选择性必修第三册第三章 热力学定律第1-4节同步练习

PAGE1PAGE功、热和内能的改变；热力学第一定律同步练习（答题时间：40分钟）1.1千克0℃的水变成0℃的冰的过程中，以下说法正确的是（）A.分子平均动能变小 B.分子势能变小 C.内能变大 D.内能不变*2.关于物体的内能，下列叙述中不正确的是（）A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关3.下列关于物体内能的说法正确的是（）A.同一个物体，运动时比静止时的内能大 B.1kg、0℃的水的内能比1kg、0℃的冰的内能大 C.静止的物体的分子平均动能为零 D.物体被举得越高，其分子势能越大*4.下面的例子中，通过热传递改变物体内能的是（）A.擦火柴，使火柴开始燃烧 B.阳光照在湖面上，使湖水升温 C.用锯条锯木头，使锯条变热 D.搓搓手，会感觉暖和些**5.北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压强都会变大。若这段时间胎内气体质量不变，且可将其视为理想气体，那么从早晨到中午这段时间内，车胎内的气体（）A.对外界做功，内能减小 B.对外界做功，内能不变 C.吸收热量，内能不变 D.吸收的热量大于对外所做的功6.一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体，在这一过程中乙醚的（）A.分子间作用力保持不变 B.分子平均动能保持不变 C.分子平均势能保持不变 D.内能保持不变*7.在一个密闭的容器里有一滴20℃的水，一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是20℃，则在此过程中下列说法正确的是（）A.水滴的内能增加了 B.外界对水滴做正功 C.水分子之间的分子力做正功 D.水滴向外界释放热量**8.将装有一定质量氧气的薄铝筒开口向下浸入20℃的水中，如图所示，缓慢推动铝筒，使其下降2m，铝筒内氧气无泄漏，则铝筒在缓慢下降过程中，氧气（）A.从外界吸热 B.对外界做正功 C.分子势能不变 D.内能减小***9.如图所示，竖直放置、上端开口的绝热气缸底部固定一电热丝（图中未画出），面积为S的绝热活塞位于气缸内（质量不计），下端封闭一定质量的某种理想气体，绝热活塞上放置一质量为M的重物并保持平衡，此时气缸内理想气体的温度为T0，活塞距气缸底部的高度为h，现用电热丝缓慢给气缸内的理想气体加热，活塞上升了，封闭理想气体吸收的热量为Q。已知大气压强为p0，重力加速度为g。求：（i）活塞上升了时，理想气体的温度是多少：（ii）理想气体内能的变化量。***10.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底都相距h，此时封闭气体的温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：①活塞上升的高度；②加热过程中气体的内能增加量。***11.如图所示，内壁光滑的圆柱形直立导热气缸高为h，面积为S的轻活塞距气缸底高为h，密闭了温度为27℃的理想气体，不计活塞和缸体厚度，外界大气压为p0，给密闭气体缓慢加热至活塞恰好到达气缸顶，该过程中，密闭气体内能增量为ΔU，求：（i）活塞恰好到达气缸顶时，密闭气体温度；（ii）该过程中，密闭气体从外界吸热Q。***12.如图所示，绝热气缸倒扣放置，质量为M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U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T，活塞距离气缸底部为h0。细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，重力加速度为g。（i）求U形细管内两侧水银柱的高度差；（ii）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Δh0，求此时的温度；此加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化。

功、热和内能的改变；热力学第一定律同步练习参考答案1.【答案】B【解析】由于变化过程中温度不变，故分子的平均动能不变，故A错误；水变成冰时，会放出热量，故内能减小，由于内能减小，分子热运动的动能不变，故分子的势能变小，故B正确，CD错误。故选：B。*2.【答案】A【解析】A、物体的内能跟物体的温度和体积有关，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故A错误；B、内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故B正确；C、内能不相同的物体温度可能相同，所以它们的分子平均动能可能相同，故C正确：D、物体的内能与温度和体积，物态和分子数有关，同种物质，温度越高，体积越大，内能越大，故D正确。本题选择不正确的，故选：A。3.【答案】B【解析】A、物体的内能指的是物体内部含有的能量，是所有分子动能与势能的总和，与宏观速度无关，故A错误；B、1kg0℃的水的与1kg0℃的冰的分子动能总量相等，但分子势能不同，1kg0℃的水的分子势能更多，故B正确；C、分子的运动是绝对的，分子处于永不停息的无规则的运动中，所以静止的物体其分子的平均动能不为零，故C错误；D、物体被举得越高，其重力势能越大，与微观的分子势能无关，故D错误。故选：B。*4.【答案】B【解析】A、擦火柴时，使火柴燃烧起来属于做功改变内能，机械能转化为内能，故A错误；B、阳光照在湖面上，使湖水升温是热传递改变湖水的内能，故B正确；C、用锯条锯木头，使锯条变热是由于做功改变内能，机械能转化为内能，故C错误；D、搓手取暖是做功改变内能，机械能转化成内能，故D错误。故选：B。**5.【答案】D【解析】对于一定质量的理想气体，体积增大，气体对外界做功；理想气体可以忽略分子势能，气体内能只与温度有关；然后结合热力学第一定律分析即可。AB、中午的温度高于早晨的温度，可知胎内气体温度升高，对于一定质量的理想气体，温度升高，内能增大；气体体积增大过程中，气体对外界做功，故AB错误；CD、胎内气体体积增大的过程中气体对外界做功，同时气体的内能增大，结合热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，而且吸收的热量大于对外所做的功，故C错误，D正确。故选：D。6.【答案】B【解析】A、由于乙醚液体蒸发过程，分子间的距离变大，分子之间的作用力先减小后增大，再减小，故A错误；B、由于温度不变，故分子平均动能不变，故B正确；C、蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功，增加分子势能，故C错误；D、一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体过程中，要从外界吸收热量，由于温度不变，故分子平均动能不变，而蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功，分子势能增加，故内能增加，故D错误；故选：B。