第三章热力学定律 课后训练 -2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

第三章热力学定律一、选择题（共15题）1．关于一些热学现象的物理解释，下列说法正确的是（）A．树叶上露珠呈球形是水的表面张力作用的结果B．当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大C．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变E．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点2．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B．气体的温度升高C．分子平均动能增大D．分子的平均动能减小3．如图，是一定质量的理想气体，从A状态依次经过、和状态后再回到状态A的示意图。其中，和为等温过程，和为绝热过程。在该过程中，下列说法正确的是（）A．过程中，气体对外界做功，内能减少B．过程中，气体分子的平均动能减小C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．过程中，气体向外界放出热量4．下列说法正确的是（）A．布朗运动是由液体各部分的温度不同而引起的B．晶体的物理性质是各向异性，非晶体的物理性质是各向同性C．一定质量的理想气体等温膨胀，一定吸收热量D．一定质量的理想气体等压压缩，某些气体分子动能可能增加E．从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的5．下列说法正确的是（）A．悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动是布朗运动B．单晶体和多晶体均有固定的熔点C．相同质量的0℃的水和冰的内能相同D．热量可以由低温物体传递给高温物体E．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性6．在斯特林循环的p-V图像中，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，如图甲所示；状态c和状态d时气体分子热运动速率的统计分布如图乙所示。则下列说法正确的是（）A．从状态a到状态b，气体的温度升高B．从状态b到状态c，单位体积中的气体分子数增多C．从状态c到状态d，气体对外放热D．状态b时每个气体分子的动能都比状态a时的大E．状态d对应的是图乙中的图线①7．如图所示，一定质量的理想气体由状态a开始，经历、、、四个过程回到原状态，其图像刚好是一个圆，气体在a、b、c、d四个状态的体积分别为、、，温度分别为、、，压强分别为、、、，其中，。下列说法正确的是（）A．在这四个状态中，c状态时气体的内能最多B．C．D．从状态a到状态b，气体从外界吸热E．从状态c到状态d，气体对外界做功8．如图，密闭导热容器内，一定质量的理想气体从状态A开始，经历过程①、②、③又回到状态A。对此气体，下列说法正确的是（

）A．过程②中气体的压强逐渐增大B．过程①中气体对外界做正功C．过程③中气体从外界吸收热量D．状态A时气体单位时间对单位面积器壁的碰撞次数比状态B时的少E．过程②中外界对气体做的功小于气体放出的热量9．一定质量的理想气体从状态a开始，依次经等容过程①、等压过程②、等容过程③、等压过程④，再回到状态a完成一次循环，其p-V图像如图所示。下列判断正确的是（）A．气体在a、c两状态时具有的内能相等B．过程①中释放的热量等于过程③中吸收的热量C．过程①中释放的热量小于过程②中吸收的热量D．过程①④中释放的总热量大于过程②③中吸收的总热量10．关于能量转化的方向性下列说法中正确的是（）A．凡是能量守恒的过程就一定会发生能量的转化B．摩擦生热的过程是不可逆过程C．由于能量的转化过程遵守能量守恒定律，所以不会发生能源危机D．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性11．关于热现象，下列说法正确的是（）A．热量不能从低温物体传到高温物体B．两分子间距离增大，分子势能一定增大C．布朗运动就是液体分子的无规则运动D．物体吸收热量温度不一定增加12．一定质量的理想气体密封在容器内，其初状态从A开始，经B、C、D又回到初始状态，变化过程如图所示，其中DA直线反向延长通过坐标原点，AB和CD为双曲线，BC平行于纵轴．下列说法正确的是（）A．DA直线反向延长过坐标原点，故其过程是等温变化B．C到D过程放出的热量大于外界对气体做的功C．从微观的角度讲，BC过程压强减小是由于分子平均动能减小D．气体经全过程回到A时，不吸热也不放热13．如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c。下列说法正确的是（）A．在过程中气体对外界做功 B．在过程中气体对外界做功C．在过程中气体的内能逐渐变大 D．在过程中气体的内能逐渐变小14．“回热式热机”热循环过程可等效为如图所示的曲线，、为等温过程，、为等容过程．对于一定质量的理想气体，在热循环过程中（

