高二物理人教版选修3-3第十章-热力学定律单元练习题(含详细答案)

第十章热力学定律

一、单选题（

1.一定质量的理想气体，在某一状态变化过程中，气体对外界做功8J,气体内能减少12J,则在

该过程中（）

A.气体吸热4J

B.气体放热4J

C.气体吸热20J

D.气体放热20J

2.关于一定质量的气体，下列叙述正确的是（）

A.气体体积增大时，其内能一定咸少

B.外界对气体做功，气体内能一定增加

C.气体从外界吸收热品.其内能一定增加

D,气体温度升度，其分子平均却能一定增加

3.下列现象属于能量耗散的有（）

A.利用水能发电转化为电能

B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能

C.电池的化学能转化为电能

D.火炉把房子烤暖

4.一个孤立的热力学系统处于非平衡态和平衡态相比（）

A.处于非平衡态比处于平衡态有序

B.处于平衡态比处于非平衡态有序

C.处于非平衡态和处于平衡态有序程度相同

I）.有序程度要根据其他情况来定

5.汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中（）

A,汽车的机械能守恒

B.汽车的动能和势能相互转化

C.汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少

D.汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒

6.下列说法正确的是（）

A.热力学第二定律否定了以特殒方式利用能量的可能性

B.电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流

C.可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功

D.冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律

7.关于内能的变化，以下说法正确的是（）

A.物体吸收热量，内能一定增大

B.物体对外做功，内能一定减少

C.物体吸收然量,同时对外做功，内能可能不变

D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

8.我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使

这个物体运动起来.其原因是（）

A.违背了能量守恒定律

B.在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能

C.机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的

D.以上说法均不正确

9.如图所示，活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中，活塞上堆放细沙，活塞处于

静止，现逐渐取走细沙，使活塞缓慢上升，直到细沙全部取走.若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略，

则在此过程中（）

A.气体对外做功，气体温度可能不变

B.气体对外做功，内能一定减少

C.气体压强可能增大，内能可能不变

D.气体从外界吸热，内能一定增加

10.下列叙述中不正确的是（）

A.市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量

B.无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏

C.大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因

D.“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一

二、多选题

11.（多选）关于宏观态与微观态，下列说法正确的是（）

A.同一系统，在不同“规则”下，其宏观态可能不同

B.宏观态越有序，其对应的微观态数目就越多

C.一个宏观态往往对应有多个微观态，对应的微观态越多，这个宏观态的无序度越大

D.一个宏观态可能是另一宏观态对应的微观态

12.（多选）下列对能量耗散理解正确的是（）

A.能量耗散说明能量在不断戒少

B.能量耗散遵守能量守恒定律

C.能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失

D.能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性

13.（多选）下列说法中正确的是（）

A.如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零

B.如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零

C.一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高

D.一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变

三、计算题

14.如图所示，一直立汽缸用一质量为"7的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横戳面积为S汽缸

内壁光滑且缸壁导热良好，开始时活塞被螺栓K固定.现打开螺栓K.活塞下落，经过足够长时间

后，活塞停在B点,已知AB=h,大气压强为6,重力加速度为g,且周围环境温度保持不变.

⑴活塞停在8点时缸内封闭气体的压强P；

⑵整个过程中通过缸壁传递的热量Q

15.已知无烟煤的热值约为3.2x1（）7J/kg,一块蜂窝煤约含煤250g,水的比热容是4.2x|（『J/（kgJC）.若

煤完全燃烧释放出的热有60%被水吸收，求一块蜂窝煤完全燃烧后可将多少水从10C加热到

100C?（保留三位有效数字）.

16.质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态I向气态HI（可看成理想气体）变化过程中温

度（7）随加热时间（0变化的关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看做不变.

⑴以下说法正确的是_______.

A.在区间II,物质的内能不变

B.在区间HI,分子间的势能不变

C从区间I到区间山，物质的燧增加

D.在区间I,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大

⑵在区间HI,若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高(选填“变快”“变慢”或“快慢

不变”).请说明理由.

四、填空题

17.(1)从6台原装计算机和5告组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是

(2)a、b两个分子分配化容器力、8里共有个微观念，每个微观念出现的几率为.

那么/V个分子分配在/个容器中，共有个微观态，每个微观态出现的几率为.

18.关于气体的内能，下列说法正确的是______.

A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C.气体被压缩时，内能可能不变

D.一定星的某种理想气体的内能只与温度有关

E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定赠加

19.自发的过程总是倾向于出现较多对应的宏观态，因此自发的过程总是从向着

________发展的.

20.两只相同的容器中装有相同质量、相同温度和相同压强的同种气体，如图所示，A中活塞可以

自由无摩擦地移动，8是密闭容器，现同时在同样条件下，对两容器加热，当它们吸收了相同的热

量后，力容器中气体的内能_________(填“等于'”次于”或“小于”)8容器中气体的内能.

