状态C到D过程，分子间的平均间距减小
D．气体由状态C到D过程，气体对外做功
E.气体由状态D到A过程，其热力学温度与压强成正比
11．一定质量理想气体的状态变化经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ab、cd与竖直轴平行，bc、ad的延长线通过原点，则下列说法正确的是（ ）（填正确答案标号）．
A．ab段气体从外界吸热，内能不变；
B．bc段气体对外界放热，内能减小；
C．cd段气体从外界吸的热全部对外做功，该过程不违背热力学第二定律；
D．ab段气体对外界做的功大于cd段外界对气体做的功；
E.气体状态从a点开始循环，再回到a点时，总体既不吸热、也不放热．
12．以下说法正确的是 __________．
A．液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势
B．水结为冰时，水分子的热运动不会消失
C．温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移
D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停地做无规则运动
E.恒温水池中，小气泡由底部缓慢上升过程中，气泡中的理想气体内能不变，对外做功，吸收热量
13．热现象无处不在，发电制造，安装维护，航空航天，科研发明，烧水做饭，取暖纳凉等日常所见无不与“热”有关．下列与“热”有关的认识正确的是__________．
A．空调在制冷和制热的过程中都存在热传递
B．冰箱不能为房间制冷是因为违背了能量守恒
C．水的流速越大，水分子的热运动越剧烈
D．气体被压缩的过程中外界对气体做功
E.固体吸收热量内能一定增大
14．如图所示，绝热容器的气体被绝热光滑密封活塞分为两部分 A、B，已知初始状态下A、B 两部分体积、压强、温度均相等，A 中有一电热丝对 A 部分气体加热一段时间，稳定后( )
A．A气体压强增加，体积增大，温度不变
B．B 气体的温度升高，B中分子运动加剧
C．B 气体的体积减小，压强增大
D．A气体的内能变化量等于 B气体的内能变化量
15．哈雷彗星绕太阳做变速椭圆运动的物理过程中，物质的运动形式是否发生变化？
16．2004年，F1汽车大赛落户中国上海，请同学们分析在赛车加速阶段能量的转化情况.
17．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
18．一定质量的气体从外界吸收的热量，内能增加，是气体对外做功还是外界对气体做功？做多少焦耳的功？若气体所吸收热量不变，但内能只增加，情况又如何？
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A．悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项A错误；
B．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，选项B正确；
C．物体对外界放热，若外界对物体做功，则物体的内能可能会增加，选项C错误；
D．物体对外界做功，若物体同时吸热，则其内能可能会增加，选项D错误；
2．ABD
【解析】
理想气体的内能只与温度有关，理想气体等温膨胀时，内能不变，选项A正确； 扩散现象表明分子在永不停息地运动，选项B正确； 分子热运动加剧，则物体分子的平均动能变大，并非每个分子的动能都变大，选项C错误； 在绝热过程中Q=0，外界对物体做功W>0，根据 可知物体的内能一定减增加，选项D正确； 布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则热运动，选项E错误；故选ABD.
3．AC
【解析】
【详解】
A、洗衣机缸内水位升高，被封闭的空气压强增大，被封闭气体做等温变化，根据理玻意耳定律可知，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故A正确；
B、一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度不变，可知其内能不变；故B错误.
C、D、气体体积减小，外界对气体做功，而内能不变，根据热力学第一定律得知，气体一定向外界放出了热量。故C正确，D错误.
故选AC.
4．ABD
【解析】
【详解】
理想气体等压膨胀对外做功，温度增加，内能增大，所以一定吸热，A正确；液体的饱和气压与温度有关，液体的饱和气压随温度的升高而增大，故B正确；第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故C错误；根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确；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，故E错误。故选ABD.
5．BCD
【解析】
【详解】
A．液体表面层分子间引力和斥力同时存在，因为引力大于斥力，分子力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故A错误；
B．液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质，它具有流动性，光学性质各向异性，故B正确；
C．理想气体没有分子势能，故内能只与温度和质量有关，故一定质量理想气体升高相同的温度，内能改变量一定，根据热力学第一定律公式，吸收的热量跟经历的过程有关，故C正确；
D．分子力做功等于分子势能的减小量，故在分子力的合力为零时，此后不管分子间距是增加还是减小，分子势能均是增加的，故D正确；
E．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，故E错误；
6．BDE
【解析】
【详解】
A．一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，由于水蒸气对外界做功，由热力学第一定律可知吸收的热量大于增加的内能，故A错误；
B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，比如：金刚石与石墨，故B正确；
C．干湿泡湿度计中两只温度计的示数差别越大，空气越干燥，相对湿度越小，故C错误；
D．根据热力学第二定律，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确；
E．附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润，故E正确；
7．BCE
【解析】
【详解】
A．布朗运动只能在气体和液体中发生，不能在固体中发生，故A错误；
B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，但扩散现象是热运动，而布朗运动并不是热运动，故B正确；
C．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故C正确；
D．第二类永动机不违反了能量守恒定律，违背了热力学第二定律，故D错误；
E．两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子间相互作用力的合力随着分子间距的减小先变大后变小；当分子间距等于r0，分子间作用力的合力为零；当分子间距小于r0，分子力表现为斥力，随着分子间距的减小而变大，故E正确；
8．BDE
【解析】
【详解】
A、气体吸热的同时，如果同时对外做功，则气体的温度有可能降低，故A错误；
B、一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，根据可知，温度升高，内能一定增加，故B正确；
C、由理想气体状态方程知一定质量的气体被压缩时，气体温度不一定升高，内能不一定增加，故C错误；
D、热量可以从低温物体传到高温物体，不过需要消耗外界的功，故D正确；
E、如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定温度相等，故均达到热平衡，故E正确；
故选BDE。
【点睛】
明确热力学第一定律的基本内容，知道做功和热传递均可以改变物体的内能；温度升高时，内能一定增大；明确热平衡的标志是温度相等，同时根据热力学第二定律可知，热量可以自发地从高温物体传到高温物体，但也可以从低温物体传到高温物体，只不过要引起其他方面的变化；
9．ACD
【解析】
【详解】
A.悬浮在液体中的小颗粒越小，受液体分子撞击的不平衡性就越明显，布朗运动越明显，故A正确；
B.根据热力学第二定律，热量也可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，故B错误；
C.晶体和非晶体区别在于内部分子排列，有些通过外界干预可以相互转化，如把晶体硫加热熔化（温度超过300）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故C正确；
D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确；
E.根据理想气体状态方程＝C（常数），可知气体等压膨胀的过程压P不变、V增大，则温度T增大，内能U0，气体对外做功W0，由热力学第一定律U=W+Q知，Q0，则气体需要吸热，故E错误。
故选ACD.
