2021年高中物理选修三第三章《热力学定律》基础练习(答案解析)(1)

一、选择题
1．关于元器件，下列说法错误的是（）
A．太阳能电池板是将光能转化为电能B．电热水壶烧水是利用电流的热效应C．电容器是用来储存电荷的装置D．微波炉加热食物是利用电磁感应原理2．某校开展探究性课外活动，一名同学用右图所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的变化关系。

该同学选用导热良好的汽缸将其开口向下，内装理想气体，并将汽缸固定不动，但缸内活塞可自由滑动且不漏气，他把一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止。

他把沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，外部环境温度恒定，由此可确定（）
A．外界对气体做功，内能增大B．外界对气体做功，温度计示数不变C．气体体积减小，温度计示数减小D．外界对气体做功，温度计示数增大
3．如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac．则．
A．T b＞T c，Q ab＞Q ac B．T b＞T c，Q ab＜Q ac
C．T b=T c，Q ab＞Q ac D．T b=T c，Q ab＜Q ac
4．下列说法正确的是（）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
5．下列过程中可能发生的是 ()
A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B．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
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
6．下列说法中不正确
．．．的是
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．对于温度相同的氧气与氢气，它们的分子平均速率不同
C．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
D．压强不变时，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能
7．下列说法不正确
．．．的是
A．中国第一位进入太空的宇航员是杨利伟
B．中国的卫星导航系统叫北斗导航系统
C．能量是守恒的，我们不需要节约能源
D．能量的耗散从能量转换的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的．
8．对于一定质量的理想气体，下列过程不可能发生的是（）
A．气体膨胀对外做功，温度升高，内能增加 B．气体吸热，温度降低，内能不变
C．气体放热，压强增大，内能增大D．气体放热，温度不变，内能不变
9．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
10．如图描述了一定质量的理想气体压强p随体积V变化的图像，O、a、b在同一直线上，ac与横轴平行，下列说法正确的是（）
A．a到b过程，外界对气体做功
B．c到a过程，气体向外界放出热量大于气体内能的减少量
C．b到c过程，气体释放的热量大于气体内能的减少
D．a点时气体的内能等于b点时气体的内能
11．下列说法正确的是（）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．悬浮在空气中含有新冠病毒的气溶胶做布朗运动，气温越高，运动越剧烈
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．内能是物体中所有分子热运动动能的总和
12．下列说法中，正确的是_________。

A．温度高的物体每个分子的动能大。

B．一定质量的理想气体，压强不变，温度升高，分子间的平均距离一定增大
C．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
D．气体分子单位时间内单位面积器壁碰撞次数与单位体积内气体的分子数和气体温度无关
13．气闸舱的原理如图。

座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。

航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。

假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（）
A．气体膨胀做功，内能减小
B．气体向外界放出热量
C．气体分子对A舱壁的压强减小
D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态
14．下列关于热现象的说法，正确的是（）
A．外界对物体做功，物体内能一定增加
B．理想气体温度升高，气体内能一定增大
C．当两个分子间的距离小于平衡距离时，分子间只有斥力作用
D．物体吸收热量，同时对内做功，内能可能不变
15．研究气体的性质时，可以设想有一种气体可以不计分子大小和分子间相互作用力，我们把它叫做理想气体。

对于一定质量的某种理想气体，下列说法正确的是（）
A．气体温度升高，每一个分子的动能都增大 B．气体温度升高，气体分子的平均动能增大C．气体压强是气体分子间的斥力产生的D．气体对外界做功，气体内能一定减小二、填空题
16．(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）]
17．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C再回到状态A，变化过程如图所示，
其中A到B曲线为双曲线。

图中0V和0p为已知量。

从状态B到C的过程中，气体做功的大小为___________；从状态A经状态B、C再回到状态A的过程中，气体吸放热情况为___________（选填“吸热”“放热”或“无吸放热”）。

18．如图所示，绝热的轻质活塞2将一定质量的理想气体封闭在水平放置的固定绝热气缸内，轻质活塞1与2通过一水平轻质弹簧连接，两活塞之间为真空，活塞与气缸壁的摩擦忽略不计，用水平外力F使活塞1静止不动。

