3 熱力學定律一、選擇題：第1～5題為單選題，第6～10題為多選題。1．人類不但掌握了精準測溫控溫的方法，還可以人工產(chǎn)生高熱和深冷，在高熱和深冷的“世界”里不斷發(fā)現(xiàn)新的科學奇跡，下列關(guān)于熱力學定律的說法正確的是（  ）A．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的C．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能自發(fā)的進行D．可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌绊?/span>2．絕熱容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體分子的速率分布如下圖所示，橫坐標表示速率v，縱坐標表示某一速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比N，經(jīng)過一段時間分子的速率分布圖由狀態(tài)①變?yōu)棰冢瑒t由圖可知（　?。?/span>A．氣體的溫度一定降低B．氣體的壓強一定減小C．氣體的內(nèi)能一定增大D．氣體一定對外界做功3．如圖所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（　?。?/span>A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．葉片在熱水中吸收的熱量大于在空氣中釋放的熱量D．因為轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，所以水溫最終會升高4．如圖所示，氣缸和活塞與外界均無熱交換，中間有一個固定的導熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)?，F(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞達到新的平衡，不計氣體分子勢能，不計活塞與氣缸壁間的摩擦，大氣壓強保持不變，則下列判斷正確的是（　?。?/span>A．氣體A吸熱，內(nèi)能增加B．氣體B吸熱，對外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動能減小D．氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)增大5．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，已知氣體由從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中外界對氣體做功為W1，同時向外界放出熱量Q1；從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c過程中外界對氣體做功為W2，與外界的熱交換量為Q2，下列說法正確的是（　　）A．氣體在狀態(tài)a、狀態(tài)b、狀態(tài)c時的內(nèi)能相等B．W2=3W1C．Q1+Q2=2p0V0D．W1+W2=Q1+Q26．下列說法正確的是（　　）A．晶體均有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點B．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增加的方向進行C．干濕泡濕度計中兩只溫度計的讀數(shù)相差越大，說明空氣的相對濕度越大D．對于一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱7．如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是（　　）A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理正是熱力學第二定律的應(yīng)用8．某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成。開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示。在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內(nèi)氣體（　?。?/span>A．對外做正功B．氣體的溫度升高C．分子平均動能增大D．分子平均動能減小 9．如圖所示，豎直放置、上端開口的絕熱氣缸底部固定一電熱絲（圖中未畫出），質(zhì)量不計、面積為S的絕熱活塞位于氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體?；钊戏胖靡毁|(zhì)量為的重物并保持平衡，此時氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為T0，活塞距氣缸底部的高度為h?，F(xiàn)用電熱絲緩慢給氣缸內(nèi)的理想氣體加熱，使活塞上升了，封閉理想氣體的內(nèi)能增加了。已知大氣壓強為p0，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?/span>A．活塞上升時理想氣體的溫度為B．理想氣體吸收的熱量為C．理想氣體吸收的熱量為D．理想氣體吸收的熱量為10．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、cd、da四個過程回到原狀態(tài)，其V-T圖像剛好是一個圓，氣體在a、b、c、d四個狀態(tài)的體積分別為Va=Vc、Vb=V2、Vd=V1，溫度分別為Ta=T1、Tb=Td、Tc=T2，壓強分別為pa、pb、pc、pd，其中V2=5V1，T2=5T1。下列說法正確的是（　?。?/span>A．