第三章 熱力學定律 單元測試卷學校：___________姓名：___________班級：___________考號：___________
一、單選題(共32分)1、(4分)一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了的功，氣體的內(nèi)能減少了，則下列各式中正確的是(   )A. B.C. D.2、(4分)下列說法中，能夠發(fā)生且不違背熱力學第二定律的是(   )A.一杯熱茶自然放置，茶會自動變得更熱
B.電冰箱正常工作時把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳遞到箱外高溫物體
C.只要對蒸汽機不斷革新，它就可以把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機械能
D.利用降低海水溫度放出大量的熱量來發(fā)電，從而解決能源短缺的問題3、(4分)如圖所示，將空的薄金屬筒開口向下壓入水中，設水溫均勻恒定，筒內(nèi)空氣不泄漏，不計氣體分子間的相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，下列說法正確的是(   )
 A.筒內(nèi)壁與氣體接觸處，單位時間內(nèi)碰撞單位面積的氣體分子數(shù)不變B.筒內(nèi)氣體每一個分子的分子動能都不變C.筒內(nèi)氣體從外界吸熱D.筒內(nèi)氣體向外界放熱4、(4分)如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩室，汽缸、活塞（連同拉桿）是絕熱的，且不漏氣。分別表示甲、乙兩室中理想氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中(   )
 A.不變，減小 B.不變，增大 C.增大，不變 D.增大，減小5、(4分)給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體(   )A.從外界吸熱 B.對外界做負功 C.分子平均動能減小 D.內(nèi)能增加6、(4分)沒有冷凝器，只有單一的熱庫，能將從單一熱庫吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機叫作“第二類永動機”。第二類永動機不可能制成，是因為(   )A.違背了能量守恒定律B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體C.機械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化7、(4分)17世紀70年代，英國賽斯特城的約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道，維爾金斯認為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉下。下列關(guān)于維爾金斯“永動機”，正確的認識應該是(   )
 A.滿足能量守恒定律，所以可能實現(xiàn)B.如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”一定可以實現(xiàn)C.如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機”可以實現(xiàn)D.違背能量守恒定律，不可能實現(xiàn)8、(4分)如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體(   )
 A.內(nèi)能減少  B.對外界做正功C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量 D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量二、多選題(共16分)9、(4分)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?/span>一質(zhì)量為M的重物并保持平衡，此時氣缸內(nèi)理想氣體的溫度為，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，重力加速度為g。下列說法正確的是(   )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、(4分)一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)M開始，經(jīng)狀態(tài)回到原狀態(tài)M，其圖像如圖所示，其中平行于橫軸，平行于縱軸。則(   )
 A.過程氣體溫度先升高后降低 B.過程氣體對外做功C.過程氣體內(nèi)能減小 D.過程氣體放出熱量11、(4分)如圖所示，在一個配有活塞的厚壁有機玻璃筒底放置一小團硝化棉，迅速向下壓活塞，筒內(nèi)理想氣體被壓縮后可點燃硝化棉。在筒內(nèi)封閉的氣體被活塞壓縮的過程中(   )
 A.氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加 B.外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能增加C.氣體的溫度升高，壓強增大 D.氣體的體積減小，壓強不變12、(4分)一定質(zhì)量的理想氣體的壓強P隨熱力學溫度T的變化規(guī)律如圖所示，a、b、c、d表示四個不同狀態(tài)，則(   )A．氣體由a變到b，體積不變 B．氣體由a變到c，一定向外界放出熱量C．氣體由a變到d，外界對氣體做功 D.氣體由a變到d，一定從外界吸收熱量三、填空題(共16分)13、(4分)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，已知在此過程中，氣體內(nèi)能增加100J，則該過程中氣體________（選填“吸收”或“放出”）熱量________J．14、(4分)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有________；不違背熱力學第一定律，但違背熱力學第二定律的有_______。