21.(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做的功为2.0x10%同时气体的内能增

加了1.5X|()5J.试问：此压缩过程中，气体(填“吸收”或“放出”)的热量等于J.

⑵若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化,其中表示等压变化的是

_______（填"r4或C）,该过程中气体的内能_______（填“增加2减少”或“不变”）.

答案解析

1.【答案】B

【解析】改变内能的方式有两种，即热传递和做功，气体内能变化△〃二/+Q即-12J=-8J

+Q,可得Q=-4J,即气体放热4J,选项B对.

2.【答案】D

【解析】做功和热传递是改变物体内能的两种方式,气体体积增大时，可能同时从外界吸收热

量，其内能不一定减少；气体从外界吸收热量.可能同时对外做功，其内能不一定增加，同理，

外界对气体做功，气体内能不一定增加，选项A、B、C错误.温度是分子平均动能的量度，气体温

度升度，其分子平均动能一定增加.选项D正确.

3.【答案】D

【解析】能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利

用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散.本题中的电能、光能都可以重新收集

并加以利用，如用光作能源的手表等.只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的

内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有告诉该光能用来做什么，故不能算能量耗散.火炉

把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属

于能量耗散.

4.【答案】A

【解析】平衡态说明各处一样，没有差别，而无序意味着各处都一样、没有差别，所以，处于平

衡态比处于非平衡态无序.

5.【答案】C

【解析】汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，汽车克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内

能散发出去，汽车的总能量减少.

6.【答案】C

【解析】热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以

特殊方式利用能量的可能性，故A错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现

的，故B错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第

二定律.

7.【答案】C

【解析】根据热力学第一定律，A〃=/+Q物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，

物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A

错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错，C正确；放出热量，同时对

外做功，内能一定减少，D错误.

8.【答案】C

【解析】不同形式的能量可以相互转化，机械能可以转化为内能，在一定的条件下，内能也能转

化为机械能，能量的转化都是通过做功来实现的.

9.【答案】A

【解析】由于汽缸是导热的，则可以与外界进行热交换.细沙减少时，气体膨胀对外做功，可能

由于与外界进行热交换吸热使内能不变.

10.【答案】B

【解析】市区禁止摩托车通行是为了减少尾气和废气的排放，从而改善空气质量；氟利昂可造成

大气臭氧层空洞，所以推广无氟冰箱；co；是温室效应的罪魁祸首；“白色污染”亟待解决；故本题

的选项为B项.

II.【答案】ACD

【解析】

12.【答案】BD

【解析】在发生能星转化的宏观过程中，其他形式的能星最终转化为流散到周围环境的内能，无

法再回收利用，这种现象叫能量耗散.能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减

少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对.

13.【答案】BC

【解析】内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物

体机械能为零,但内能永不为零，A错误,R正确；绝热容器停止运动.内部气体的机械能转化为

内能，温度升高，C正确，D错误.

14.【答案】(1)夕="+等(2)(xbS+mg)h

【解析】(1)设封闭气体的压强为R活塞受力平衡

mg

由p：S+mg=pS^p=—

⑵由于气体的温度不变，则内能的变化AE=0

由热力学第一定律可得bU=W+。

Q=mg)h、气体放热.

整个过程中通过缸壁传递的热量为(RS+mg)h.

15.【答案】12.7kg

【解析】煤完全燃烧放出的能量为：G=3.2x107X250X10-3J=8xlQ6J

由题意QX60%=cmAt、

且△f=(l(X)70)℃=90℃,

解得m=12.7kg.

16.【答案】(l)BCD⑵变快

【解析】(1)因为该物质一直吸收热量，体积不变，不对外做功，所以内能一直增加，A错误，D

正确；又因为区间H温度不变，所以分子动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，物体的内

能增加，理想气体没有分子力，所以理想气体内能仅与温度有关，分子势能不变，B正确；从区间

I到区间IH,分子运动的无序程度增大，物质的熠增加，D正确.

⑵根据热力学第一定律bU=Q+“

根据理想气体的状态方程有半=C

可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下、1/增加，14^0,△U=Q-|"；

体积不变的条件下，M/=O,△"=(2；

所以体积不变的条件下温度升高变快.

17.【答案】(哈(2M:/

【解析】⑴从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有Cgcg+C'cg+C耙g+C*C$

种选法，其中各占2台的选法有C^Cg种，

川.女*C爰150_5

cg+aci+c?d+c*+c$330n

(2)将44容器看作一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：

A容器0ubab

B容器ab0ba

那么共有4个微观态，每个微观态出现的几率为5依次推广，可知A/个分子在/个容器中共有神