一．选择题（共6小题）
1．2016年4月6日，我国成功发射首颗微重力卫星“实践十号”。设想在该卫星内进行制造泡沫铝的实验。给金属铝加热，使之熔化成液体，在液体中通入氢气，液体内将会产生大量气泡，冷凝液体，将会得到带有微孔的泡沫铝，样品如图所示。下列说法中正确的是
A．液态铝内的气泡呈球状，说明液体表面分子间只存在引力
B．液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀
C．在冷凝过程中，气泡收缩，外界对气体做功，气体内能增大
D．泡沫铝是非晶体
【解答】解：、分子之间同时存在引力和斥力，当时，分子力表现为引力，不是只存在引力，故错误；
、失重条件下液态金属呈球状是由于液体表面分子间存在表面张力的结果，液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀，故正确；
、在金属液体冷凝过程中，气泡收缩变小，外界对气体做功，同时温度降低，放出热量，气体内能降低，故错误；
、泡沫金属物理性质仍然是晶体，故错误。
故选：。
2．如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生感应电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为，设定的额定风速为，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为，则风能转化为电能的效率为
A．
B．
C．
D．
【解答】解：建立一个“风柱”模型如图所示，风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积
经过风柱长度，所形成的风柱体积
风柱的质量
根据动能定理，风力在这一段位移做的功
风柱的功率
风能转化为电能的效率
故正确，错误。
故选：。
3．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是
A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
B．当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力
C．布朗运动是液体分子对固体小颗粒吸引力的不平衡引起的
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
【解答】解：、根据热力学第一定律△可知，在绝热条件下，压缩气体即，所以△，则气体的内能一定增加，故正确；
、分子间同时存在引力和斥力，表现为引力时，是分子引力大于分子斥力，故错误；
、布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的撞击作用不平衡引起的，而不是液体分子对小颗粒的吸引力不平衡引起的，故错误；
、根据热力学第二定律可知，热量也能从低温物体传到高温物体，但是要引起其他的变化，故错误。
故选：。
4．由于梅雨季节连续多日雨水，7月8日9时起，杭州新安江水库9个泄洪闸孔全开泄洪，这也是新安江水库建成61年来的首次泄洪。已知泄洪流量为，水位落差，水流冲击水轮机发电时，水流的机械能转化为电能，已知水的密度为，按照以上数据估算发电站的发电功率是
A．
B．
C．
D．
【解答】解：一段时间水流做的功为，电能为，发电功率为。故正确，错误。
故选：。
5．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是
A．若气体的压强和体积都不变，其内能可能减小
B．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
【解答】解：、由气态方程知，．气体的压强，体积不变，一定不变，则一定不变，故内能一定不变，故错误；
、由气态方程知，若气体的内能不变，则气体的温度不变，而压强与体积可以某一个增大，另一个减小，故错误；
、由气态方程知，温度升高，一定增大，若体积增大，压强可能不变，所以压强不一定增大，故错误；
、理想气体内能由温度决定，当气体温度升高时，气体的内能一定增大，故正确。
故选：。
6．在炎热的的夏季，用打气筒为自行车充气，若充气太足，在太阳暴晒下，很容易发生车胎爆裂。已知打气筒的容积为，轮胎容积为打气筒容积的20倍，充气前轮胎内、外压强相等，温度为，用打气筒给轮胎充气，设充气过程气体温度不变，大气压强，轮胎能够承受的最高气压为，则下列说法正确的是
A．让轮胎内气体压强达到，需要充气20次
B．让轮胎内气体压强达到，需要充气40次
C．爆胎瞬间气体的温度为
D．爆胎过程气体放出热量，内能减小
【解答】解：、由题意可知，轮胎的容积：；以轮胎内原有气体及充入的气体整体为研究对象，
气体初状态参量：，，
末状态状态参量：，，
气体发生等温变化，由玻意耳定律得：，
即：，
解得：次；故正确，错误；
、轮胎容积不变，气体发生等容变化，气体初状态的参量：，，气体末状态参量：，
由查理定律得：，
即：，
解得：；故错误；
、爆胎的过程中气体对外做功，为负，由于时间短，气体来不及吸收热量，，根据热力学第一定律可知内能减小，故错误。
故选：。
二．多选题（共4小题）
7．下列说法正确的是
A．一定量的某种理想气体在等压膨胀的过程中，内能一定增加
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．热量不能从低温物体传到高温物体
D．能源的使用过程能量的总量守恒，但可利用能源会逐步减少，因此节约能源是我们每个人的责任
【解答】解：、根据理想气体状态方程可知，一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度升高，而一定量的理想气体得内能仅仅与温度有关，所以气体的内能一定增加，故正确；
B、根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故B错误；
C、根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定的条件下可以从低温物体传到高温物体，故C错误；