（填正確答案標號）A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)15、(4分)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)再回到a，它的壓強p與熱力學溫度T的變化關(guān)系如圖所示，其中和的延長線過坐標原點，狀態(tài)的溫度相等。則從狀態(tài)d到a，氣體與外界______熱交換（選填“有”或“無”）；從狀態(tài)b到c，氣體吸收的熱量______它對外界做的功（選填“大于”“等于”或“小于”）。16、(4分)如圖，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，活塞距缸口0.2 m，活塞面積為，大氣壓強為，物重50 N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計，緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60 J的熱量，那么封閉氣體的壓強將________（填“增加”“減小”或“不變”），氣體內(nèi)能的變化量為________J。
 四、計算題(共24分)17、(12分)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)，再從狀態(tài)，最后從狀態(tài)完成一次循環(huán)，如圖所示。已知狀態(tài)A時氣體的溫度。
 （1）求氣體在狀態(tài)B時的溫度；（2）求氣體從狀態(tài)的過程中，氣體對外做的功；（3）已知氣體從狀態(tài)的過程中，外界對氣體做的功，試說明該過程中氣體是吸熱還是放熱，求吸收（或放出）了多少熱量。18、(12分)如圖所示，兩個可導熱的汽缸豎直放置，它們的底部由一細管連通（忽略細管的容積）。兩汽缸各有一個活塞，質(zhì)量分別為和，活塞與汽缸無摩擦。活塞的下方為理想氣體，上方為真空。當氣體處于平衡狀態(tài)時，兩活塞位于同一高度h。（已知，）
 （1）在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境溫度始終保持為）。（2）在達到上一問的終態(tài)后，環(huán)境溫度由緩慢上升到T，試問在這個過程中，氣體對活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過程中，兩物塊均不會碰到汽缸頂部）五、實驗題(共12分)19、(12分)如圖所示為測量大氣壓強的實驗裝置，將一定質(zhì)量的氣體密封在燒瓶內(nèi)，燒瓶通過細玻璃管與注射器和裝有水銀的U形管連接，最初豎直放置的U形管兩臂中的水銀柱等高，燒瓶中氣體體積為800 mL；現(xiàn)用注射器緩慢向燒瓶中注入200 mL的水，穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25 cm，不計玻璃管中氣體的體積，環(huán)境溫度不變。求：
 （1）此過程中外界對燒瓶內(nèi)的氣體______（填“做正功”“做負功”或“不做功”），氣體______（填“吸熱”或“放熱”）。（2）大氣壓強（用“cmHg”作壓強單位）。
參考答案1、答案：B解析：外界對氣體做功，W取正值，即；內(nèi)能減少，取負值，即。根據(jù)，可得，B正確。2、答案：B解析：A.熱傳遞具有方向性，熱量能自發(fā)的從高溫物體傳到低溫物體，故一杯熱茶自然放置，茶會自動變得涼，不會自動變得更熱，違背熱力學第二定律，A不符合題意；B.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體，此過程中消耗了電能，所以不違背熱力學第二定律，能發(fā)生，B符合題意；C.蒸汽機的能量損失不可避免，不可能把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，違背了熱力學第二定律，不能發(fā)生，C不符合題意；D.利用降低海水溫度放出大量的熱量來發(fā)電，需要消耗更多的其它能量，違背了熱力學第二定律，故不能解決能源短缺問題，D不符合題意。故答案為：B。3、答案：D解析：氣體體積減小而溫度不變，單位時間內(nèi)碰撞單位面積的氣體分子數(shù)增多，A錯誤；由于不計氣體分子間相互作用，所以氣體是理想氣體，內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而外界溫度不變，所以氣體溫度不變，分子平均動能不變，但并不是每一個分子的分子動能都不變，B錯誤；又，外界對氣體做功，W為正，恒定，所以Q為負，即氣體向外界放熱，C錯誤，D正確。故選D。4、答案：D解析：對甲室內(nèi)的理想氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室氣體做功，其內(nèi)能應增大；對乙室內(nèi)的理想氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對外界做功，其內(nèi)能應減小，D正確，A、B、C錯誤。5、答案：A解析：緩慢放水過程中，胎內(nèi)氣體壓強減小，氣體膨脹對外界做功，選項B錯誤；胎內(nèi)氣體溫度不變，故分子平均動能不變，選項C錯誤；由于不計分子間勢能，氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變，內(nèi)能不變，選項D錯誤；，故，氣體從外界吸熱，選項A正確。6、答案：D解析：第二類永動機的設想并不違背能量守恒定律，但卻違背了涉及熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的規(guī)律，A錯誤；在引起其他變化的情況下，熱量也可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體，B錯誤；機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如物體克服摩擦力做功的過程，但在不引起其他變化的情況下，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，C錯誤，D正確。7、答案：D解析：維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。鐵球上升過程中，磁場力對鐵球做正功，使鐵球增加了機械能；但鐵球下落時，同樣也受到磁場力，而且磁場力做負功，這個負功與上升過程的正功相互抵消，可見，維爾金斯“永動機”不可能源源不斷向外提供能量，所以，維爾金斯“永動機”不可能實現(xiàn)。故選D。8、答案：B解析：A錯：由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)溫度升高，內(nèi)能增加。