在這四個狀態(tài)中，c狀態(tài)時氣體的內(nèi)能最多B．pc=4paC．pb=1.8paD．從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體從外界吸熱二、非選擇題11．蛟龍?zhí)枬撍鲾y帶了一個水壓測量儀，其應(yīng)用簡化圖如圖，水壓測量儀內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可自由移動，整個儀器由導熱材料制作。則在蛟龍?zhí)枬撍骶徛聺撨^程，設(shè)海水溫度保持不變，對水壓測量儀內(nèi)封閉的氣體，壓強_________（填“增大”“減小”或“不變”）；________（填“吸收”“放出”或“不吸也不放”）熱量。   12．如圖，在氣缸內(nèi)活塞下邊封閉一定質(zhì)量的空氣（可視為理想氣體），壓強和大氣壓相同。把氣缸和活塞固定，使氣缸內(nèi)空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為Q1，此時汽缸內(nèi)單位時間內(nèi)撞擊活塞的空氣分子數(shù)_______（填“增加”“減少”“不變”），容器壁單位面積單位時間受到氣體分子的總沖量_______（填“增大”“減小”“不變”）；若讓活塞可以自由滑動（活塞與氣缸間無摩擦，不漏氣），也使氣缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2，則Q2_______Q1（填“大于”“等于”“小于”）。13．有組同學設(shè)計了一個如圖所示的測溫裝置，C為測溫泡，用玻璃管與水銀氣壓計相連，氣壓計A、B兩管內(nèi)的水銀面在同一水平面上，氣壓計A、B兩管的下端通過軟管相連且充滿水銀（圖中涂黑部分）。在A管上畫上刻度。測溫時調(diào)節(jié)B管的高度使A管中的液面位置保持在a處，此時根據(jù)A、B兩管水銀面的高度差就能知道測溫泡所處環(huán)境的溫度。假設(shè)該測溫裝置在制定刻度時候的大氣壓為76 cmHg，測溫泡所處環(huán)境的溫度為30℃。(1)當測溫泡放入較低溫度的液體中，即測溫泡中氣體溫度降低時，為使水銀氣壓計A管中的液面位置保持在a處，則水銀氣壓計的B管應(yīng)向_______（填“上”或“下”）移動；(2)上述過程穩(wěn)定后C內(nèi)的理想氣體內(nèi)能______（填“增大”或“減小”），氣體不對外做功，氣體將_______（填“吸熱”或“放熱”）。(3)該溫度計的刻度是__________；（填“均勻”或“不均勻”，及“溫度上高下低”或“溫度上低下高”）(4)該溫度計存在的缺陷之一，當天氣變化引起大氣壓強變大，而環(huán)境溫度仍為30℃，溫度計上30℃的刻度應(yīng)該如何調(diào)整________________________。   
  1.【答案】B【解析】外界對物體做功，若同時物體放出熱量，物體的內(nèi)能可能減小，故A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過程都是不可逆的，比如機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機械能，即符合能量守恒定律的宏觀過程不一定能自發(fā)的進行，故B正確，C錯誤；根據(jù)熱力學第二定律的開爾文表述，不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響，故D錯誤。2.【答案】C【解析】由圖像可知，由狀態(tài)①變?yōu)棰?，分子速率變大的分子?shù)占總分子數(shù)的百分比在增加，說明氣體溫度升高，A錯誤；對于一定質(zhì)量的理想氣體，不計分子勢能，則溫度升高，氣體的內(nèi)能一定增大，C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，由于不確定氣體體積的變化，故不能確定氣體壓強的變化，B錯誤；由于不確定氣體體積的變化，故不能確定氣體與外界做功情況，D錯誤。3.【答案】C【解析】要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動需要外力做功，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量不能由轉(zhuǎn)輪自己提供，靠的是記憶合金在熱水中吸收熱量發(fā)生形變而運轉(zhuǎn)然后在空氣中釋放熱量恢復(fù)形變進行循環(huán)，當熱水的溫度達不到記憶合金的“變態(tài)溫度”需要給水升溫，因此消耗能量，故AB錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來對外做功而不引起其變化，故葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，其吸收的熱量用于轉(zhuǎn)輪動能的增加，空氣中的放熱和機械運轉(zhuǎn)的摩擦損耗，故C正確；轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水的過程記憶合金吸熱發(fā)生形變，轉(zhuǎn)出熱水需要將能量釋放再進入熱水吸熱，故水溫降低，故D錯誤。4.【答案】A【解析】氣體A發(fā)生等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律，可知氣體A吸熱，故A正確；對B上方活塞進行受力分析，根據(jù)平衡條件可知，B氣體的壓強不變，由于隔板導熱性良好，B氣體會吸收A氣體的熱量后溫度上升，內(nèi)能增大，再根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在壓強不變，溫度升高的情況下，體積增大，則氣體對外做功，故B錯誤；氣體A和氣體B溫度都上升了，分子的平均動能都增大，故C錯誤；根據(jù)氣體壓強的微觀意義，氣體壓強與分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)、分子平均動能有關(guān)，在壓強不變的情況下，氣體B的分子平均動能增大，氣體B分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積碰撞次數(shù)減少，故D錯誤。