人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》检测卷(含答案)

人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》检测卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本题有8小题，每小题4分，共32分） 1．一定质量的理想气体，在温度1T 和2T 下的压强p 与体积倒数1V
的关系图像如图所示，气体由状态A 等压变化到状态B 的过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．温度升高，吸收热量
B ．温度升高，放出热量
C ．温度降低，吸收热量
D ．温度降低，放出热量
2．如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a 、b 两部分。

已知a 部分气体为1mol 氧气，b 部分气体为2mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。

解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为V a 、V b ，温度分别为T a 、T b 。

下列说法正确的是（ ）
A ．V a ＞V b ，T a ＞T b
B ．V a ＞V b ，T a ＜T b
C ．V a ＜V b ，T a ＜T b
D ．V a ＜V b ，T a
＞T b 3．一定量的理想气体从状态M 开始，经状态N P Q 、、回到状态M ，如p T 图所示。

下列说法正确的是（ ）
→过程，气体放热
A．N P
→过程，气体体积变大
B．M N
C．气体在N时的体积比在Q时的体积小
→过程，单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增加
D．P M
4．下列说法正确的是（）
A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
B．液晶的光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性
C．花粉在液体中做布朗运动的剧烈程度仅与液体的温度有关
D．一块0C︒的冰逐渐熔化成0C︒的水的过程中分子势能会减小
5．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）
A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
B．第二类永动机是不可能制成的是因为违背了能量转化与守恒
C．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
6．一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p—V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。

下列说法正确的是（）
A．气体从状态M到状态N的过程中温度先降低后升高
B．气体从状态N到状态Q的过程中温度先升高后降低
C．气体从状态N到状态Q的过程中放出热量
D．气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N 的过程中气体对外界所做的功
7．如图所示的p-V图像中A→B→C→A表示一定质量的理想气体的状态变化过程，1 atm ＝1.01×105 Pa，则以下说法正确的是（）
A．气体在A、B两状态时的温度相等，由状态A到状态B的过程中，气体温度保持不变
B．由状态A到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界所做的功C．由状态B到状态C的过程中，外界对气体做了202 J的功
D．由状态C到状态A的过程中，气体吸收的热量等于外界对气体做的功
8．一定质量理想气体的状态变化如图所示，该气体从状态a沿圆形线变化到状态b、c、d，最终回到状态a，则（）
A．从状态a到状态b是等温变化过程
B．从状态a到状态c是等压膨胀过程
C．从状态a到状态c，气体放出热量、内能增大
D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体放出热量
二、多选题（本题有4小题，每小题4分，共16分）
9．下列说法正确的是（）
A．做布朗运动的微粒越大，则布朗运动越剧烈
B．绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中，气体分子热运动剧烈程度增大C．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E.一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行
10．如图所示，在P-T图象中，一定质量的理想气体经历了从状态A到状态B、再到状态C，最后回到状态A的过程，在该过程中，下列说法正确的是（）
A．从A到B过程中，气体对外做功
B．从B到C过程中，气体放出热量
C．从C到A过程中，气体分子密度减小
D．从A到B过程和从C到A过程，气体做功的绝对值相等
E.从A到B再到C过程中，气体内能先增加后减少
11．下列说法正确的是（）
A．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
B．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
C．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体都没有固定的熔点
E.对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，它一定从外界吸热
12．如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列说法正确的是（）
A ．气体体积变大
B ．气体温度升高
C ．气体从外界吸收热量
D ．气体的内能不变
E.气体放出热量
三、填空题（本题有6小题，每小题4分，共24分）
13．一定质量的理想气体，从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到A ，体积V 与温度T 的关系如图所示。

图中T A 、V A 和T D 为已知量。

(1)从状态A 到B ，气体经历的是______ (选填“等温”，“等容”，或“等压”)过程；
(2)从B 到C 的过程中，气体的内能______ (选填“增大”“减小”或“不变”)。

14．某瓶0℃的冰溶化为0℃的水的过程中，分子的总动能______（填“增大”，“减少”或“不变”），分子的总势能______（填“增大”，“减少”或“不变”）。

再往这瓶水中滴入红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这个过程是沿着分子热运动的无序性______（填“增大”，“减少”或“不变”）的方向进行的。

15．空气压缩机在一次压缩中，活塞对汽缸内的空气做了52.610J ⨯的功，同时汽缸内
的空气的内能增加了52.010J ⨯，则汽缸内的空气的压强______（填“增大”、
“不变”或“减小”），与外界传递的热量是______J 。