*7.【答案】A【解析】A、内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，温度不变，故分子平均动能不变，而水滴变成水蒸气，体积增大，则分子势能增大，又因为分子数目不变，即内能增加了，故A正确；BC、水滴变成水蒸气，体积增大，对外界做正功，则外界对水滴做负功，分子力表现为引力，做负功，故BC错误；D、由ΔU＝W+Q，其中W＜0，ΔU＞0可知Q＞0，故水滴要吸热，故D错误；故选：A。**8.【答案】C【解析】AB、缓慢推动铝筒，向下降2m，铝筒内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，故W＞0，外界温度不变，故气体内能不变，则氧气放出热量，故AB错误；CD、由于气体温度不变，故气体分子动能不变，不计分子间相互作用，即分子势能不变，由此可知空气内能不变，故C正确，D错误；故选：C。***9.【答案】（i）活塞上升了时，理想气体的温度是T0。（ii）理想气体内能的变化量为Q﹣（p0S+Mg）h。【解析】（i）活塞上升过程中封闭气体压强不变，气体等压变化，分别计算变化前后的状态参量，根据盖-吕萨克定律求得吸热后气体的温度。封闭气体初状态参量：V1＝hS，T1＝T0，末状态参量：V2＝S（h+h）＝Sh，气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律得：，解得：T2＝T0；（ii）设封闭气体压强为p，吸热过程中气体发生等压变化，气体对外做功。对活塞，由平衡条件得：pS＝p0S+Mg，气体发生等压变化，该过程气体对外做功：W＝pS·h，由热力学第一定律得：ΔU＝Q﹣W，解得：ΔU＝Q﹣（p0S+Mg）h***10.【答案】（1）这段时间内活塞上升的距离是h。（3）这段时间内气体的内能变化了Q﹣（p0S+mg）h。【解析】（1）设温度为T2时活塞与容器底部相距h2。因为气体做等压变化，由盖-吕萨克定律：=，得：活塞上升了：Δh＝h′﹣h＝h（2）气体对外做功为：W＝pS•Δh＝（p0+）•S•h＝（p0S+mg）h由热力学第一定律可知：ΔU＝Q﹣W＝Q﹣（p0S+mg）h***11.【答案】（i）活塞恰好到达气缸顶时，密闭气体温度为400K；（ii）该过程中，密闭气体从外界吸热Q为ΔU+【解析】（i）设活塞恰好到达气缸顶时，密闭气体温度为T2，其中K由等压变化得：，解得T2＝400K（ii）该过程中，外界对密闭气体所做功由热力学第一定律得：ΔU＝Q+W，解得：***12.【答案】（i）U形细管内两侧水银柱的高度差Δh为；（ii）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降h，此时的温度为，此加热过程中，气体内能的变化为Q﹣（P0S﹣Mg）Δh0。【解析】（i）设封闭气体的压强为P，对活塞分析：P0S＝PS+Mg用水银柱表示气体的压强：P＝P0﹣ρgΔh，解得：Δh＝（ii）加热过程中气体发生等压变化，有：＝解得：T＝气体对外做功为：W＝PSΔh0＝（P0S﹣Mg）Δh0根据热力学第一定律，则气体内能的变化：ΔU＝Q﹣W所以：ΔU＝Q﹣（P0S﹣Mg）Δh0

深入理解能量守恒定律与热力学第二定律同步练习（答题时间：40分钟）1.下列说法中正确的是（）A.在一房间内，打开冰箱门再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低 B.从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到﹣273℃ C.在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多 D.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化2.下列说法中正确的是（）A.自然界的能量总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的 B.电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 C.电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的 D.能量耗散表明自然界的能量总和在不断减少**3.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.第二类永动机违背了热力学第一定律 C.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 D.热量不能从低温物体传到高温物体 E.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*4.下列各种叙述中正确的是（）A.一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强可能不变 B.当液体与固体之间表现为浸润时，附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离C.悬浮在水里的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越明显 D.第二类永动机违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律**5.如图所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略。假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，若用外力F将活塞缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是（）A.气体做等温膨胀，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少 B.气体做等温膨胀，分子的平均动能不变，气体的压强不变 C.气体从外界吸收热量，内能变大 D.气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律**6.下列说法正确的是（）A.两张纸潮湿后很难分开说明分子间存在引力 B.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算阿伏加德罗常数 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关 D.多晶体内部沿不同方向的等长线段上微粒的个数通常是不相等的 E.根据热力学第二定律可知，低温物体不能传递热量给高温物体*7.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8.