）A．a状态气体温度比c状态低B．，两过程气体放出、吸收的热量相等C．整个循环过程，气体对外放出热量D．d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态少15．一定质量理想气体某温度下的等温线如图中虚线所示，该气体在此温度下的状态a开始绝热膨胀，图中实线能反应此变化过程的是（）A． B．C． D．二、综合题16．如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态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Qab和Qac，则：Tb___________Tc，；Qab___________Qac。（选填“=”或“>”或“<”）17．如图所示为一定质量的理想气体由状态A变为状态C，则气体从状态A变化到状态C的过程中，其内能___________（填“增大”、“减小”、或“不变”）。从B到C的过程中，气体向外放的热量为___________。18．一定质量的理想气体依次经历三个过程，回到初始状态，该过程可用如图甲所示的图上三条直线a、b、c表示，其中a平行于横轴，b的延长线过坐标原点O，c平行于纵轴，该过程也可用如图乙所示的图表示。整个过程中气体________（选填“从外界吸热”或“向外界放热”），图甲中的b过程与图乙中的________（选填“d”、“e”或“f”）过程对应。19．一定质量的理想气体的“卡诺循环”过程如图所示，从状态A依次经过状态B、C、D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。气体从状态A到状态B的过程，气体分子的平均动能________（“增大”“减小”或“不变”）；气体从状态B到状态C的过程气体的内能_______（填“增大”“减小”或“不变”）；整个循环过程，气体从外界_______热量（填“吸收”“放出”或“无吸放”）。20．如图所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H1＝0.60m，气体的温度T1＝300K；现给汽缸缓慢加热至T2＝480K，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H2处，此过程中缸内气体增加的内能。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，活塞横截面积S＝5.0×10－3m2。求：（1）活塞距离汽缸底部的高度H2；（2）此过程中缸内气体吸收的热量Q。21．如图所示，上端带有卡口的横截面积为S、高为L的导热性能良好的气缸中用一光滑的活塞B封闭着一定质量的理想气体A，气缸底部与U形水银气压计（U形管内气体体积忽略不计）相连，已知气体内能U与热力学温度T的关系为，其中为已知常数，活塞B的质量为m，重力加连度为g，大气压强为，水银的密度为，环境热力学温度为时，活塞离缸底的距离为。求：（1）环境温度为时，U形气压计两侧水银面的高度差；（2）环境温度由缓慢升高至过程中，气体吸收的热量。22．带活塞的气缸封闭了一定质量的理想气体，该理想气体经历了如图所示的AB、BC和CA过程。已知气体在状态B时，温度为600K。（1）求气体在状态A时的温度；（2）若C到A过程中，气体内能减小了28J，则该过程中气体与外界的热量交换。23．题图为某一定质量理想气体状态变化的图象，AB、BC为直线，对应状态的压强p、体积V均已在图中标出。已知气体在状态A时的温度为，由状态A到状态C的内能增加量为，求：（1）状态A到状态C过程中吸收的热量Q；（2）状态A到状态B过程中的最高温度T。参考答案：1．ACE【详解】A．树叶上露珠呈球形是水的表面张力作用的结果，A正确；B．当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的相对湿度一定较大，B错误；C．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递，C正确；D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，势能增大，内能变大，D错误；E．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，E正确。故选ACE。2．AD【详解】密闭于气缸内的气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W<0缸内气体与外界无热交换说明Q=0根据热力学第一定律可知内能增加量故内能减小，分子平均动能减小，温度降低，BC错误，AD正确。故选AD。3．BC【详解】AD．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变。由热力学第一定律知气体从外界吸收热量，故AD错误；B．B→C过程中，气体绝热膨胀，气体对外界做功，气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确；C．C→D过程中，气体等温压缩，体积变小，气体分子密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确。故选BC。4．CDE【详解】A．布朗运动是由于液体分子的无规则热运动对花粉的碰撞引起的，A错误；B．单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，B错误；C．一定质量的理想气体等温膨胀，温度不变气体的内能不变，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律，一定吸收热量，C正确；D．一定质量的理想气体等压压缩，体积减小，根据理想气体状态方程，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，不是所有分子的动能都减小，某些气体分子动能可能增加，D正确；E．根据热力学第二定律，从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的，E正确。故选CDE。5．ABD【详解】A．悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动是布朗运动，选项A正确；B．单晶体和多晶体均有固定的熔点，选项B正确；C．0℃的冰熔化为同温度的水要吸收热量，则相同质量的0℃的冰的内能小于0℃的水的内能，选项C错误；D．根据热力学第二定律可知，热量可以由低温物体传递给高温物体，但要引起其他的变化，选项D正确；E．热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体，空调机既能致冷又能致热，并不能说明热传递不存在方向性，而是在反向时，要引起其他方面的变化，故E错误。故选ABD。6．ACE【详解】AD．从状态a到状态b体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，但不一定每个气体分子的动能都增大，选项A正确，D错误；B．从状态b到状态c，气体体积增大，单位体积中的气体分子数减少，选项B错误；C．从状态c到状态d，体积不变，压强减小，根据理想气体状态方程可知气体的温度降低，气体内能减少，而体积不变，做功为0，根据热力学第一定律可知气体对外放热，选项C正确；E．从状态c和状态d体积不变，压强减小，则温度降低，分子平均动能降低，速率较大的分子所占的百分比减少，分布曲线的峰值向速率小的方向移动，故状态d对应的是图乙中的图线①，选项E正确。故选ACE。7．ACD【详解】A．一定质量的理想气体的内能大小由温度决定，在这四个状态中，c状态时气体的温度最高，故气体在c状态时的内能最多，A正确；B．从状态a到状态c，气体是等容变化，则有因为有、、，解得B错误；