D、根据热力学第二定律可知，能源的使用过程能量的总量守恒，但可利用能源会逐步减少，因此节约能源是我们每个人的责任，故D正确。
故选：AD。
8．春夏秋冬，温暑凉寒，何时何处不与冷热相关？人类不但掌握了精确测温控温的方法，还可以人工产生高热和深冷，在高热和深冷的“世界”里不断发现新的科学奇迹。下列关于热力学定律的说法正确的是
A．外界对物体做功，物体的内能必定增加
B．一定质量的理想气体在等温压缩过程中，一定向外界放出热量
C．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化
D．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换为机械能
【解答】解：、由热力学第一定律可知，改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，所以如果外界对物体做功同时物体向外界放热，物体的内能不一定增加，故错误；
、一定质量的理想气体在等温压缩过程中，由于温度不变，所以理想气体的内能不变，但由于气体的体积减小，所以外界对气体做功，由热力学第一定律△可知，由于△，，则，所以气体一定向外界放出热量，故正确；
C、热力学第二定律的开尔文表述为不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故C正确；
D、热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性，即机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故D正确。
故选：BCD。
9．如图所示，横截面积为的绝热活塞将一定质量的理想气体密封在水平放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦地滑动，汽缸左端的电热丝可以通微弱电流对缸内气体缓慢加热。已知大气压强为，初始时缸内气体的体积为，压强为，温度为．现通电一段时间，活塞向右移动一段距离时，缸内气体再次达到平衡，下列说法正确的是
A．缸内气体的压强仍为
B．缸内气体的温度仍为
C．缸内气体的内能增加
D．缸内气体吸收的热量大于气体对外做的功
【解答】解：、一段时间后，活塞再次处于平衡状态，根据受力平衡可知，缸内气体的压强仍为，正确；
、缓慢加热过程中气体做等压变化，活塞向右移动一段距离后，缸内气体体积变大，气体温度升高，错误；
、理想气体的内能只和温度有关，温度升高，气体内能变大，正确；
D、根据热力学第一定律△，由于内能增大，缸内气体吸收的热量大于气体对外做的功，D正确。
故选：ACD。
10．如图所示的两端开口的形管中，盛有同种液体，并用阀门将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开阀门，从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为，内能变化量为△，动能变化量为△；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得下列选项正确的是
A．
B．△
C．△
D．△
【解答】解：、由动能定理可知：△，
其中：△△，故、正确。
、阻力对液体做功能够改变物体的内能，所以热力学第一定律知：△，
即：△，
又因：，
故：△，故错误。
故选：。
三．实验题（共1小题）
11．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图．
（1）在气球膨胀过程中，下列说法中正确的是 ；
．该密闭气体分子间的作用力增大
．该密闭气体组成的系统内能增加
．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）若某时刻该密闭气体的体积为，密度为，平均摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则该密闭气体的分子个数为
；
（3）若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了的功，同时吸收了的热量，则该气体内能变化了
；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度
（填“升高”或“降低”
．
【解答】解：（1）、气体膨胀，分子间距变大，分子间的引力和斥力同时变小，故错误；
、根据热力学第二定律，一切宏观热现象过程总是朝着熵增加的方向进行，故该密闭气体组成的系统熵增加，故正确；
、气体压强是有气体分子对容器壁的碰撞产生的，故错误；
、气体分子间隙很大，该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故错误；
故选：；
（2）气体的量为：；
该密闭气体的分子个数为：；
（3）气体对外做了的功，同时吸收了的热量，根据热力学第一定律，有：
△；
若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，气压气体迅速碰撞，对外做功，内能减小，温度降低；
故答案为：（1）；（2）；（3）0.3，降低．
四．计算题（共5小题）
12．一只篮球的体积为，球内气体的压强为，温度为．现用打气筒对篮球充入压强为、温度为的气体，使球内气体压强变为，同时温度升至．已知气体内能与温度的关系为为正常数），充气过程中气体向外放出的热量，篮球体积不变．求：
①充入气体的体积；
②充气过程中打气筒对气体做的功．
【解答】解：①以篮球内气体与充入的气体整体为研究对象，
气体的初状态参量：，，，
气体末状态参量：，，，
由理想气体状态方程得：，
即：，解得：；
②由题意可知：△，
由热力学第一定律得：△，
解得：；
答：①充入气体的体积为；
②充气过程中打气筒对气体做的功为：．