10．ADE
【解析】
【分析】
状态A和B的温度相等，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，根据，把AB直线与双曲线比较可判断温度的变化；对于理想气体分子势能不计，根据温度变化可判断内能的变化；根据体积的变化可判断分子间距离的变化和气体对外做功的情况；对于体积不变，其热力学温度与压强成正比．
【详解】
A. 状态A和B的温度相等，根据，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，PV先增大后减小，所以温度先升高后降低，故A正确；
B. 气体由状态B到C过程，体积不变，根据，压强减小，温度降低，内能减小，故B错误；
C. 气体由状态C到D过程，体积增大，分子间的平均间距最大，故C错误；
D. 气体由状态C到D过程，体积增大，气体对外做功，故D正确；
E. 气体由状态D到A过程，体积不变，根据，其热力学温度与压强成正比，故E正确．
故选ADE。
11．ABD
【解析】
【分析】
根据图象结合理想气体状态方程和热力学第一定律进行逐项分析；
【详解】
A、ab段，气体等温膨胀，气体从外界吸热，对外做功，内能不变，故A正确；
B、bc段，气体等容降温，气体对外放热，内能减小，故B正确；
C、cd段，气体等温压缩，内能不变，气体对外放的热等于外界对气体做功，故C错误；
D、作出过程的P-V图，可以发现ab段气体对外做的功大于cd段外界对气体做的功，故D正确；
E、全过程中，气体对外界做功大于外界对气体做功，但气体内能不变，故气体从外界吸热，故E错误；
故选ABD．
12．ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A.由于表面分子较为稀疏，所以液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，表面张力有使液面有收缩到最小的趋势，故A正确；
B.水结为冰时，水分子仍然在进行无规则运动，故B正确；
C.温度是分子平均动能的标志，由热力学第二定律可知，热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体，故C错误；
D.布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子做无规则运动的反映，不是微粒内部分子无规则运动的反应，故D错误；
E.气泡缓慢上升过程中，外部的压强减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，由热力学第一定律得：气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，故E正确．
13．ADE
【解析】
【详解】
空调无论是制冷还是制热，其工作原理都是热传递，只是传递的方向不同，选项A正确；现有机械在工作时都遵循能量守恒定律，选项B错；水的流速是宏观的运动，与水分子的热运动无关，选项C错误；气体被压缩时体积减小，外界对气体做功，选项D正确：固体吸收热量不对外做功，内能增大，选项E正确．
14．BC
【解析】
【详解】
对A气体加热，则A气体温度升高，压强增加，活塞向右移动，A气体体积增大，选项A错误；B气体的体积减小，压强增大，活塞对B气体做功，由于绝热，则B气体的温度升高，B中分子运动加剧，选项BC正确；A、B重新平衡后，则最终A、B压强相等；A体积大于B，由气体状态方程可知，A温度高于B，则A气体的内能变化量大于 B气体的内能变化量，选项D错误；故选BC.
15．见解析
【解析】
【分析】
自然界存在着不同的运动形式（力的、热的、电磁的、原子的等等），不同的运动形式对应着不同形式的能，物质的运动形式不发生变化，则无能量转化过程从这个角度分析问题即可；
【详解】
自然界存在着不同的运动形式（力的、热的、电磁的、原子的等等），不同的运动形式对应着不同形式的能，物质的运动形式不发生变化，则无能量转化过程；若有能量从一种形式转化为另一种形式，则运动形式必发生变化，哈雷彗星绕太阳运动，只有机械运动这一种运动形式，所以它的运动形式没有发生变化。
【点睛】
针对哈雷彗星绕太阳的运动也可以从机械能守恒角度分析问题。
16．化学能转化为动能和内能
【解析】
【分析】
了解不同能量之间可以相互转化，但是总的能量是守恒的；
【详解】
赛车在加速阶段，消耗燃油，使速度增大，即消耗燃油的化学能转化为赛车的动能和内能。
【点睛】
本题考查能量守恒定律，知道不同能量之间可以相互转化，但是总的能量是守恒的。
17．690J
【解析】
【详解】
根据题意，，
由热力学第一定律得：J
故本题答案为690J。
【点睛】
已知做功和热传递的数据，根据热力学第一定律可求得气体内能的改变量。
18．外界对气体做功；气体对外界做功为
【解析】
【分析】
【详解】
由热力学第一定律可知：
解得：，外界对气体做功；
同理，解得：，负号表示气体对外界做功；
则外界对气体做功；气体对外界做功
【点睛】
做功和热传递均可以改变物体的内能；由热力学第一定律即可解答本题．