B對：在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程知，氣體體積增大，對外界做正功。
C、D錯：由AB分析，小瓶上升時，溫度升高，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律知，吸收的熱量大于增加的內(nèi)能。9、答案：AD解析：活塞上升時，理想氣體溫度為，得，選項A正確；活塞上升過程，氣體壓強為，氣體對外做功，由熱力學第一定律知，，選項B、C錯誤，選項D正確。10、答案：AD解析：本題結(jié)合圖像考查對熱力學第一定律的理解。過程氣體的乘積先增加后減小，可知氣體溫度先升高后降低，選項A正確；過程氣體的體積不變，不對外做功，選項B錯誤；過程氣體壓強增大，體積不變，由可知，氣體溫度升高，則內(nèi)能增加，選項C錯誤；過程氣體壓強不變，體積減小，外界對氣體做功，即，由可知，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，即，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，選項D正確。11、答案：BC解析：本題考查對熱力學第一定律的理解。壓縮玻璃筒內(nèi)的氣體，氣體的壓強變大，機械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)氣體的內(nèi)能，即外界對氣體做正功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，當達到硝化棉的燃點后，硝化棉會燃燒，故B、C正確，A、D錯誤。12、答案：AD解析：A項，根據(jù)圖可知圖象一定質(zhì)量的理想氣體在不同體積時的兩條等容線，故氣體由a變到b體積不變，故A項正確。
B項，根據(jù)方程代入數(shù)據(jù)可得斜率，故斜率比較大的直線ab的體積比較小，根據(jù)圖可知氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c過程中溫度降低、內(nèi)能減少、體積增大，則氣體對外做功，故無法判斷，故B項錯誤。
C項，根據(jù)圖可知氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c過程中氣體體積增大，則氣體對外做功，故C項錯誤。
D項，根據(jù)圖可知氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)d過程中溫度升高、內(nèi)能增加、體積增大，則氣體對外做功，根據(jù)公式，結(jié)合已知條件，則一定吸收了熱量，故D項正確。
綜上所述，本題正確答案為AD。13、答案：吸收；300解析：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，體積增大，對外做功.根據(jù)熱力學第一定律，解得，即該過程中氣體吸收熱量300 J.14、答案：B；C解析：A選項符合熱力學第一、第二定律。B選項不可能，冷水和杯子的溫度不可能都變低，只能是一個升高、一個降低，或溫度都不變，B項描述違背了熱力學第一定律。C選項的描述雖然不違背熱力學第一定律，但違背了熱力學第二定律。D選項中冰箱消耗電能從而可以從低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，不違背熱力學第二定律。 15、答案：有;大于解析：對于圖像，因為延長線經(jīng)過原點，因此分別體積恒定。因為過程是等溫降壓，因此體積變大，即，從而得到。從d到a，氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，體積變小，則外界對氣體做功，所以氣體需要放出熱量，故有熱交換；從b到c，溫度升高，體積變大，因此氣體吸收的熱量抵消對外界做功后仍使其內(nèi)能增加，所以從狀態(tài)b到c，氣體吸收的熱量大于它對外界做的功。16、答案：不變；50解析：設大氣壓強為，封閉氣體的壓強為p，物體受到的重力為G，活塞的面積為S，對活塞，由平衡條件得?；钊徛礁卓谶^程中，均不變，則封閉氣體的壓強p不變。活塞向上移動，氣體對外做功，W取負值，，氣體吸收的熱量為，由熱力學第一定律可以知道，氣體內(nèi)能的變化量。17、答案：（1）300 K（2）（3）放熱；解析：（1）是等容變化，根據(jù)查理定律得
解得（2）是等壓變化，且體積增大，所以氣體對外做功（3）是等溫變化，由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知其內(nèi)能不變，即
由熱力學第一定律，可知外界對氣體做的功全部以熱量形式放出，故放熱。18、答案：（1）（2）見解析解析：解：（1）設左、右活塞的面積分別為和S，由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對氣體的壓強相等，即
由此得
在兩個活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊后，假設左、右兩活塞仍沒有碰到汽缸底部，由平衡條件得

，則右活塞降至汽缸底部，所有氣體都在左汽缸中
在初態(tài)，氣體的壓強為，體積為；
在末態(tài)，氣體的壓強為，體積為（x為左活塞的高度）
由玻意耳定律得
代入數(shù)據(jù)解得。
（2）當溫度由緩慢上升至T時，氣體的壓強始終為，
設是溫度達到T時左活塞的高度，
由蓋-呂薩克定律得
氣體對活塞做的功為

環(huán)境溫度升高，則氣體溫度升高，內(nèi)能變大，又氣體對活塞做功，由熱力學第一定律可知，在此過程中氣體吸收了熱量。 19、答案：（1）做正功；放熱（2）75 cmHg解析：（1）氣體體積減小，外界對氣體做正功，溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，由熱力學第一定律知，氣體放熱。（2）初狀態(tài)：
注入水后：
由玻意耳定律得，解得
 

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