C．从状态a到状态b，由理想气体状态方程可得因为有、、、、，解得C正确；D．从状态a到状态b，气体的体积增大，对外做功，温度升高，内能增加，所以气体从外界吸热，D正确；E．从状态c到状态d，气体的体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减少，E错误。故选ACD。8．BCE【详解】A.过程②中，根据理想气体状态方程可知气体的压强不变，A错误；B.过程①中，气体体积增大，气体对外界做正功，B正确；C.过程③中，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，C正确；D.状态A与状态B气体温度相同，状态A的气体体积比状态B的气体体积小，则状态A的气体压强比状态B的气体积压强大，故状态A时气体单位时间对单位面积器壁的碰撞次数比状态B时的多，D错误；E.过程②中，气体体积减小，外界对气体做正功，气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，外界对气体做的功小于气体放出的热量，E正确。故选BCE。9．ACD【详解】A．根据理想气体状态方程，可知气体在a、c两状态的温度相同，所以具有的内能相等，A正确；B．设气体在b状态时的温度为，则在a、c状态时的温度为，在d状态时的温度为，过程①的温度降低了，过程③的温度升高了，所以热量不同，B错误；C．气体从a状态经b状态到c状态过程中，根据热力学第一定律，，所以，C正确；D．过程②气体对外做的功小于过程④外界对气体做的功，故一个循环过程中，放出的热量大于吸收的热量，D正确。故选ACD。10．B【详解】A．凡是能量守恒的过程可能发生能量的转化，也可能发生能量的转移，故A错误；B．摩擦生热的过程是不可逆过程，例如钻木取火，不能用火得到木头，故B正确；C．由于能量的转移和转化具有方向性，虽然能量守恒，但还会发生能源危机，故C错误；D．热传递有方向性，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分，故D错误。故选B。11．D【详解】A．热量不能自发从低温物体传到高温物体，故A错误；B．分子距离小于平衡距离时，两分子间距离增大到平衡距离的过程中，分子势能减小，故B错误；C．布朗运动是小颗粒的运动，反应液体分子的无规则运动，故C错误；D．物体吸收热量的同时对外做功，温度不一定增加，故D正确。故选D。12．C【详解】A．DA直线反向延长过坐标原点，由理想气体实验定律pV乘积增大，知此过程温度T升高，故A错误；B．CD为双曲线，说明此过程是等温变化，气体内能不变，体积减小说明外界对气体做功，由热力学第一定律知C到D过程放出的热量等于外界对气体做的功，故B错误；C．BC过程体积不变，压强减小，则温度降低，从微观的角度讲，BC过程压强减小是由于分子平均动能减小，故C正确；D．p-V图像中图线与坐标轴所围的面积表示外界对气体做的功，气体经全过程回到A，内能没变，但由于全过程中气体体积增大过程对外做的功（图线与坐标轴围的面积）大于体积减小过程外界对气体做的功，由热力学第一定律可知，全过程吸热，故D错误。故选C。13．D【详解】A．由图可知，的过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，A错误；B．由图可知，的过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，B错误；C．根据理想气体气态方程可知，的过程中，p增大，V减小，T不一定变大，故内能不一定增大，C错误；D．根据理想气体气态方程可知，的过程中，p不变，V减小，则T变小，则气体的内能逐渐变小，D正确。故选D。14．B【详解】A.从到为等容变化，则有，可得又有因此a状态气体温度比c状态高，A错误；B.，两过程都发生等容变化，根据热力学第一定律吸收或放出的热量都用来改变气体的内能，由于，故有可知，两过程的气体内能变化量大小相等，因此这两过程气体放出、吸收的热量相等，B正确；C.在图像中，图像与横轴围成的面积等于气体做功的大小，体积增大时，气体对外做功，体积减小时，外界对气体做功，因此整个循环过程，气体对外做功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知，整个循环过程，气体从外界吸收热量，C错误；D.由图像可知，又有根据压强的微观解释，可知d状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比c状态多，D错误。故选B。15．A【详解】气体绝热膨胀，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低，因此乘积减小，故等温线靠近坐标轴，故A正确，BCD错误。故选A。16．

=

>【详解】根据理想气体状态方程得结合图像可得可知从到和从到内能增加一样，即相等，从到体积不变，外界对气体不做功，但从到体积增大，外界对气体做负功，由热力学第一定律可知17．

增大

4J【详解】根据气态方程可判断，状态C的温度比A的高，故气体从状态A变化到状态C，其内能增大；状态C的温度与状态B的相同，故气体从状态B变化到C，其内能不变，由热力学第一定律可知，从B到C的过程中，气体对外放出的热量等于该过程外界对气体做的功，又根据图像中图线与横轴所围面积表示气体做功，可以求得18．