16．一定质量的非理想气体（分子间的作用力不可忽略），从外界吸收了4.2×
105 J 的热量，同时气体对外做了6×
105 J 的功，则： (1)气体的内能________（选填“增加”或“减少”），其变化量的大小为________J 。

(2)气体的分子势能________（选填“增加”或“减少”）。

(3)分子平均动能如何变化？（________）
17．(1)从100m 高空由静止开始下落的水滴，在下落的整个过程中，假定有50%的动能
转化为水滴的内能，则水滴温度升高________o C ；[水的比热容c ＝4.2×
103J/（kg·o C ）]
(2)子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速率为100m/s，若子弹损失的机械能完全转化为内能，并有50%被子弹吸收，则子弹温度可升高________o C。

[子弹的比热容为130J/（kg·o C）]
18．如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦。

当温度为T1时，气体压强为p1，体积为V1；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为p2，温度变为T2，则p2______p1，T2______T1（选填“>”、“=”或“<”）。

四、解答题（本题有4小题，每小题7分，共28分）
19．一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比。

在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0。

该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p-T图如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA 在同—竖直直线上。

求：
(1)从状态B到状态C的体积变化量；
(2)从状态B经由状态C，最终回到状态A的过程中，气体与外界交换的热量是多少。

20．如图所示，用一个横截面积为2
20cm的轻质活塞（厚度不计），在汽缸内密封了一。

已知汽缸导定质量的理想气体，初始时活塞距离汽缸底部20cm，环境温度为27C
热性能良好，汽缸壁与活塞间摩擦不计，且活塞不会脱出汽缸；外界大气压
50 1.010Pa p =⨯，g 取210 m/s ，求：
①若在活塞上轻放一个质量为4kg m =的砝码，并对气体进行缓慢加热，使其温度升高到177C ︒，求平衡后活塞距离汽缸底部的高度？
②若在上述过程中，气体吸收的热量为20J ，则气体的内能增加了多少？
21．如图所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意简图，现倒入热水，封闭活塞a ，其与液面间封闭一定质量的理想气体，此时瓶内气体温度为1T ，压强为0p ，经过一段时间温度降为2T ，忽略这一过程中气体体积的变化。

(1)求温度降为2T 时瓶内气体的压强p ；
(2)封闭气体温度由1T 降为2T 过程中，其传递的热量为Q ，则气体的内能如何变化，求变化量的大小ΔU 。

22．如图所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体。

已知活塞横截面积为S ，外界大气压强为p 0，缸内气体温度为T 1。

现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V 1增大到V 2，该过程中气体吸收的热量为Q 1，已知重力加速度为g ，求：
(1)停止加热时缸内气体的温度；
(2)该过程中气体内能的变化。

参考答案
1．A
【详解】
根据
pV C T
= 可知
1p CT V =⋅
则在1p V
-图像中过原点的斜率越大，则温度越高，则气体由状态A 等压变化到状态B 的过程中，气体温度升高，内能增加，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量。

故选A 。

2．D
【详解】
AB ．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，根据PV nRT = 可知，b 气体的压强大，故活塞左移，平衡时
a b
a b
V V P P <=
AB 错误； CD ．根据热力学第一定律，活塞左移过程中，a 气体被压缩内能增大，温度增大，b 气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时T a ＞T b ，C 错误，D 正确；
故选D 。

3．A
【详解】
A ．由图示图象可知，N →P 过程气体温度T 不变而压强p 增大，由理想气体状态方程pV C T
=，气体体积V 减小，外界对气体做功，W ＞0，气体温度不变，气体内能不变，△U =0，由热力学第一定律△U =W +Q 可知，
Q =△U -W =-W ＜0
气体放出热量，故A正确；
B．由图示图象可知，M→N过程气体温度T降低而压强p不变，由理想气体状态方程pV
C
T
=可知，气体体积V减小，故B错误；
C．由理想气体状态方程pV
C
T
=可知：
C
p T
V
=，p-T图象的斜率C
k
V
=，由图示图
象可知，N、Q的连线过坐标原点，图象的斜率不变，说明气体在状态N和状态Q时的体积相等，故C错误；
D．由图示图象可知，P→M过程气体温度升高而压强减小，气体压强减小，气体分子对器壁单位面积的平均作用力减小，气体温度升高分子平均动能增大，则单位时间内撞击器壁单位面积的分子数减少，故D错误。

故选A。

4．A
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，在外界的影响下物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故A正确；
B．液晶光学性质与某些多晶体相似，具有各向异性，故B错误；
C．布朗运动的剧烈程度与悬浮颗粒的大小有关，是由于颗粒越大，分子碰撞的不平衡性越不明显，温度越高，布朗运动越明显，故C错误；
D．0℃的冰逐渐熔化成0℃的水的过程中吸收热量，冰的内能增大，而冰的温度不变，则分子的平均动能不变，所以分子势能会增加，故D错误。