5.【答案】D【解析】在p-V圖像中，根據(jù)可知，氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過程中，溫度先增大后減小，即Ta=Tc<Tb，故氣體在狀態(tài)a與狀態(tài)c時的內(nèi)能相等，都小于狀態(tài)b的內(nèi)能，故A錯誤；在p-V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示氣體做功，則，，故，故B錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，內(nèi)能的變化量為0，即與外界交換的熱量與外界對氣體所做的功大小相等，即，故C錯誤；從a到b，溫度升高，內(nèi)能增大，外界對氣體做功，氣體向外界放出熱量Q1，根據(jù)熱力學第一定律可得，從b到c，溫度降低，內(nèi)能減小，外界對氣體做功，則氣體向外界放出熱量Q2，根據(jù)熱力學第一定律可得，則有，故D正確。6.【答案】ABD【解析】晶體和非晶體的區(qū)別就在于是否有固定的熔點，晶體有固定的熔點，非晶體沒有，A正確；根據(jù)熱力學第二定律，一切自然過程總是向著分子熱運動的無序性增加的方向進行的，B正確；干濕泡溫度計的示數(shù)差別越大，空氣越干燥，相對濕度越小，C錯誤；根據(jù)蓋-呂薩克定律可知，該氣體體積增大，則溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學第一定律，氣體體積增大，對外做功，但最終內(nèi)能增大，則必定從外界吸收了熱量，D正確。7.【答案】BD【解析】由熱力學第二定律知，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，除非施加外部的影響和幫助，電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故A錯誤，B正確；熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C錯誤；電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機的幫助并消耗電能，電冰箱的工作原理符合熱力學第二定律，故D正確。8.【答案】AD【解析】密閉于氣缸內(nèi)的氣體膨脹對外做正功，即外界對氣體做負功，因而W<0，缸內(nèi)氣體與外界無熱交換說明Q=0，根據(jù)熱力學第一定律，可知內(nèi)能增加量，故內(nèi)能減小，分子平均動能減小，溫度降低，BC錯誤，AD正確。9.【答案】AD【解析】氣體發(fā)生等壓變化，則有，解得，故活塞上升時理想氣體的溫度為，A正確；活塞上升過程，氣體的壓強，此過程氣體克服外界做功，根據(jù)熱力學第一定律可得，解得，即此過程氣體吸熱，D正確，BC錯誤。10.【答案】ACD【解析】一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小由溫度決定，在這四個狀態(tài)中，c狀態(tài)時氣體的溫度最高，故氣體在c狀態(tài)時的內(nèi)能最多，A正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)c，氣體是等容變化，則有，因為有、、，解得，B錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，由理想氣體狀態(tài)方程可得，因為有、、、、，解得，C正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體的體積增大，對外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，所以氣體從外界吸熱，D正確。11.【答案】 增大     放出【解析】對水壓測量儀內(nèi)封閉的氣體，隨著潛入深度的增加，則壓強增大；體積減小，外界對氣體做功，因溫度不變，則內(nèi)能不變，則氣體放出熱量。12.【答案】 增加     增大     大于【解析】活塞不動時，空氣的體積不變，溫度升高，壓強增大，封閉空氣的平均動能增大，平均速率增大，由于分子數(shù)密度一定，根據(jù)壓強的微觀意義可知，汽缸內(nèi)單位時間內(nèi)撞擊活塞的空氣分子數(shù)增加；氣體的壓強即容器壁單位面積單位時間受到氣體分子的總沖量，溫度升高，體積不變，氣體壓強增大，容器壁單位面積單位時間受到氣體分子的總沖量增大；根據(jù)題意可知，兩種情形封閉氣體增加的內(nèi)能相同，活塞固定時，有，活塞移動時，有，，由此可得。13.【答案】(1)下     (2)減小     放熱    (3)均勻，溫度上高下低     (4)向上平移【解析】(1)液面位置保持在a處，則測溫泡中的氣體等容變化，測溫泡中氣體溫度降低時，壓強減小，因此B管向下移動。(2)C內(nèi)的理想氣體溫度降低則內(nèi)能減小，氣體不對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體將放熱。(3)測溫泡所處環(huán)境的溫度為30℃時，熱力學溫度為，液面高度差為0，當攝氏溫度為t時，熱力學溫度為T，液面高度差為，，即，因此溫度計刻度是均勻的，溫度降低B管向下移動，因此溫度上高下低。(4)大氣壓升高，a液面會上升，因此應(yīng)該使30℃的刻度向上平移。

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