13．如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口，活塞面积，封闭气体的体积为，温度为，大气压强，物体重力，活塞重力及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了的热量，使活塞刚好升到缸口。求：
①活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？
②汽缸内气体对外界做多少功？
③气体内能的变化量为多少？
【解答】解：①封闭气体初态：，
末态：
缓慢升高环境温度，封闭气体做等压变化则有
解得
②设封闭气体做等压变化的压强为
活塞受力平衡有：
气缸内气体对外界做功
③由热力学第一定律得，气缸内气体内能的变化量△
即：△
故气缸内的气体内能增加了
答：①活塞刚好升到缸口时，气体的温度是；
②汽缸内气体对外界做；
③气体内能的变化量为
14．如图所示，导热良好的气缸直立在水平地面上，气缸的质量为，高度为，底面面积为．用活塞把一定量的气体封闭在气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦移动，活塞及气体的质量可忽略不计，气体可看作理想气体。平衡时，活塞处于距气缸底处。现用力缓慢向上拉动活塞，直至气缸刚要离开地面，此过程中活塞未移动到气缸口处。（环境温度保持不变，环境气体压强为求：
．气缸刚要离开地面时，活塞距气缸底的距离；
．若此过程中力做功为，则封闭气体需从外界吸收多少热量？
【解答】解：．气缸刚要离开地面时，对整体由平衡条件可知：①，
活塞处于平衡状态，设此时封闭气体压强为，有②，
此过程气体做等温变化，设此时活塞距气缸底的距离为，由玻意尔定律则有：③，
联立各式，解得：。
．此过程中力对活塞做正功，环境气体对活塞做负功，封闭气体对活塞做正功，总功为零，
设封闭气体做功为，有⑤，
由于封闭气体温度不变，所以其内能保持不变，
由热力学定律知，封闭气体对活塞所做的功等于其吸收的热量，有⑥，
解得
答：．气缸刚要离开地面时，活塞距气缸底的距离为；
．若此过程中力做功为，则封闭气体需从外界吸收热量为。
15．如图所示，绝热气缸倒扣放置，质量为的绝热活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，气缸底部连接一形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为，气缸横截面积为，重力加速度为，求：
（1）形细管内两侧水银柱的高度差；
（2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降△，求此时的温度；
（3）此加热过程中，若气体吸收的热量为，求气体内能的变化。
【解答】解：（1）设封闭气体的压强为，对活塞受力分析可得
解得，
又△△
解得△；
（2）活塞下降过程，密闭气体做等压变化，则
解得此时温度；
（3）气体对外做功为：
△△；
根据热力学第一定律得：
△，
解得：△△。
答：（1）形细管内两侧水银柱的高度差为；
（2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降△，此时的温度为；
（3）此加热过程中，若气体吸收的热量为，气体内能的变化为△。
16．如图所示，一定质量的某种理想气体由状态变为状态，、两状态的相关参量数据已标于压强体积图象上。求：
（1）该气体由过程中对外做功多少；
（2）则此过程中气体内能增加了多少；
（3）气体与外界交换了多少热量，是吸收还是放出热量。
【解答】解：（1）根据理想气体做功的公式：△
该题图中得压强是变化的，由于压强随体积是均匀变化，则有：
气体对外做功。
（2）由图示图象可知：，所以从到气体的温度没有变化，则气体的内能不变；
（3）由于气体的内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体要吸热。
答：（1）该气体由过程中对外做功；
（2）则此过程中气体内能不变；
（3）气体与外界交换了热量，是吸收热量。第三章章末综合练习
一．选择题（共6小题）
1．2016年4月6日，我国成功发射首颗微重力卫星“实践十号”。设想在该卫星内进行制造泡沫铝的实验。给金属铝加热，使之熔化成液体，在液体中通入氢气，液体内将会产生大量气泡，冷凝液体，将会得到带有微孔的泡沫铝，样品如图所示。下列说法中正确的是
A．液态铝内的气泡呈球状，说明液体表面分子间只存在引力
B．液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀
C．在冷凝过程中，气泡收缩，外界对气体做功，气体内能增大
D．泡沫铝是非晶体
2．如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生感应电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为，设定的额定风速为，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为，则风能转化为电能的效率为
A．
B．
C．
D．
3．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是
A．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
B．当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力
C．布朗运动是液体分子对固体小颗粒吸引力的不平衡引起的
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
4．由于梅雨季节连续多日雨水，7月8日9时起，杭州新安江水库9个泄洪闸孔全开泄洪，这也是新安江水库建成61年来的首次泄洪。已知泄洪流量为，水位落差，水流冲击水轮机发电时，水流的机械能转化为电能，已知水的密度为，按照以上数据估算发电站的发电功率是
A．
B．
C．
D．
5．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是
A．若气体的压强和体积都不变，其内能可能减小