故选A。

5．C
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，而是液体分子无规则运动的反映，故A错误；
B．第一类永动机违反了热力学第一定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，即违反了一切涉及热现象的宏观过程具有方向性，所以不能制成，故B错误；
C．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，分子平均动能增大，由查理定律知，气体的压强增大，而气体分子的密度不变，则知气体分子对器壁单位面积上的平均作用
力增大，故C 正确；
D ．热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，在引起其它变化，有“第三方”参与的情况下，可以从低温物体传到高温物体，故D 错误。

故选C 。

6．D
【详解】
A ．根据p —V 图像的等温线可知，气体从状态M 到状态N 的过程中温度先升高后降低， A 错误；
BC ．气体从状态N 到状态Q 的过程中，体积不变，压强变大，故气体的温度升高，内能增大，结合热力学第一定律可知，该过程气体吸收热量， BC 错误；
D ．因气体从状态Q 到状态M 的过程中的压强较大，而两种情况气体体积的变化相同，故气体从状态Q 到状态M 的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M 到状态N 的过程中气体对外界所做的功，D 正确。

故选D 。

7．C
【详解】
A ．因为A A
B B p V p V =，所以，气体在A 、B 两状态时的温度相等。

由图像可知，由状态A 到状态B 的过程中，气体温度先升高后降低。

A 错误；
B ．因为气体在A 、B 两状态时的温度相等，所以内能不变，根据热力学第一定律
U W Q ∆=+
气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功。

B 错误；
C ．由状态B 到状态C 的过程中，外界对气体做的功为
531.0110(31)10J=202J W p V -=∆=⨯⨯-⨯
C 正确；
D ．由状态C 到状态A 的过程中，温度升高，气体内能增大，因为体积不变，所以气体吸收的热量等于气体内能的增加。

D 错误。

故选C 。

8．D
【详解】
A．等温线的形状不是圆弧，从状态a到状态b不是等温变化过程，A错误；B．从状态a到状态c，气体的压强先减小后增大，不是等压膨胀过程，B错误；
C．从状态a到状态c，根据PV
C
T
，初末状态的压强相等，体积增大，温度升高，
内能增大，体积增大对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收热量，C错误；D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体的温度不变，内能不变；外界对气体所做的功等于圆形面积，根据热力学第一定律，气体放出热量，D正确。

故选D。

9．BDE
【详解】
A．做布朗运动的微粒越大，液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用越趋于平衡，所以布朗运动越不剧烈，故A错误；
B．绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中，内能增大，温度升高，气体分子运动剧烈程度增大，故B正确；
C．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子做无规则运动的缘故，与气体分子之间的斥力无关，故C错误；
D．物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的，如果外界条件改变了物质分子或原子的排布情况，晶体和非晶体之间可以互相转化，故D正确；
E．根据熵增原理，自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行，故E正确。

故选BDE。

10．ABE
【详解】
A．从A到B的过程中，由理想气体状态方程可知，气体体积增大，因此气体对外做功，故A正确；
B．从B到C的过程中，气体体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故B正确；
C．从C到A的过程中，气体温度不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，气体体积减小，气体分子密度增大，故C错误；
D．从A到B的过程和从C到A的过程中，气体体积变化相同，但两个过程气体压强
平均值不同，因此两个过程气体做功绝对值不同，故D错误。

E．由于从A到B再到C过程，气体温度先升高后降低，因此气体内能先增大后减小，故E正确。

故选ABE。

11．ACE
【详解】
A．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用，所以A正确；B．当分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力减小，所以B错误；
C．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，分子平均动能不变，水变成水蒸气过程要吸收热量，所以其分子之间的势能增加，则C正确；
D．晶体都有固定的熔点，非晶体都没有固定的熔点，所以D错误；
E．由理想气体状态方程
pV
k
=
T
对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则温度升高，理想气体内能由温度决定，所以气体内能增大，再根据热力学第一定律
U Q w
∆=+
气体的体积增大则对外做功，气体内能增大，所以它一定从外界吸热，则E正确；
故选ACE。

12．ABC
【详解】
由题图可知，气体发生等压变化，根据
pV
=
C
T
可知从a→b过程中，气体V增大，T升高，内能增加，根据
ΔU＝W＋Q
ΔU＞0
W＜0
故
Q＞0
气体吸热；
故选ABC 。