能量守恒定律是自然界最基本的规律之一。下列关于能量转化的说法中正确的是（）A.电饭锅主要将电能转化为内能 B.电风扇主要将机械能转化为内能 C.电动机主要将机械能转化为电能 D.太阳能热水器主要将内能转化为光能*9.下列过程中可能发生的是（）A.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 B.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高 C.打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状 D.某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响10.关于热力学定律，下列说法正确的是（）A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 D.不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功**11.浙江最大抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时（如深夜），电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库；另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，再将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用，一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄能电站下列说法正确的是（）A.抽水蓄能的过程中，能量守恒 B.放水发电的过程中，机械能守恒 C.抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多 D.抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了

深入理解能量守恒定律与热力学第二定律同步练习参考答案1.【答案】C【解析】A、把冰箱门打开，让冰箱工作，因要消耗电能，故室内温度要升高，故A错误；B、﹣273.15℃是低温的极限值，即使实验设备足够先进也只能接近﹣273℃而无法到达，故B错误；C、充电时，电能转换为化学能贮存在电池中，同时伴随着放热过程，提供的电能比电池得到的化学能要多，故C正确；D、机械能可以完全转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，一切与热现象有关的物理过程都是不可逆的，故D错误。故选：C。2.【答案】C【解析】A、自然界的能量总和是守恒的，但人类能应用的能源是有限的，且耗散的能量无法再收集起来应用，所以能量的品质会越来越低，一定要节约能源，故A错误；B、电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，不是通过静电力做功的，故B错误；C、电能转化为其他形式能的过程，是电流做功的过程，是通过电流做功来实现的，故C正确；D、根据能量守恒定律可知，自然界的总能量不变，能量耗散表明自然界中与热现象有关的宏观自然过程是具有方向性的，也说明可供人们利用的能量在不断减少，故D错误。故选：C。**3.【答案】ACE【解析】A、根据理想气体状态方程＝C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A正确；B、第二类永动机违背了热力学第二定律，故B错误；C、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C错误；D、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D错误；E、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E正确。故选：ACE。*4.【答案】B【解析】A.温度是分子的平均动能的标志，分子热运动变得剧烈表示气体的温度升高；根据理想气体的状态方程＝C，可知一定质量的理想气体，若体积不变，温度升高时，压强一定增大，故A错误；B.液体与固体之间表现为浸润时，附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离，附着层内分子间作用表现为斥力，故B正确；C.液体中悬浮的花粉颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，越容易达到平衡，布朗运动越不明显，故C错误；D.第二类永动机违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律，故D错误。故选：B。**5.【答案】A【解析】AB.因气缸导热，气体的温度不变，气体体积变大，则压强减小；气体的体积增大，则单位体积内的分子数减小，则气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故A正确，B错误；C.由于气体压迫活塞，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知，因温度不变，内能不变，则气体应吸热，且吸收的热量等于对外做功，故C错误；D.气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，但要引起气体的变化，此过程不违反热力学第二定律，故D错误。故选：A。**6.【答案】ABC【解析】A.水分子填充了两张纸之间的空隙部分，从而使分子间的作用力表现为引力，使两张纸潮湿后很难分开，故A正确；B.知道水的摩尔质量M和水分子的质量m，则阿伏加德罗常数NA＝，故B正确；C.温度高，分子平均动能大，说明物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例高，说明其与温度有关，故C正确；D.多晶体内部沿不同方向的等长线段上微粒的个数通常是相等的，故D错误；E.根据热力学第二定律可知，没有外界的影响时，热量不可能从低温物体传递到高温物体，故E错误。故选：ABC。*7.【答案】A【解析】A.根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，在绝热条件下Q＝0，压缩气体即W＞0，所以ΔU＞0，则气体的内能一定增加，故A正确；B.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B错误；C.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C错误；D.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D错误。故选：A。8.【答案】A【解析】A.电饭锅主要是用来发热的，因此，电饭