B．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
6．在炎热的的夏季，用打气筒为自行车充气，若充气太足，在太阳暴晒下，很容易发生车胎爆裂。已知打气筒的容积为，轮胎容积为打气筒容积的20倍，充气前轮胎内、外压强相等，温度为，用打气筒给轮胎充气，设充气过程气体温度不变，大气压强，轮胎能够承受的最高气压为，则下列说法正确的是
A．让轮胎内气体压强达到，需要充气20次
B．让轮胎内气体压强达到，需要充气40次
C．爆胎瞬间气体的温度为
D．爆胎过程气体放出热量，内能减小
二．多选题（共4小题）
7．下列说法正确的是
A．一定量的某种理想气体在等压膨胀的过程中，内能一定增加
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．热量不能从低温物体传到高温物体
D．能源的使用过程能量的总量守恒，但可利用能源会逐步减少，因此节约能源是我们每个人的责任
8．春夏秋冬，温暑凉寒，何时何处不与冷热相关？人类不但掌握了精确测温控温的方法，还可以人工产生高热和深冷，在高热和深冷的“世界”里不断发现新的科学奇迹。下列关于热力学定律的说法正确的是
A．外界对物体做功，物体的内能必定增加
B．一定质量的理想气体在等温压缩过程中，一定向外界放出热量
C．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化
D．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换为机械能
9．如图所示，横截面积为的绝热活塞将一定质量的理想气体密封在水平放置的绝热汽缸内，活塞可在汽缸内无摩擦地滑动，汽缸左端的电热丝可以通微弱电流对缸内气体缓慢加热。已知大气压强为，初始时缸内气体的体积为，压强为，温度为．现通电一段时间，活塞向右移动一段距离时，缸内气体再次达到平衡，下列说法正确的是
A．缸内气体的压强仍为
B．缸内气体的温度仍为
C．缸内气体的内能增加
D．缸内气体吸收的热量大于气体对外做的功
10．如图所示的两端开口的形管中，盛有同种液体，并用阀门将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开阀门，从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为，内能变化量为△，动能变化量为△；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得下列选项正确的是
A．
B．△
C．△
D．△
三．实验题（共1小题）
11．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图．
（1）在气球膨胀过程中，下列说法中正确的是
；
．该密闭气体分子间的作用力增大
．该密闭气体组成的系统内能增加
．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）若某时刻该密闭气体的体积为，密度为，平均摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则该密闭气体的分子个数为
；
（3）若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了的功，同时吸收了的热量，则该气体内能变化了
；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度
（填“升高”或“降低”
．
四．计算题（共5小题）
12．一只篮球的体积为，球内气体的压强为，温度为．现用打气筒对篮球充入压强为、温度为的气体，使球内气体压强变为，同时温度升至．已知气体内能与温度的关系为为正常数），充气过程中气体向外放出的热量，篮球体积不变．求：
①充入气体的体积；
②充气过程中打气筒对气体做的功．
13．如图所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口，活塞面积，封闭气体的体积为，温度为，大气压强，物体重力，活塞重力及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了的热量，使活塞刚好升到缸口。求：
①活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？
②汽缸内气体对外界做多少功？
③气体内能的变化量为多少？
14．如图所示，导热良好的气缸直立在水平地面上，气缸的质量为，高度为，底面面积为．用活塞把一定量的气体封闭在气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦移动，活塞及气体的质量可忽略不计，气体可看作理想气体。平衡时，活塞处于距气缸底处。现用力缓慢向上拉动活塞，直至气缸刚要离开地面，此过程中活塞未移动到气缸口处。（环境温度保持不变，环境气体压强为求：
．气缸刚要离开地面时，活塞距气缸底的距离；
．若此过程中力做功为，则封闭气体需从外界吸收多少热量？
15．如图所示，绝热气缸倒扣放置，质量为的绝热活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，气缸底部连接一形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离气缸底部为，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为，气缸横截面积为，重力加速度为，求：
（1）形细管内两侧水银柱的高度差；
（2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降△，求此时的温度；
（3）此加热过程中，若气体吸收的热量为，求气体内能的变化。
16．如图所示，一定质量的某种理想气体由状态变为状态，、两状态的相关参量数据已标于压强体积图象上。求：
（1）该气体由过程中对外做功多少；
（2）则此过程中气体内能增加了多少；
（3）气体与外界交换了多少热量，是吸收还是放出热量。