13．等容 不变
【详解】
(1)[1]由图知从状态A 到B ，对应的体积不变，故气体经历的是等容变化；
(2)[2]理想气体的内能置于温度有关，从B 到C 的过程中温度不变，则气体的内能不变； 14．不变 增大 增大
【详解】
[1]温度是分子平均动能的标志，所以0℃的冰和0℃的水分子的总动能相等，即不变；
[2]将0℃的冰溶为0℃的水，需要吸收热量，所以0℃的冰的内能小于0℃的水的内能，而物体内能是分子的总动能和分子的总势能之和，所以0℃的冰分子的总势能小于0℃的水分子的总势能，即将0℃的冰溶为0℃的水，分子的总势能增大；
[3]由热力学第二定律可知，分子热运动总是沿着无序性增大的方向进行。

15．增大 4610⨯
【详解】
[1]空气的内能增加，温度升高体积减小，故其压强增大。

[2]根据热力学第一定律有
ΔU W Q =+
解得4
610J Q =-⨯，即与外界传递的热量是4610J ⨯。

16．减少 1.8×105 增加 见解析
【详解】
(1)[1][2]因气体从外界吸收热量，所以 54.210J Q ⨯＝
气体对外做功6×
105 J ，则外界对气体做功 5610J W ⨯＝－
由热力学第一定律
U W Q ∆＝＋
得
555610J 4.210J 1.810J U ∆⨯⨯⨯＝－＋＝－
所以物体内能减少了1.8×
105 J 。

(2)[3]因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了。

(3)[4]因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量。

17．0.12 57.7
【详解】
(1)[1]总动能
E k ＝mgh
根据题设条件，得
50%mgh ＝cm Δt
由此可解得
Δt ≈0.12℃
(2)[2]设子弹的质量为m ，由题意得
221211()22
mv mv cm t η-∆＝ 所以升高的温度
Δt ＝2212()2v v c
η-≈57.7℃ 18．> >
【详解】
[1]在活塞上放置一定质量的重物，气缸内气体受到的压力变大，气体压强变大，即
21p p ＞
气体体积变小，外界对气体做功；
[2]根据热力学第一定律知道外界对气体做功，内能增大，气体温度升高，则
21T T ＞
19．(1)023
V ；(2) 2p 0V 0 【详解】
(1) 由图可知，从状态A 到状态B 气体温度为T 1=T 0为等温变化过程，状态B 时气体压强为p 1=3p 0，设体积为V 1，由玻意耳定律有
0011p V p V =
解得
013
V V = 由图可知，从状态B 到状态C 气体压强为2103p p p ==为等压变化过程，状态C 时气体温度为T 2=3 T 0，设体积为V 2，由等压变化有
1212
V V T T = 解得
V 2=V 0
从状态B 到状态C 的体积变化量
000233
V V V V ∆=-= (2) 从状态B 到状态C ，设外界对气体做功为 000003()23BC V p V p V W =-
=∆ 从状态C 回到状态A ，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，对状态B 经状态C 回到状态A ，内能增加量为△U =0，气体从外界吸收的热量为△Q ，内能增加量为△U ，由热力学第一定律
△U =△Q +△W
解得
△Q =2p 0V 0
即气体从外界吸收热量2p 0V 0。

20．①25cm ；②8J
【详解】
①被封闭气体的初状态为
510 1.010Pa p p ==⨯，31400cm V LS ==，()127327K 300K T =+=
末状态压强
520 1.210Pa mg p p S
=+=⨯ 22V L S = ，2450K T =
据理想气体状态方程得
112212
PV PV T T = 解得
225cm L =
②气体对外做的功
223212J W p Sh p S L L ==-=（）
根据热力学第一定律得
U W Q ∆=＋
解得
12J 20J 8J U W Q ∆==-=＋＋
即气体的内能增加8J 。

21．(1)201
T p p T =
；(2)内能减少；U Q ∆= 【详解】
(1)由查理定律得 012
p p T T = 解得
201
T p p T = (2)温度由1T 下降到2T 过程为等容过程，0W ＝，温度降低，内能减少，由
W Q U +=∆
得
U Q ∆=
22．(1)21V V T 1；(2)Q 1－（p 0＋mg S
）（V 2－V 1） 【详解】
(1)加热过程中气体等压膨胀，由
1212
V V T T = 得
2211
V T T V = (2)设加热过程中，封闭气体内能增加ΔU ，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功
W <0
由热力学第一定律知
ΔU ＝Q 1＋W
其中
W ＝－p ΔV ＝－(p 0＋
mg S )(V 2－V 1) 内能变化
ΔU ＝Q 1－(p 0＋mg S
)(V 2－V 1)。