现增大外力F，使活塞1缓慢向右移动，则此过程中气体的温度_____（填“升高”“降低”或“不变”）；外力F做的功及大气压力做的功_____（填“大于”“等于”或“小于”）气体内能的变化量；气体分子在单位时间内撞击气缸内壁单位面积上的次数_____（填“增加”“不变”或“减少”）。

19．如图，一定质量的理想气体从状态a开始。

经历过程①、②、③到达状态d。

过程①中，气体体积_____________（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”）；过程②中，气体__________（填“从外界吸热”“向外界放热”或“不吸热也不放热”）；过程③中，外界对气体做功的大小_________气体向外界放热的大小（填“大于”“小于”或“等于”）。

20．如图所示，用横截面积为S的活塞在气缸内封闭一定质量的空气，活塞质量为m．在活塞上施加恒力F缓慢推动活塞，使气体体积减小．
(1)设上述过程中气体温度保持不变，则气缸内的气体压强______(选填“增大”、“减小”或“不变”)，按照分子动理论从微观上解释，这是因为_______;
(2) 设上述过程中活塞下降的最大高度为Δh，气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，试求此过程中被封闭气体内能的变化ΔU_________.
21．在一个大气压下，1g水在沸腾时吸收了2260J的热量后变成同温度的水蒸汽，对外做了170J的功，阿伏伽德罗常数N A=6.0×1023mol-1，水的摩尔质量M=18g/mol．则
①水的分子总势能变化了___________J；
②1g水所含的分子数为__________（结果保留两位有效数字）．
22．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始分别经过等温膨胀和等压膨胀到相同体积，则等温膨胀过程中气体对外做功________（选填“大于”、“等于”或“小于”）等压膨胀过程中气体对外做功；等温膨胀过程中气体从外界吸收的热量________（选填“大于”、“等于”或“小于”）等压膨胀过程中气体从外界吸收的热量．
23．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后由状态C变化到状态A．气体完成这个循环，内能的变化△U=____ ，对外做功
W=____，气体从外界吸收的热量Q=____．（用图中已知量表示）
24．一定质量的理想气体，其状态变化的p-V图像如图所示，已知气体在状态A时的温度为260K，则气体在状态B时的温度为__________K，从状态A到状态C气体与外界交换的热量为___________J.
25．一定质量的非理想气体体积膨胀对外做了4×103J功的同时，又从外界吸收了2.4×103J
∆=______J，气体的分子势能和分子平均动能的热量，则在该过程中，气体内能的增量U
分别__________、________（填“增加”“减小”或“不变”）。

26．一定质量的理想气体，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。

气体从状态M到状态N的过程中温度___________ （选填“升高”、“降低”、“先升高后降低”或“先降低后升高”）；气体从状态N到状态Q的过程中___________（选填“吸收”或“放出”）热量；气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功。

三、解答题
27．如图所示，一定质量的理想气体，经历A→B→C→A的过程，其中A→B是双曲线的一部分。

则
（1）气体从A到B的过程中，吸收热量还是放出热量，请分析说明。

（2）从C到A的过程中，气体对外做功还是外界对气体做功，做了多少功？
（3）若在A→B→C→A的整个过程中，气体对外界放出86J的热量，从A到B的过程中，对外做了多少功？
28．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C其状态变化过程中p—V
图像如图所示，已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：
(1)该气体在状态B时的温度；
(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量；
(3)从微观角度解释状态A与状态C气体压强不同的原因。

29．如图所示，圆柱形气缸竖直放置，质量m=3.0kg，横截面积S=1.0⨯10-3m2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和气缸的厚度。

开始时活塞距气缸底距离h1=0.50m，此时温度t1=27︒C。

给气缸缓慢加热至t2，活塞上升到距离气缸底h2=1.00m处，同时缸内气体内能增加250J，已知外界大气压p0=1.0⨯105Pa，取
g=10m/s2。

求：
（i）缸内气体加热后的温度t2为多少摄氏度；
（ii）此过程中缸内气体吸收的热量Q。

30．如图所示为一定质量的氦气(可视为理想气体)状态变化的V-T图象.已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，其在状态A时的压强为0p，阿伏加德罗常数为N.
A
(1)氦气分子的质量；
(2)在C状态时氦气分子间的平均距离d；
(3)在第(2)小题的情境中，试求：
①氦气在B状态时的压强B p；
②若氦气从状态B到状态C过程外界对氦气做功为W，则该过程中氦气是吸热还是放热?传递的热量为多少?。